三层复杂交通网络模型构建方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种三层复杂交通网络模型构建方法、系统、设备及存储介质，模型构建方法：获取并处理地图中目标区域内多个目标路段对应的地图信息；搭建中间层无向加权的地铁网络；分别以各地铁站点为圆心、步行经济距离r

【技术实现步骤摘要】
三层复杂交通网络模型构建方法、系统、设备及存储介质
本专利技术属于多层交通耦合网络
，涉及一种三层复杂交通网络模型构建方法、系统、设备及存储介质，特别适用于城市公交-地铁-自行车三层耦合网络模型。
技术介绍
城市公共交通作为一个复杂巨系统，由多种交通方式组合而成，其中城市地铁、城市公交、城市公共自行车这三种方式的点线网特征明显，是“天然的复杂网络”。网络科学的研究进程由单层网络研究逐步发展到双层网络至于多层网络，交通网络中的一项发展方向同样也是维度的提升。目前关于双层交通网络的研究包括空-铁网络、空-航网络、高铁-普铁网络等，在城市公共交通网络研究中最常见的是公交-地铁网络，而这些复合交通网络的研究往往是基于SpaceL进行网络搭建，Du提出了一类新的SpaceP-SpaceL双层网络耦合模型，但却是同种交通方式在不同空间下拓扑的耦合，较少有研究进行SpaceR与其他空间网络的耦合研究。而在多层网络研究中，现有研究多应用超网络的方法进行三方式及以上的交通网络研究，Xu建立了一个三层网络模型，不过其中间层为上下两种交通方式的融合网络层，并非严格的三方式交通网络复合。并且现有研究对于城市公共自行车在城市公共交通系统中的重要性考虑不足，少有从复杂网络视角开展城市公共自行车的研究。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种三层复杂交通网络模型构建方法、系统、设备及存储介质，充分考虑各交通方式的特征与异质性，突出换乘特点，更贴近现实出行状况，更准确的反应交通网络动态行为，使得研究结果更具现实价值，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种三层复杂交通网络模型构建方法，具体按照以下步骤进行：步骤A.数据获取与处理，获取并处理地图中目标区域内多个目标路段对应的地图信息；步骤B.搭建中间层无向加权的地铁网络：根据地铁线路，采用SpaceL网络构建方法，以地铁站点为网络节点，以两相邻站点间存在直达线路为连边；步骤C.搭建下层无向有权的自行车网络：分别以各地铁站点为圆心、步行经济距离ra为半径进行覆盖，将各地铁站点覆盖范围内的所有公共自行车停放点聚合为自行车网络节点，自行车网络节点与地铁网络节点一一对应；以自行车经济出行距离rb作为连边依据进行自行车网络节点连边；步骤D.搭建上层的公交网络，采用SpaceR网络构建方法，将各条公交线路抽象为公交网络节点，以两条线路之间存在直接换乘关系进行连边，公交网络层内连边之上不可添加实际负载。进一步的，还包括：分别将一一对应的地铁网络节点与自行车网络节点连接，层间连边分别与地铁网络、自行车网络的层内连边同质，节点状态同时受到同层相邻节点及层间耦合节点的共同影响，完成所述中下层网络间耦合。进一步的，还包括：选取各地铁站点步行经济距离ra覆盖范围内的公交站点，将公交站点所包含的所有途经线路节点与该地铁网络节点进行连边，层间连边与地铁网络层内连边异质，层间连边表征能够实现换乘，不添加实际负载，完成所述中上层网络间耦合。进一步的，所述地铁网络以站点单日客流为初始节点权重，公交网络以总换乘可达数量为初始节点权重，自行车网络以对应地铁站点覆盖范围内所有公共自行车停放点容量之和为初始节点权重；所述三层网络的节点权重在同一权重矩阵中需具备相同量纲，地铁网络的节点权重最小值大于自行车网络节点权重的最大值，公交网络节点权重为其所有连边权重之和。进一步的，所述公交-地铁耦合网络的联合权重在公交网络层面体现为线路容量函数f(α,β,kij)，其中，α为可换乘的公交网络节点数量对于公交线路容量的贡献率，β为单个地铁网络节点对于地铁线路容量的贡献率，kij表示公交线路连边初始权重。进一步的，所述各单层网络均为无向网络，层间连边方向均由地铁网络层节点出发分别到达公交网络层和自行车网络层节点，表征以地铁为中心的换乘疏散行为。一种三层复杂交通网络模型构建系统，包括：数据获取与处理模块，用于获取并处理地图中目标区域内多个目标路段对应的地图信息；地铁网络搭建模块，用于根据地铁线路，采用SpaceL网络构建方法，以地铁站点为网络节点，以两相邻站点间存在直达线路为连边，搭建中间层无向加权的地铁网络；自行车网络搭建模块，用于获取自行车网络节点并以自行车经济出行距离rb作为连边依据进行自行车网络节点连边，搭建下层无向有权的自行车网络；公交网络搭建模块，用于采用SpaceR网络构建方法，将各条公交线路抽象为公交网络节点，以两条线路之间存在直接换乘关系进行连边，公交网络层内连边之上不可添加实际负载，搭建上层的公交网络。进一步的，还包括：地铁缓冲区处理模块，用于分别以各地铁站点为圆心、步行经济距离ra为半径进行覆盖，将各地铁站点覆盖范围内的所有公共自行车停放点聚合为自行车网络节点，输送至自行车网络搭建模块；以及用于选取各地铁站点步行经济距离ra覆盖范围内的公交站点，输送至公交网络搭建模块。一种电子设备，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现上述的方法。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，当所述计算机程序被执行时，能够实现上述的方法。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术相比现有双层耦合网络在维度方面显著提升，将两层网络的相互作用拓展到更高维的网络结构与行为当中；在网络性质的限制下极大程度地涵盖现有主流公共交通方式，结合各交通方式的运行特征对耦合网络的构建细节进行优化，更贴近现实出行状况，更准确地反应交通网络动态行为，有利于更科学地研究交通网络动态行为。2.本专利技术的中下层网络权重设置主要依据为客流量，且确保中下层对应节点的权值比例与地铁-自行车实际分担比率相近，以此保证中下层权重的同质性；对于中上层权值设置，主要以换乘作为赋权方式，处理得到的上层节点容量权重值即与下面两层权值同质，保证了复合网络权重的统一。3.本专利技术层间网络的耦合方式、权重设置、方向设定均基于换乘疏散进行设置，层间耦合主要考虑实际接驳的可达性，同时基于平均场理论及线路的双向特征设置层内无向、层间有向的交通网络，突出换乘特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的三层复杂交通网络模型构建方法的示意图。图2是本专利技术实施例中SpaceL下地铁网络拓扑结构图。图3是本专利技术实施例中GIS地铁缓冲区设置应用示意图。图4是本专利技术实施例的三层复杂城市公共交通耦合网络模型的拓扑示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三层复杂交通网络模型构建方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：/n步骤A.数据获取与处理，获取并处理地图中目标区域内多个目标路段对应的地图信息；/n步骤B.搭建中间层无向加权的地铁网络：根据地铁线路，采用Space L网络构建方法，以地铁站点为网络节点，以两相邻站点间存在直达线路为连边；/n步骤C.搭建下层无向有权的自行车网络：分别以各地铁站点为圆心、步行经济距离r

【技术特征摘要】
1.一种三层复杂交通网络模型构建方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
步骤A.数据获取与处理，获取并处理地图中目标区域内多个目标路段对应的地图信息；
步骤B.搭建中间层无向加权的地铁网络：根据地铁线路，采用SpaceL网络构建方法，以地铁站点为网络节点，以两相邻站点间存在直达线路为连边；
步骤C.搭建下层无向有权的自行车网络：分别以各地铁站点为圆心、步行经济距离ra为半径进行覆盖，将各地铁站点覆盖范围内的所有公共自行车停放点聚合为自行车网络节点，自行车网络节点与地铁网络节点一一对应；以自行车经济出行距离rb作为连边依据进行自行车网络节点连边；
步骤D.搭建上层的公交网络，采用SpaceR网络构建方法，将各条公交线路抽象为公交网络节点，以两条线路之间存在直接换乘关系进行连边，公交网络层内连边之上不可添加实际负载。


2.根据权利要求1所述的一种三层复杂交通网络模型构建方法，其特征在于，还包括：分别将一一对应的地铁网络节点与自行车网络节点连接，层间连边分别与地铁网络、自行车网络的层内连边同质，节点状态同时受到同层相邻节点及层间耦合节点的共同影响，完成所述中下层网络间耦合。


3.根据权利要求1所述的一种三层复杂交通网络模型构建方法，其特征在于，还包括：选取各地铁站点步行经济距离ra覆盖范围内的公交站点，将公交站点所包含的所有途经线路节点与该地铁网络节点进行连边，层间连边与地铁网络层内连边异质，层间连边表征能够实现换乘，不添加实际负载，完成所述中上层网络间耦合。


4.根据权利要求1所述的一种三层复杂交通网络模型构建方法，其特征在于，所述地铁网络以站点单日客流为初始节点权重，公交网络以总换乘可达数量为初始节点权重，自行车网络以对应地铁站点覆盖范围内所有公共自行车停放点容量之和为初始节点权重；所述三层网络的节点权重在同一权重矩阵中需具备相同量纲，地铁网络的节点权重最小值大于自行车网络节点权重的最大值，公交网络节点权重为其所有连边权重之和。


5.根据权利要求1所述的一种三层复杂交通网络模型构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋玲，朱璋元，宗元凯，贺僚僚，马雨晨，王家乾，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61