本发明专利技术涉及城市轨道交通车站布局设计技术领域，公开了一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法、装置及设备，该方法包括：根据建模的城市轨道交通车站确定疏散设施布局的限制条件和布局优化问题的数学表达形式；基于启发式检索算法对所述布局优化问题进行迭代优化，得到最优设施布局和在所述最优设施布局下的疏散性能。本发明专利技术解决了如何对现有地铁车站疏散设施布局进行全局优化的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市轨道交通车站布局设计，尤其涉及一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法、装置及设备。
技术介绍
1、现有城市轨道交通车站，例如地铁车站，的疏散设施设计往往依据现行标准进行，以满足规范中的条款要求为设计目标，较少考虑实际突发事件场景下的人员疏散效率。
2、现有地铁车站疏散设施布局的缺点如下：
3、1、随着城市轨道交通车站系统的发展，枢纽车站的数量和规模日益增加。复杂的地铁车站结构使得站内疏散设施数量和可能的布局形制大幅上升，迫切需要科学、定量的布局优化方法支撑。目前的车站疏散设施布局研究往往仅聚焦于一类设施或局部区域的设施布局调整，较少考虑车站所有疏散设施布局的综合、全局最优化问题。
4、2、现有的地铁车站疏散设施布局研究往往采用微观行人动力学仿真方法开展，需要逐一建立每个设施布局下的疏散仿真模型，并根据仿真结果对比得到所分析工况内的局部最优解。这使得研究中建模和运算成本极大，且仅能获得所分析工况内的局部最优解，不具备求解全局最优布局的能力。
5、3、地铁车站疏散设施系统类型多样，存在复杂的内部功能和空间关联，缺乏针对地铁车站疏散设施系统的抽象方法和设施布局优化问题的数学表达模式，难以支撑疏散设施布局全局优化问题求解，无法为不同形制地铁车站设计提供自适应方案指导。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法、装置及设备，解决了如何对现有地铁车站疏散设施布局进行全局优化的问题。
>2、一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，包括：3、根据建模的城市轨道交通车站确定疏散设施布局的限制条件和布局优化问题的数学表达形式；
4、基于启发式检索算法对所述布局优化问题进行迭代优化，得到最优设施布局和在所述最优设施布局下的疏散性能。
5、在本专利技术的一种实施例中，基于启发式检索算法对所述布局优化问题进行迭代优化，得到最优设施布局和在所述最优设施布局下的疏散性能，具体包括：根据所述限制条件在可行范围内随机生成初始种群，所述种群为多个设施布局组成的集合；基于所述初始种群，开启基于启发式检索算法的循环迭代过程，持续检索疏散性能更好的设施布局，其中，所述启发式检索算法包括退火算法和遗传算法；当到达迭代终止条件后，输出收敛的最优设施布局和所述最优设施布局下的疏散性能。
6、在本专利技术的一种实施例中，所述开启基于启发式检索算法的循环迭代过程，具体包括：根据构建的排队网络模型计算种群内每一个设施布局对应的疏散性能；通过退火算法对所述种群进行更新，得到更新后的种群；判断当前循环迭代过程是否满足终止条件，若当前循环迭代过程未到达终止条件，则根据遗传算法对所述更新后的种群进行选择、交叉和变异操作，生成新的种群；基于生成的新的种群进行下一轮循环迭代，继续根据构建的排队网络模型计算种群内每一个设施布局对应的疏散性能。
7、在本专利技术的一种实施例中，所述通过退火算法对所述种群进行更新，得到更新后的种群，具体包括：获取设置的全局参数，所述全局参数包括初始温度、冷却系数以及终止温度；基于metropolis准则和所述全局参数，以疏散性能作为标准，对种群进行更新，得到更新后的种群；其中，在循环迭代过程中，从所述初始温度开始迭代，每完成一轮，温度下降至前一轮的冷却系数倍，直至温度降低至低于所述终止温度，则满足终止条件。
8、在本专利技术的一种实施例中，所述根据遗传算法对所述更新后的种群进行选择、交叉和变异操作，生成新的种群，具体包括：在经过退火算法得到的更新后的种群中，基于预设保留比例筛选出疏散性能更好的部分设施布局进行保留，其中所述部分设施布局的占比根据实际情况进行预设；对保留的设施布局进行交叉操作，直至种群规模恢复至筛选前的规模；在恢复规模后的种群中随机选择预设数量的设施布局进行突变操作，生成新的种群。
9、在本专利技术的一种实施例中，所述根据建模的城市轨道交通车站确定疏散设施布局的限制条件和布局优化问题的数学表达形式，具体包括：建立统一的城市轨道交通车站设施坐标系统，确定各疏散设施的空间坐标；将各疏散设施的空间坐标用关键点坐标代替；将所述关键点坐标从二维降至一维；根据所述关键点一维坐标生成坐标数组，根据所述坐标数组确定布局优化问题的数学表达形式。
10、在本专利技术的一种实施例中，所述根据构建的排队网络模型计算种群内每一个设施布局对应的疏散性能，具体包括：获取车站结构信息，根据所述车站结构信息确定车站疏散过程主要步骤及设施使用顺序；将所述车站疏散过程中存在人员排队过程的瓶颈设施及其之间的通道建模为服务台，并为每个瓶颈设施前设置一个排队队列；将所述车站疏散过程抽象为所述排队队列和所述服务台的串并联组合，并根据设施关键点坐标数组生成各服务台间距；基于所述串并联组合模拟车站中乘客的疏散过程；获取疏散过程中的相关数据，根据所述相关数据计算每个设施布局的疏散性能；所述相关数据包括疏散耗时和移动距离。
11、在本专利技术的一种实施例中，在模拟车站中乘客的疏散过程中，所述方法还包括：在模拟乘客对疏散路径的选择时，实时反馈乘客前往不同目的地的移动耗时和各目的地的预计等待耗时；根据所述移动耗时和所述预计等待耗时确定总体耗时更短的路线，作为乘客变更后的疏散路线，从而建模乘客疏散路径动态选择行为。
12、一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化装置，包括：
13、优化问题确定模块，用于根据建模的城市轨道交通车站确定疏散设施布局的限制条件和布局优化问题；
14、迭代求解模块，用于基于启发式检索算法对所述布局优化问题进行迭代优化，得到最优设施布局和在所述最优设施布局下的疏散性能。
15、一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化设备，包括：
16、至少一个处理器；以及，
17、与所述至少一个处理器通过总线通信连接的存储器；其中，
18、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被执行，以实现如上述各实施例任一项所述的方法。
19、一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如上述各实施例任一项所述的方法。
20、本专利技术提供了一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法、装置及设备，至少包括以下有益效果：通过根据建模的城市轨道交通车站疏散设施布局来确定限制条件和布局优化问题，使得问题的定义更加系统和全面，为后续的优化过程提供了明确的目标和约束；通过应用启发式检索算法对布局优化问题进行迭代优化，能够高效地搜索解空间，寻找到疏散性能更好的设施布局，相较于传统的优化方法更加灵活和高效；本专利技术的方案不仅提供了最优的设施布局，还能获取在该布局下的疏散性能，使得决策者能够清晰地了解在紧急情况下，乘客能够多快、多有效地从车站疏散，从而为应急预案的制定提供重要依据。
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【技术保护点】
1.一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，基于启发式检索算法对所述布局优化问题进行迭代优化，得到最优设施布局和在所述最优设施布局下的疏散性能，具体包括：
3.根据权利要求2所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述开启基于启发式检索算法的循环迭代过程，具体包括：
4.根据权利要求3所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述通过退火算法对所述种群进行更新，得到更新后的种群，具体包括：
5.根据权利要求3所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述根据遗传算法对所述更新后的种群进行选择、交叉和变异操作，生成新的种群，具体包括：
6.根据权利要求1所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述根据建模的城市轨道交通车站确定疏散设施布局的限制条件和布局优化问题的数学表达形式，具体包括：
7.根据权利要求6所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述根据构建的排队网络模型计算种群内每一个设施布局对应的疏散性能，具体包括：
8.根据权利要求7所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，在模拟车站中乘客的疏散过程中，所述方法还包括：
9.一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化装置，其特征在于，包括：
10.一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化设备，其特征在于，包括：
11.一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，基于启发式检索算法对所述布局优化问题进行迭代优化，得到最优设施布局和在所述最优设施布局下的疏散性能，具体包括：
3.根据权利要求2所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述开启基于启发式检索算法的循环迭代过程，具体包括：
4.根据权利要求3所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述通过退火算法对所述种群进行更新，得到更新后的种群，具体包括：
5.根据权利要求3所述的城市轨道交通车站疏散设施布局优化方法，其特征在于，所述根据遗传算法对所述更新后的种群进行选择、交叉和变异操作，生成新的种群，具体包括：
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊沣，钟茂华，华福才，周义棋，岳顺禹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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