本發明涉及高鐵樞紐換乘組織和計算機仿真領域，具體涉及一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法。

背景技術：

1、綜合交通樞紐作為綜合運輸體系的重要組成部分，是實現城市內外交通流轉換的空間載體，是提高客運效率的關鍵。

2、當前高鐵樞紐的換乘與運輸組織服務效率還有較大提升空間。受到高速鐵路運輸載客量大，到站時刻非均勻分布等影響，高鐵到達客流通常在空間和時間上均呈現出不均衡狀態，具有短時多點高聚集的特性，相比于其所銜接的各種交通方式的客流輸入，高鐵客流對城市內交通方式的輸出會造成更大沖擊，對樞紐內部換乘系統設備、流線等的組織產生極大考驗，影響乘客的換乘效率和服務體驗。

技術實現思路

1、發明目的：針對現有技術的不足，本發明提出了一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，通過對高鐵樞紐換乘城市軌道交通的換乘全過程仿真結果的分析，為高鐵樞紐優化換乘組織方法提供有效依據。

2、技術方案：一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，包括以下步驟：

3、(1)估算高鐵列車載客率，提取高鐵到達客流，分析客流的分布特征；

4、(2)建立全過程換乘仿真模型，通過分析現狀仿真結果，識別換乘過程中的瓶頸；

5、(3)根據換乘瓶頸，確定高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化措施，完成參數變化仿真實驗，識別措施參數重要度。

6、進一步地，所述步驟1中提取高鐵到達客流包含以下步驟：

7、1.1,根據經濟聯系勢能模型確定列車載客率：

8、

9、其中，gab表示地區a，b的經濟聯系勢能；規定各地區共有n0類產業，xaθ，xbθ分別表示地區a，b的產業θ占該地區經濟生產總值的比重；pa，pb分別表示地區a，b的人口規模，采用分地區年末人口數表示；ea，eb分別表示地區a，b的經濟規模，用地區生產總值表示；lab表示地區a，b的交通聯系程度，通過高速鐵路運輸系統運行時間以表征時空距離指標；k為a，b地區的經濟換算系數，k＝ea/(ea+eb)；

10、根據不同經濟聯系勢能對應的動車組列車載客率，推算高鐵到達客流。

11、1.2,基于高鐵客運運輸能力及列車載客率計算高鐵到達客流量：

12、

13、其中，vemu_q表示動車組列車到達樞紐的客流量,人次；p表示到達高速鐵路客運樞紐的動車組列車數，列；q表示高鐵到達線路銜接的方向數；表示第i0列動車組的列車定員；表示j0方向到達列車的平均載客率。

14、進一步地，所述步驟2中建立全過程換乘仿真模型包含以下步驟：

15、2.1,物理模型構建

16、收集高鐵樞紐詳細的布局信息，建立列車運行以及旅客交通行為的環境模型，主要涉及到行人庫和軌道庫的空間標記模塊；

17、2.2,行人邏輯模型構建

18、在物理建模的基礎上，根據行人換乘流線進行邏輯建模。行人邏輯建模的核心在于將行人在仿真區域內的活動分為多個不同的運動過程，最終形成完整的行人活動鏈；

19、2.3,列車邏輯模型構建

20、構建高速鐵路軌道列車和城市軌道交通列車進入站點、停靠、離開站點的過程。高速鐵路軌道列車和城市軌道交通列車的運行在仿真模型中的實現流程：結合列車時刻表的列車生成→選擇進入樞紐的軌道→停靠以等待旅客落客/乘車→駛出樞紐→列車消失。

21、進一步地，所述步驟3中參數選取及優化實驗的設置如下：

22、優化措施的分為設施類、布局引導類和需求類。設施類包含通道類(樓梯數量、電梯速度)和服務類(檢票設備數量、服務時間)，布局引導類包括通道設施的客流引導和服務設施的布局引導，需求類則指城市軌道交通乘客的客流需求；

23、在不改變主要換乘流程的前提下，將各類服務模塊中常規的服務分布設置為可變參數，結合設施服務數量與組織布局的變化，生成多種組合優化方案，并基于此展開參數變化的仿真實驗。參數變化實驗的主要流程：首先修改原仿真模型中的參數取值類型，并創建新的參數變化子實驗，隨后輸入不同的參數組合，并定義參數變化步長，然后設置固定重復次數，運行實驗并輸出數據，直至參數組合窮盡，實驗停止。評估指標選取如下：

24、(1)樞紐換乘能力

25、樞紐換乘能力是指在特定運營場景下，樞紐所能滿足的某種交通方式換乘的最大需求，是反映樞紐服務水平的重要指標。選取以高鐵樞紐內鐵路到達客流高峰時段單位時間內成功換乘軌道交通的最大客流量作為換乘能力的量化特征值；

26、(2)平均換乘時間

27、平均換乘時間是指單位時間段內的旅客從一種交通方式轉移到另一種交通方式的平均時間。旅客換乘時間分為通道走行時間、設施排隊與接受服務的時間、候車時間三部分。平均換乘時間計算公式如下：

28、

29、其中，ttrans表示平均換乘時間；n表示樞紐單位時間內的換乘客流量；twalk表示旅客i在樞紐內的通道走行時間；tserv表示旅客i在設施處排隊與接受服務的時間；twait表示旅客i等待地鐵到達的候車時間。

30、進一步地，所述步驟3中優化參數重要度識別方法為輕量級梯度提升機算法。

31、有益效果：本發明根據經濟聯系勢能估算高鐵列車載客率，提取高鐵到達客流，建立全過程換乘仿真模型，通過分析現狀仿真結果，識別換乘過程中的瓶頸，確定高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化措施，完成參數變化仿真實驗，識別措施參數重要度。本發明能有效識別各類優化措施的重要度，為高鐵樞紐換乘城市軌道交通的運營組織提供了有效決策支持。

技術特征：

1.一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，其特征在于，所述步驟1中提取高鐵到達客流包含以下步驟：

3.根據權利要求1所述的一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，其特征在于，所述步驟2中建立全過程換乘仿真模型包含以下步驟：

4.根據權利要求1所述的一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，其特征在于，所述步驟3中參數選取及優化實驗的設置如下：

5.根據權利要求1所述的一種基于anylogic的高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化方法，其特征在于，所述步驟3中優化參數重要度識別方法為輕量級梯度提升機算法。

技術總結
本發明針對高鐵樞紐與城市軌道交通換乘流線的優化問題，提出了一種基于智能仿真與機器學習的優化方法。包括以下步驟：(1)估算高鐵列車載客率，提取高鐵到達客流，分析客流的分布特征；(2)建立全過程換乘仿真模型，通過分析現狀仿真結果，識別換乘過程中的瓶頸；(3)根據換乘瓶頸，確定高鐵樞紐換乘城市軌道交通優化措施，識別措施參數重要度，確定優化措施的優先級，提出優化建議。本發明提出了基于參數變化仿真實驗獲取樣本數據的方法，建立了高鐵樞紐換乘城市軌道交通全過程仿真模型，設計并提出了樞紐換乘優化措施的優先級判定方法，為高鐵樞紐換乘組織提供理論依據，更有效地優化換乘過程，提升高鐵樞紐整體服務水平。

技術研發人員：程龍,寧哲,陳文棟
受保護的技術使用者：東南大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24