CN116341921A - 一种数据驱动的城市轨道交通换乘衔接能力评估方法 - Google Patents

一种数据驱动的城市轨道交通换乘衔接能力评估方法 Download PDF

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CN116341921A CN202211557287.9A CN202211557287A CN116341921A CN 116341921 A CN116341921 A CN 116341921A CN 202211557287 A CN202211557287 A CN 202211557287A CN 116341921 A CN116341921 A CN 116341921A
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Abstract

本发明提供了一种数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力评估方法。该方法通过构造换乘站线间物理衔接模型以及映射唯一车站ID的方法，对换乘站中的列车换乘衔接行为进行了模拟仿真，提出了一种基于topsis的对换乘衔接效率的评价模型，该模型可用于评价地铁线网中不同时段换乘站的换乘衔接效率、不同时段一个换乘站的各个换乘方向的换乘衔接效率以及一个换乘站的一个换乘方向上所有列车服务的换乘衔接效率。本发明可以为城市轨道交通运营管理公司以及相关部门实时查看线网中各个车站、每个车站的不同换乘方向以及每个换乘方向的所有列车服务的衔接效率，以便及时调整运营策略，从而有效的避免运力浪费，降低换乘站滞留乘客数量。

Description

一种数据驱动的城市轨道交通换乘衔接能力评估方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通客运组织管理技术领域，尤其涉及一种数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力评估方法。
背景技术
近些年，许多大中型城市陆续筹建了城市轨道交通，尤其像北京、上海和广州等大型城市，更是形成了庞大且复杂的地铁网络，随着城市轨道交通网络化规模的不断发展，城市轨道交通网络供需不匹配问题日益凸显。换乘站作为承载轨道交通网络客流换乘与集散的重要枢纽，其重要性不言而喻。然而，由于乘客换乘跨线流动，地铁站点的客流需求及截面客流量的不均衡性问题以及城市轨道交通列车运营协调性问题的影响逐渐扩大，导致换乘站的服务水平低下，乘客安全难以保障、列车运量与客流量不匹配等问题频发。
目前，现有技术中的针对城市轨道交通换乘站换乘衔接能力的评估方法，一般从宏观层面采用统计数据对车站或列车服务单方面进行评估，大多使用乘客群体的走行时间作为评估指标，忽视了乘客个体走行时间的不确定性，无法精细化衡量车站针对个体的换乘衔接能力，极大地影响了评估结果的准确性。同时，现有的研究大多数研究仅限于末班车时段，对于全时段换乘站衔接效果评价较少，很少有对换乘站不同衔接方向的映射建模方式及评价，无法适应车站换乘多线化发展的趋势。
发明内容
本发明的实施例提供了一种数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力评估方法，以实现精准把控换乘衔接状况，降低换乘站滞留乘客数量。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力评估方法，包括：
步骤1：分析换乘站线间换乘衔接方式，构造换乘站线间物理衔接模型，该换乘站线间物理衔接模型包括换乘前线名称、换乘前线方向、换乘后线名称和换乘后线方向；
步骤2：根据列车运行图添加换乘衔接前的列车服务相关属性，该列车服务相关属性包括换乘前线站点相关的站点编号、列车编号、到站时间及离站时间属性，基于列车服务相关属性和所述换乘站线间物理衔接模型建立换乘衔接索引列车服务序列；
步骤3：基于所述换乘衔接索引列车服务序列构建列车衔接匹配模型，利用所述列车衔接匹配模型和列车运行图推导形成衔接目标列车服务序列；
步骤4：利用列车衔接匹配模型和动态仿真演化模型选取衡量换乘站线间衔接能力的时空特征，该时空特征包括基于仿真和匹配的乘客时空出行模式和列车衔接模式；
步骤5：定义基于所述时空特征的城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标，所述指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配、换乘站线间不同衔接方向下换乘能力匹配度、不同换乘站换乘能力匹配度；
步骤6：利用所述城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标构建换乘衔接评价模型，利用所述换乘衔接评价模型分别对不同换乘站、换乘站线间不同换乘方向及同一换乘站不同衔接方向下不同的列车服务能力进行多层级评价分析。
优选地，所述的步骤1中的分析换乘站线间换乘衔接方式，构造换乘站线间物理衔接模型，该换乘站线间物理衔接模型包括换乘前线名称、换乘前线方向、换乘后线名称和换乘后线方向，包括：
获取城市轨道交通站点基础信息表(SID,Sline,Ssta,Stype)，其中SID表示车站ID，Sline表示线路名称，Ssta表示站点名称，Stype表示是否换乘；
提取所有换乘站的站点信息
Figure BDA0003983831660000021
根据衔接线路条数对换乘站的衔接能力进行分类；
将换乘站区分为不同线换乘的车站，通过衔接线路和换乘方向指向属性，确定换乘站不同衔接方向关系；
通过数据映射唯一换乘站内线间不同衔接方向ID的方式，添加站内线间换乘前线路、换乘前方向、站内线间换乘后线路和换乘后方向属性；
得到换乘站不同衔接路径备选集，构建换乘站线间物理衔接模型
Figure BDA0003983831660000022
其中，SID,Sline,Ssta,Stype表示意如前，表示换乘站不同衔接路径的基本属性，/>
Figure BDA0003983831660000023
表示换乘站不同衔接唯一标识。
优选地，所述的步骤2中的根据列车运行图添加换乘衔接前的列车服务相关属性，该列车服务相关属性包括换乘前线站点相关的站点编号、列车编号、到站时间及离站时间属性，基于列车服务相关属性和所述换乘站线间物理衔接模型建立换乘衔接索引列车服务序列，包括：
根据列车运行图获取列车时刻表属性(TID,Tarr,Tdep,Tsta,Tline,Tsequence)，其中，TID表示列车编号，Tarr表示列车到站时间，Tdep表示列车离站时间，Tsta表示车站名称，Tline表示线路名称，Tsequence表示站点序列；
将列车时刻表属性与站点基础信息表中(SID,Sline,Ssta)关联，构造所有途经换乘站列车集合
Figure BDA0003983831660000024
根据(Tsta,Tline)和
Figure BDA0003983831660000025
属性构造衔接前线所有列车集
Figure BDA0003983831660000026
将
Figure BDA0003983831660000027
与换乘站不同衔接路径备选集/>
Figure BDA0003983831660000028
进行关联，得到增加了列车服务之后的换乘衔接完备路径集
Figure BDA0003983831660000029
根据所述换乘衔接完备路径集构建换乘衔接索引列车服务序列
Figure BDA00039838316600000210
优选地，所述的步骤3中的基于所述换乘站线间物理衔接模型、换乘衔接索引列车服务序列构建列车衔接匹配模型，利用所述列车衔接匹配模型和列车运行图推导形成衔接目标列车服务序列，包括：
根据换乘衔接索引列车服务序列
Figure BDA00039838316600000211
确定换乘衔接前线的列车索引/>
Figure BDA00039838316600000212
根据列车索引
Figure BDA00039838316600000213
属性值/>
Figure BDA00039838316600000214
确定/>
Figure BDA00039838316600000215
构建列车衔接匹配模型
Figure BDA0003983831660000031
简写为：/>
Figure BDA0003983831660000032
令
Figure BDA0003983831660000033
其中，/>
Figure BDA0003983831660000034
表示第x辆索引列车服务，/>
Figure BDA0003983831660000035
表示第N辆被衔接列车服务；
动态匹配站点
Figure BDA0003983831660000036
在列车时刻表中相关的列车编号、站点编号、到站时间及离站时间，推导与站点/>
Figure BDA0003983831660000037
相应的衔接目标列车服务序列
Figure BDA0003983831660000038
简写为/>
Figure BDA0003983831660000039
优选地，所述的步骤4中的利用列车衔接匹配模型和动态仿真演化模型选取衡量换乘站线间衔接能力的时空特征，该时空特征包括基于仿真和匹配的乘客时空出行模式和列车衔接模式，包括：
根据自动售检票***AFC数据、列车运行图和网络拓扑数据拟合各个站点的进站走行、滞留、换乘走行和出站走行分布参数；
将所述进站走行、滞留、换乘走行和出站走行分布参数带入动态仿真演化模型，对每一个乘客个体的出行轨迹进行仿真模拟；
根据乘客出行轨迹和列车时刻表提供基于个体时空特征单元，包括乘客出行时空模式和列车衔接模式
优选地，所述的乘客出行时空模式中涉及的换乘衔接目标站台的乘客滞留后时刻序列、乘客进站到达时刻序列、乘客换乘到达时刻序列和混合客流数量通过动态仿真演化模型获取，具体包括：
根据各站进站走行时间分布参数，对进站乘客群到目标换乘衔接方向站台
Figure BDA00039838316600000310
的进站走行时间进行仿真，得到各进站乘客到达目标站台/>
Figure BDA00039838316600000311
的到达时刻序列
Figure BDA00039838316600000312
根据车站滞留分布参数、列车容量参数和列车选择偏好参数，对乘客群在该站目标换乘衔接方向站台的滞留次数进行仿真，得到乘客在目标站台的滞留后时刻序列
Figure BDA00039838316600000313
根据换乘站线间各方向换乘走行时间分布参数，对换乘乘客群到该站目标换乘衔接方向站台
Figure BDA00039838316600000314
的换乘走行时间进行仿真，得到各换乘乘客到达目标站台/>
Figure BDA00039838316600000315
的到达时刻序列
Figure BDA00039838316600000316
以换乘站换乘前的列车到站时刻
Figure BDA00039838316600000317
起，到第一辆衔接目标列车离站时间/>
Figure BDA00039838316600000318
止，该时段目标衔接站台的滞留客流群、换乘乘客群和进站乘客群；
构建Tend之前目标衔接站台的乘客滞留后时刻序列
Figure BDA00039838316600000319
构建该时段到达目标衔接站台的进站乘客换乘到达时刻序列为
Figure BDA00039838316600000320
客流数量为/>
Figure BDA00039838316600000321
换乘乘客的到达时刻序列为：/>
Figure BDA00039838316600000322
客流数量为
Figure BDA00039838316600000323
滞留乘客、进站乘客和换乘乘客组成混合流，根据时刻进行排序，混合客流的乘客到达时刻序列为：
Figure BDA0003983831660000041
其中，/>
Figure BDA0003983831660000042
表示滞留客流，/>
Figure BDA0003983831660000043
表示进站客流，/>
Figure BDA0003983831660000044
表示换乘客流；
混合客流数量为
Figure BDA0003983831660000045
其中，
Figure BDA0003983831660000046
表示滞留客流的数量，/>
Figure BDA0003983831660000047
表示进站客流的数量，/>
Figure BDA0003983831660000048
表示换乘客流的数量。
优选地，所述的列车衔接模式中目标列车衔接时长、分时换乘衔接目标列车数量通过列车衔接匹配模型获取，列车剩余承载能力通过动态仿真演化模型获取，具体包括：
循环选取换乘站的换乘方向为
Figure BDA0003983831660000049
循环选取换乘衔接索引列车服务序列列车
Figure BDA00039838316600000410
循环衔接目标列车服务序列
Figure BDA00039838316600000411
照约束条件
Figure BDA00039838316600000412
动态匹配筛选比/>
Figure BDA00039838316600000413
晚的列车服务作为衔接列车备选集；
确定换乘衔接目标列车衔接时间序列：
Figure BDA00039838316600000414
其中，
Figure BDA00039838316600000415
表示第y辆索引列车服务的离站时间，/>
Figure BDA00039838316600000416
第x辆索引列车服务的到站时间，
Figure BDA00039838316600000417
表示衔接时间；
确定分时参数Δt，sta站
Figure BDA00039838316600000418
衔接方向下可衔接列车数量Tsum，计算分时换乘衔接目标列车数量/>
Figure BDA00039838316600000419
简写/>
Figure BDA00039838316600000420
列车剩余承载能力Tsta left通过动态仿真演化模型获取，通过列车最大容量、列车在当前站下车容量、列车进站时车上容量确定：
Figure BDA00039838316600000423
优选地，所述的定义基于所述时空特征的城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标，所述指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配、换乘站线间不同衔接方向下换乘能力匹配度、不同换乘站换乘能力匹配度，包括：
定义表征对列车服务、换乘方向服务和换乘站服务的换乘衔接能力的评估指标，该评估指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)、换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)和不同换乘站换乘能力匹配度(γ)；
同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)由列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2和换乘时间匹配度
Figure BDA00039838316600000421
计算，换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)由同一衔接方向下α的加权平均值，不同换乘站换乘能力匹配度(γ)是对同一站下β的加权平均值；
计算列车衔接匹配度
Figure BDA00039838316600000422
简写为x1；
Figure BDA0003983831660000051
Figure BDA0003983831660000052
——统计时间Δt内，分时换乘衔接目标列车数量；
Figure BDA0003983831660000053
——统计时间Δt内，分时换乘衔接目标列车数量中的最大值；
计算换乘成功率
Figure BDA0003983831660000054
简写为x2，即(Tstart,Tend)该时段内到达目标衔接站台的混合客流数量Mpassenger与第一辆衔接目标列车/>
Figure BDA0003983831660000055
的列车剩余容量Tsta left之比；
Figure BDA0003983831660000056
计算每个衔接列车的换乘时间匹配度
Figure BDA0003983831660000057
简写为/>
Figure BDA0003983831660000058
Figure BDA0003983831660000059
其中，
Figure BDA00039838316600000510
——第p个乘客的换乘走行时间；
Figure BDA00039838316600000511
——任一目标列车衔接时间；
Figure BDA00039838316600000512
——总换乘人数；
计算同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)，输入列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度，计算同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)：
Figure BDA00039838316600000513
其中，k——第j辆被衔接列车对应的第k辆衔接列车；
n——衔接列车总数量；
ω1——列车衔接匹配度权值；
ω2——换乘成功率权值；
ω3——换乘时间匹配度权值；
x1——同一列车服务的列车衔接匹配度；
x2——列车服务的换乘成功率；
Figure BDA00039838316600000514
——被衔接列车与第k辆衔接列车的换乘时间匹配度；
计算换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)，对同一换乘方向下的所有被衔接列车的列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度取均值进行计算；
Figure BDA00039838316600000515
其中，j——同一衔接方向下的第j辆被衔接列车；
p——同一方向下的被衔接列车总数；
其他含义如(4)。
计算不同换乘站换乘能力匹配度(γ)，对同一换乘站内所有换乘方向中的被衔接列车的列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度取均值进行计算；
Figure BDA0003983831660000061
其中，m——同一个换乘站内所有换乘方向中第m辆被衔接的列车；
l——同一个换乘站内所有换乘后线被衔接列车总数。
其他含义如(4)。
优选地，所述的步骤6中的利用所述城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标构建换乘衔接评价模型，利用所述换乘衔接评价模型分别对不同换乘站、换乘站线间不同换乘方向及同一换乘站不同衔接方向下不同的列车服务能力进行多层级评价分析，包括：
基于仿真客流的评估结果，使用列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2以及换乘时间匹配度
Figure BDA0003983831660000062
三个评价指标的数值构造数据矩阵X；
Figure BDA0003983831660000063
构造加权规范矩阵，将所述列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2以及换乘时间匹配度
Figure BDA0003983831660000064
三个评价指标进行向量规范化，即每一列元素都除以当前列向量的范数，得到归一化处理之后的标准形式Z，即同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度α对应的指标规范矩阵；
Figure BDA0003983831660000065
根据列车衔接匹配度、列车换乘时间匹配度以及换乘成功率的业务逻辑以及定义，当列车的换乘时间匹配度大于1时，换乘乘客无法换乘到该列车，将该列车分配到下一辆衔接列车，该列车与当前衔接列车的匹配度等级最低；
使用熵值法确定列车衔接匹配度、换乘成功率以及列车换乘时间匹配度指标的权重
Figure BDA0003983831660000066
将计算得到的权重与矩阵Z相乘后更新矩阵Z；
Figure BDA0003983831660000067
其中，K＝1/lnn
分别计算α规范矩阵各指标的最大值Z+和最小值Z-，最大值Z+为最优方案，最小值Z-为最差方案；
计算α规范矩阵中各个评价指标与其最大最小值的接近程度
Figure BDA0003983831660000068
和/>
Figure BDA0003983831660000069
Figure BDA00039838316600000610
计算α规范矩阵中各个评价指标与最优方案的贴近程度Ci；
Figure BDA0003983831660000071
根据所述接近程度Ci对所有的列车服务进行排序，Ci值越高说明该列车服务换乘衔接效果越好。
判断此时的换乘方向是否遍历完毕，如果没有遍历完毕，则继续进行遍历，如果便利完毕，则判断此时的换乘站是否遍历完毕，如果没有遍历完毕，则继续进行遍历，反之结束程序。
分别将同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)中的各指标按换乘方向以及车站进行加权平均，得到换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)、不同换乘站换乘能力匹配度(γ)。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例方法可用于评价地铁线网中不同时段换乘站的换乘衔接效率、不同时段一个换乘站的各个换乘方向的换乘衔接效率以及一个换乘站的一个换乘方向上所有列车服务的换乘衔接效率。提升换乘站的衔接服务水平，从而最大程度上满足乘客出行、提高服务质量和网络服务效能、降低企业成本。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种基于数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力多层级评估方法的处理流程图；
图2为本发明实施例提供的一种构造换乘站不同衔接路径备选集流程图；
图3为本发明实施例提供的一种构建换乘衔接索引列车服务序列流程图；
图4为本发明实施例提供的一种构建衔接目标列车服务序列流程图；
图5为本发明实施例提供的一种构建乘客时空出行模式流程图；
图6为本发明实施例提供的一种计算换乘成功率流程图；
图7为本发明实施例提供的一种计算列车衔接匹配度流程图；
图8为本发明实施例提供的一种计算换乘时间匹配度流程图；
图9为本发明实施例提供的一种计算线路间换乘能力匹配度流程图；
图10为本发明实施例提供的一种基于topsis的评价模型流程图；
图11为本发明实施例提供的一种早高峰期间奥林匹克公园站各个换乘方向仿真换乘量示意图；
图12为本发明实施例提供的一种平峰期间奥林匹克公园站各个换乘方向仿真换乘量示意图；
图13为本发明实施例提供的一种具有两条换乘能力的换乘站换乘关系示意图；
图14为本发明实施例提供的一种城市轨道交通网络多层级换乘衔接能力评估***的界面示意图；
图15为本发明实施例提供的一种***中换乘衔接运行图模块设计图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明充分分析城市轨道交通客流在换乘站的不同线路间的耦合特点，考虑换乘站衔接乘客必要旅行时间喝线路列车运行在服务时间的协调关系，提出针对轨道交通网络的换乘站、换乘方向以及列车服务的多层级换乘衔接能力评价方法，主要包括换乘站换乘关系拓扑图、换乘衔接运行图和评价指标三个部分。本发明提出的一种数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力多层级评估方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：
步骤1、分析换乘站线间换乘衔接方式，构造换乘站线间物理衔接模型，该换乘站线间物理衔接模型包括换乘前线名称、换乘前线方向、换乘后线名称和换乘后线方向，换乘站线间物理衔接模型将作为后续关联列车服务的基础，其涉及的换乘站换乘前线、后线以及换乘方向等信息，将通过下述步骤二与列车相关联。
步骤2、根据列车运行图添加换乘衔接前的列车服务相关属性，该列车服务相关属性包括换乘前线站点相关的站点编号、列车编号、到站时间及离站时间属性，基于列车服务相关属性建立换乘衔接索引列车服务序列；
步骤3、构建列车衔接匹配模型，根据换乘衔接索引列车服务序列和列车运行图推导形成衔接目标列车服务序列，匹配后的换乘衔接目标列车服务属性包括换乘后线站点相关的列车编号、站点编号、到站时间及离站时间；
步骤4、选取衡量换乘站线间衔接能力的时空特征，该时空特征包括基于仿真和匹配的乘客时空出行模式、列车衔接模式；
步骤5、乘客出行时空模式中涉及的换乘衔接目标站台的乘客滞留后时刻序列、乘客进站到达时刻序列、乘客换乘到达时刻序列、混合客流数量通过动态仿真演化模型获取；
步骤6、列车衔接模式中目标列车衔接时长、分时换乘衔接目标列车数量通过列车衔接匹配模型获取，列车剩余承载能力通过动态仿真演化模型获取；
步骤7、构建基于时空特征挖掘的城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标定义，上述指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配、换乘站线间不同衔接方向下换乘能力匹配度、不同换乘站换乘能力匹配度；
步骤8、构建基于Topsis的换乘衔接评价模型，分别对不同换乘站、换乘站线间不同换乘方向及同一换乘站不同衔接方向下不同的列车服务能力进行多层级评价分析。
具体的，上述步骤1包括：
步骤S011、获取城市轨道交通站点基础信息表(SID,Sline,Ssta,Stype)，其中SID表示车站ID，Sline表示线路名称，Ssta表示站点名称，Stype表示是否换乘。
提取所有换乘站的站点信息
Figure BDA0003983831660000091
根据衔接线路条数对换乘站的衔接能力进行分类；
步骤S012、以只具有二线换乘能力和三线换乘能力的车站为例，将换乘站区分为两线换乘与三线换乘的车站，通过衔接线路和换乘方向指向属性，确定换乘站不同衔接方向关系；
步骤S013、通过数据映射唯一换乘站内线间不同衔接方向ID的方式，添加站内线间换乘前线路、换乘前方向、站内线间换乘后线路和换乘后方向属性；
步骤S014、得到换乘站不同衔接路径备选集，构建换乘站线间物理衔接模型
Figure BDA0003983831660000092
具体的，上述步骤2包括：
步骤S021、根据列车运行图获取列车时刻表属性(TID,Tarr,Tdep,Tsta,Tline,Tsequence)，
将列车时刻表属性与站点基础信息表中(SID,Sline,Ssta)关联，构造所有途经换乘站列车集合
Figure BDA0003983831660000093
步骤S022、根据(Tsta,Tline)、
Figure BDA0003983831660000094
属性构造衔接前线所有列车集/>
Figure BDA0003983831660000095
步骤S023、将
Figure BDA0003983831660000096
与换乘站不同衔接路径备选集/>
Figure BDA0003983831660000097
进行关联，得到增加了列车服务之后的换乘衔接完备路径集
Figure BDA0003983831660000098
步骤S024、根据换乘衔接完备路径集构建换乘衔接索引列车服务序列
Figure BDA0003983831660000099
简写为
Figure BDA00039838316600000910
具体的，上述步骤3包括：
步骤S031、根据换乘衔接索引列车服务序列
Figure BDA00039838316600000911
确定换乘衔接前线的列车索引/>
Figure BDA00039838316600000912
步骤S032、根据列车索引
Figure BDA00039838316600000913
属性值/>
Figure BDA00039838316600000914
确定/>
Figure BDA00039838316600000915
步骤S033、构建列车衔接匹配模型
Figure BDA0003983831660000101
简写为：
Figure BDA0003983831660000102
令/>
Figure BDA0003983831660000103
其中/>
Figure BDA0003983831660000104
表示被衔接列车的到站时间。
步骤S034、动态匹配站点
Figure BDA0003983831660000105
在列车时刻表中相关的列车编号、站点编号、到站时间及离站时间，推导与之相应的衔接目标列车服务序列
Figure BDA0003983831660000106
简写为/>
Figure BDA0003983831660000107
具体的，上述步骤4包括：
步骤S041、根据AFC(Automatic Fare Collection，自动售检票***)数据、列车运行图和网络拓扑数据，拟合各个站点的进站走行、滞留、换乘走行和出站走行分布参数；
步骤S042、带入动态仿真演化模型，对每一个乘客个体的出行轨迹进行仿真模拟；
步骤S043、根据乘客出行轨迹和列车时刻表提供基于个体时空特征单元，包括个体时空特征单元和列车时空特征单元；
具体的，图5为本发明实施例提供的一种构建乘客时空出行模式流程图，上述步骤5包括：
步骤S051、根据各站进站走行时间分布参数，对进站乘客群到目标换乘衔接方向站台
Figure BDA0003983831660000108
的进站走行时间进行仿真，得到各进站乘客到达目标站台/>
Figure BDA0003983831660000109
的到达时刻序列
Figure BDA00039838316600001010
/>
步骤S052、根据车站滞留分布参数、列车容量参数、列车选择偏好参数，对乘客群在该站目标换乘衔接方向站台的滞留次数进行仿真，得到乘客在目标站台的滞留后时刻序列
Figure BDA00039838316600001011
步骤S053、根据换乘站线间各方向换乘走行时间分布参数，对换乘乘客群到该站目标换乘衔接方向站台/>
Figure BDA00039838316600001012
的换乘走行时间进行仿真，得到各换乘乘客到达目标站台/>
Figure BDA00039838316600001013
的到达时刻序列
Figure BDA00039838316600001014
步骤S054、以换乘站换乘前的列车到站时刻
Figure BDA00039838316600001015
起，到第一辆衔接目标列车离站时间/>
Figure BDA00039838316600001016
止，该时段目标衔接站台的滞留客流群、换乘乘客群和进站乘客群；
步骤S054、构建Tend之前目标衔接站台的乘客滞留后时刻序列
Figure BDA00039838316600001017
time∈(Theadway-m,Tend)}；
步骤S055、构建该时段到达目标衔接站台的进站乘客换乘到达时刻序列为
Figure BDA00039838316600001018
客流数量为/>
Figure BDA00039838316600001019
换乘乘客的到达时刻序列为/>
Figure BDA00039838316600001020
客流数量为/>
Figure BDA00039838316600001021
步骤S056、滞留乘客、进站乘客和换乘乘客组成混合流，根据时刻进行排序，混合客流的乘客到达时刻序列为
Figure BDA0003983831660000111
其中，
Figure BDA0003983831660000112
表示滞留客流，/>
Figure BDA0003983831660000113
表示进站客流，/>
Figure BDA0003983831660000114
表示换乘客流；
混合客流数量为
Figure BDA0003983831660000115
其中，
Figure BDA0003983831660000116
表示滞留客流的数量，/>
Figure BDA0003983831660000117
表示进站客流的数量，/>
Figure BDA0003983831660000118
表示换乘客流的数量；
具体的，上述步骤6包括：
步骤S061、循环选取换乘站的换乘方向为
Figure BDA0003983831660000119
步骤S062、循环选取换乘衔接索引列车服务序列列车
Figure BDA00039838316600001110
步骤S063、循环衔接目标列车服务序列
Figure BDA00039838316600001111
步骤S064、按照约束条件
Figure BDA00039838316600001112
动态匹配筛选比/>
Figure BDA00039838316600001113
晚的列车服务作为衔接列车备选集；/>
步骤S065、确定换乘衔接目标列车衔接时间序列
Figure BDA00039838316600001114
其中，/>
Figure BDA00039838316600001115
表示第y辆索引列车服务的离站时间，/>
Figure BDA00039838316600001116
第x辆索引列车服务的到站时间，/>
Figure BDA00039838316600001117
表示衔接时间；
步骤S066、确定分时参数Δt，sta站
Figure BDA00039838316600001118
衔接方向下可衔接列车数量Tsum，计算分时换乘衔接目标列车数量/>
Figure BDA00039838316600001119
简写/>
Figure BDA00039838316600001120
步骤S067、列车剩余承载能力Tsta left通过动态仿真演化模型获取，通过列车最大容量、列车在当前站下车容量、列车进站时车上容量确定：
Figure BDA00039838316600001121
具体的，上述步骤7包括：
步骤S071、定义表征对列车服务、换乘方向服务、换乘站服务三个不同层级的换乘衔接能力的评估指标，分别是同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)、换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)、不同换乘站换乘能力匹配度(γ)；
步骤S072、同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)由列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2、换乘时间匹配度
Figure BDA00039838316600001122
计算，换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)由同一衔接方向下α的加权平均值，不同换乘站换乘能力匹配度(γ)是对同一站下β的加权平均值；
步骤S073、计算列车衔接匹配度
Figure BDA00039838316600001123
简写为x1，即分时换乘衔接目标列车数量/>
Figure BDA00039838316600001124
与同时期最大数量之比；
Figure BDA00039838316600001125
其中，
Figure BDA00039838316600001126
——统计时间Δt内，分时换乘衔接目标列车数量；
Figure BDA00039838316600001127
——统计时间Δt内，分时换乘衔接目标列车数量中的最大值；
步骤S074、图6为本发明实施例提供的一种计算换乘成功率流程图；计算换乘成功率
Figure BDA0003983831660000121
简写为x2，即(Tstart,Tend)该时段内到达目标衔接站台的混合客流数量Mpassenger与第一辆衔接目标列车/>
Figure BDA0003983831660000122
的列车剩余容量Tsta left之比；
Figure BDA0003983831660000123
步骤S075、图8为本发明实施例提供的一种计算换乘时间匹配度流程图。计算每个衔接列车的换乘时间匹配度
Figure BDA0003983831660000124
简写为/>
Figure BDA0003983831660000125
即每个乘客的换乘走行时间/>
Figure BDA0003983831660000126
与任一目标列车衔接时间的比值与总换乘人数/>
Figure BDA0003983831660000127
之比；/>
Figure BDA0003983831660000128
其中，
Figure BDA0003983831660000129
——第p个乘客的换乘走行时间；
Figure BDA00039838316600001210
——任一目标列车衔接时间；
Figure BDA00039838316600001211
——总换乘人数；
步骤S076、图9为本发明实施例提供的一种计算线路间换乘能力匹配度流程图；计算同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)，输入列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度，计算同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)。
Figure BDA00039838316600001212
其中，k——第j辆被衔接列车对应的第k辆衔接列车；
n——衔接列车总数量；
ω1——列车衔接匹配度权值；
ω2——换乘成功率权值；
ω3——换乘时间匹配度权值；
x1——同一列车服务的列车衔接匹配度；
x2——列车服务的换乘成功率；
Figure BDA00039838316600001213
——被衔接列车与第k辆衔接列车的换乘时间匹配度；
步骤S077、计算换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)，对同一换乘方向下的所有被衔接列车的列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度取均值进行计算；
Figure BDA00039838316600001214
其中，j——同一衔接方向下的第j辆被衔接列车；
p——同一方向下的被衔接列车总数；
其他含义如(4)。
步骤S078、计算不同换乘站换乘能力匹配度(γ)，对同一换乘站内所有换乘方向中的被衔接列车的列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度取均值进行计算；
Figure BDA0003983831660000131
其中，m——同一个换乘站内所有换乘方向中第m辆被衔接的列车；
l——同一个换乘站内所有换乘后线被衔接列车总数；
其他含义如(4)。
具体的，上述步骤8包括：
步骤S081、图10为本发明实施例提供的一种基于Topsis(优劣解距离法)的评价模型流程图。
基于仿真客流的评估结果，使用列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2以及换乘时间匹配度
Figure BDA0003983831660000132
三个评价指标的数值构造数据矩阵X；
Figure BDA0003983831660000133
步骤S082、构造加权规范矩阵，将上述3个评价指标进行向量规范化，即每一列元素都除以当前列向量的范数，得到归一化处理之后的标准形式Z，即同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)对应的指标规范矩阵(后称α规范矩阵)；
Figure BDA0003983831660000134
步骤S083、根据列车衔接匹配度、列车换乘时间匹配度以及换乘成功率的业务逻辑以及定义，确定3个评价指标均为极大型，其中当列车的换乘时间匹配度大于1时，其换乘乘客因无法换乘到当前列车，所以将其分配到下一辆衔接列车，因此其与当前衔接列车的匹配度等级最低，当换乘时间匹配度处于0到1之间时，越靠近于1说明列车的衔接效果越好，表明乘客在换乘前线列车下车之后经过换乘走行到达换乘后线站台时，需要等待的时间越少，并且，后文中通过定义换乘时间匹配度等级来表示换乘时间匹配度的好坏。
步骤S084、使用熵值法确定列车衔接匹配度、换乘成功率以及列车换乘时间匹配度指标的权重
Figure BDA0003983831660000135
将计算得到的权重与矩阵Z相乘后更新矩阵Z；
Figure BDA0003983831660000136
其中，K＝1/lnn
步骤S085、分别计算α规范矩阵各指标最大值(最优方案)Z+和最小值(最劣方案)Z-；
步骤S086、计算α规范矩阵中各个评价指标与其最大最小值的接近程度
Figure BDA0003983831660000137
和/>
Figure BDA0003983831660000138
Figure BDA0003983831660000139
其中，
ωj——第j个指标权重；
Z+——归一化之后的指标最大值(最优方案)；
Z-——归一化之后的指标最小值(最劣方案)；
zij——评价对象i的第j个归一化之后的指标值；
Figure BDA0003983831660000141
——与最大值的接近程度；
Figure BDA0003983831660000142
——与最小值的接近程度。
步骤S087、计算α规范矩阵中各个评价指标与最优方案的贴近程度Ci；
Figure BDA0003983831660000143
步骤S088、根据步骤056中的接近程度Ci对所有的列车服务进行排序，Ci值越高说明该列车服务换乘衔接效果越好。
步骤S089、判断此时的换乘方向是否遍历完毕，如果没有遍历完毕，则继续进行遍历，如果便利完毕，则判断此时的换乘站是否遍历完毕，如果没有遍历完毕，则继续进行遍历，反之结束程序。
步骤S0810、分别将同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)中的各指标按换乘方向以及车站进行加权平均，得到换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)、不同换乘站换乘能力匹配度(γ)。
实施例一
以北京市城市轨道交通网络为例进行换乘衔接能力评价，本发明过程如下：
1、获取2019年北京市城市轨道交通站点基础信息表(SID,Sline,Ssta,Stype)，并在该数据表中只保留换乘站及其相关属性
Figure BDA0003983831660000144
其中包含了线路编号、线路名称、车站编号、车站名称以及是否换乘，以奥林匹克公园站为例，获取的属性集合为{线路编号：8、15，线路名称：8号线、15号线，车站编号：825、1531，车站名称：奥林匹克公园，换乘标志：1}；
2、通过映射唯一车站ID的方式，逐条遍历车站ID，构建换乘站线间物理衔接模型
Figure BDA0003983831660000145
在遍历车站ID的过程中检查该车站ID下的所有线路条数，比如当遍历到奥林匹克公园站时，其线路只有8号线和15号线，然后根据不同车站拥有的线路条数将换乘站区分为两线换乘与三线换乘的车站，分别存于换乘站不同衔接路径备选集中。图13为本发明实施例提供的一种具有两条换乘能力的换乘站换乘关系示意图。
3、由于两线换乘的车站有8个换乘方向，三线换乘的车站有24个换乘方向，所以分别将上述两个换乘站不同衔接路径备选集复制4次和8次，以便添加换乘后线的相关属性，然后通过判断不同的ID是否存在物理映射的方式更新不同衔接路径备选集，保留站内线间换乘前线路、换乘前方向、站内线间换乘后线路、换乘后方向属性，具体操作如图2所示；
以奥林匹克公园站为例，图11为本发明实施例提供的一种早高峰期间奥林匹克公园站各个换乘方向仿真换乘量示意图，两线换乘换乘站的换乘方向示意图如图12所示；
4、再次使用映射唯一车站ID的方式，分别添加换乘后线的线路编号以及换乘后线的换乘方向等属性，然后将上述两个备选集进行合并，得到全网换乘站换乘衔接数据集；
5、获取列车时刻表数据，根据换乘站名称与换乘线路属性(TID,Tarr,Tdep,Tsta,Tline,Tsequence)与站点基础信息表(SID,Sline,Ssta)相关联，添加列车编号、到站时间、离站时间等属性，构造所有途经换乘站列车(衔接前线所有列车)集合
Figure BDA0003983831660000151
6、与换乘衔接路经集数据进行关联，根据站点名称、线路名称等属性将换乘前线、后线与相关列车服务进行匹配，得到增加了列车服务之后的换乘衔接完备路经集
Figure BDA0003983831660000152
具体操作如图3所示。图3为本发明实施例提供的一种构建换乘衔接索引列车服务序列流程图；
7、根据车站编号以及换乘方向两个属性关联所有途经换乘站列车(衔接前线所有列车)集合以及增加了列车服务之后的换乘衔接完备路经集；
选取一个换乘站的一个换乘方向，在所选数据中进一步筛选比换乘前列车的到站时间晚的列车服务作为衔接列车被选集；
根据离站时间对筛选出的衔接列车被选集数据进行排序；
保留5辆衔接列车及其相关属性(列车编号、到站时间、离站时间)，以被衔接列车的到站时间晚于衔接列车的离站时间为标准，增加被衔接列车的5辆衔接列车，并输出列车衔接匹配数据集
Figure BDA0003983831660000153
具体操作如图4所示，图4为本发明实施例提供的一种构建衔接目标列车服务序列流程图；
8、根据已有的不同换乘站换乘方向的乘客走行距离，带入仿真演化模型，并基于乘客的最大、最小走行速度推演出乘客最大、最小走行时间，使用gamma分布求得统计时间内所有乘客个体的走行时间，并取其均值求得乘客个体随机走行时间；
9、导入客流仿真数据，根据统计时间引入混合客流的乘客到达时刻序列
Figure BDA0003983831660000154
混合客流数量Mpassenger，并据此计算每辆被衔接列车的换乘成功率x2；根据各个衔接列车的离开时间以及被衔接列车的到达时间之差计算换乘时间匹配度/>
Figure BDA0003983831660000155
统计30分钟内被衔接列车可衔接的列车数量，并将其与统计时间内最大可衔接列车数量相比，得出列车衔接匹配度x1；
10、使用熵值法计算各指标权重；
以下均以奥林匹克公园站15号线上行换乘8号线上行计算α为例，各个指标权重分
别为：
Figure BDA0003983831660000156
11、使用列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2以及换乘时间匹配度
Figure BDA0003983831660000157
三个评价指标的数值构造数据矩阵X；
在数据矩阵的基础上构造加权规范矩阵，将上述3个评价指标进行向量规范化，即每一列元素都除以当前列向量的范数，得到归一化处理之后的标准形式Z；
12、确定每个评价指标的正理想解(最大值)Z+和负理想解(最小值)Z-，如下表所示；
Figure BDA0003983831660000161
13、计算个评价指标与其最大最小值的接近程度
Figure BDA0003983831660000162
和/>
Figure BDA0003983831660000163
根据
Figure BDA0003983831660000164
和/>
Figure BDA0003983831660000165
计算各个评价指标与最优方案的贴近程度Ci；
根据接近程度Ci对所有的列车服务进行排序，排名越靠前表明该列车换乘衔接效率越高；
排序结果显示，位于前三的列车服务分别为2159次列车、2026次列车和2227次列车；位于后三位的列车服务分别为2089次列车、2113次列车和2207次列车。
14、同理，根据式(5)计算β。以奥林匹克公园站为例，对换乘站内线间高峰时段和平峰时段不同换乘方向的衔接效率进行评价，其中高峰时段选取8:00-8:15，在早高峰时段中奥林匹克公园站的不同换乘方向衔接效率排名从高到低依次为：15下8下(代表：15号线下行方向换乘8号线下行方向，后面同理)、15下8上、15上8上、8下15下、8上15下、8上15上、8下15上、15上8下；
平峰时段选取11:00-11:15，在平峰时段中奥林匹克公园站的不同换乘方向衔接效率排名从高到低依次为：8上15下、15下8下、15上8上、8下15上、15上8下、8上15上、15下8上、8下15下；
根据Topsis的评价结果，发现早高峰时期大多数乘客无法换乘上第一辆衔接列车，且从15号线到8号线的换乘方向衔接效率较高，平峰时段有部分乘客无法换乘上第一辆衔接列车，且从8号线到15号线的换乘方向衔接效率较高；
总体来说，奥林匹克公园站换乘衔接存在较大问题，第一辆衔接列车的换乘能力匹配度都较低，导致严重的运力浪费。
15、同理，根据式(6)计算γ。调用全网换乘站数据，分别对高峰时段和平峰时段下的换乘站换乘衔接效率进行评价，其中，高峰时段选取8:00-8:15，排序结果显示，霍营站、玄武门站和南锣鼓巷站在高峰时段的换乘衔接效率较好，双井站、角门西站和四惠站的衔接效率较低；
平峰时段选取11:00-11:15，根据Topsis的排序结果，发现西单站、军事博物馆站和西直门站的衔接效率较好，而永定门外站、珠市口站和朝阳门站的衔接效率较低。
实施例二：
本发明另外设计一种城市轨道交通网络换乘衔接评估***，包括换乘站换乘关系拓扑图模块、换乘衔接运行图模块和评价指标模块，其界面示意图见图14所示，其中换乘衔接时间如图15所示。
换乘站换乘关系拓扑图模块，通过构建城市轨道交通换乘站换乘关系物理拓扑模型，可视化展示不同换乘站的换乘方式以及换乘路经；
换乘衔接运行图模块，通过构建换乘衔接运行图的方式，可视化展示同一换乘站不同线路之间的不同换乘方向列车衔接情况以及换乘时间匹配度；
评价指标模块，涵盖列车衔接匹配度、换乘成功率、不同方向换乘衔接能力匹配度以及本站换乘衔接能力四个子模块，其中：
列车衔接匹配度子模块，用于显示统计时段内的可衔接列车数量与最大衔接列车数量的贴近程度，反映该换乘方向在特定的时间段内所安排的列车服务是否符合该方向的换乘需求；
换乘成功率子模块，基于仿真得到的站台候车人数以及列车剩余容量，将列车与人的行为联系起来，从实际情况中乘客是否可以登上下一趟衔接的列车的角度出发，可视化展示不同换乘方向的列车衔接效果。
不同方向换乘衔接能力匹配度模块，用于显示一个车站内不同换乘衔接方向的换乘衔接效率，以饼状图的形式展现，便于对比不同方向换乘衔接的效率大小。
本站换乘衔接能力模块，用于显示不同时间内城市轨道交通线网中不同车站换乘衔接匹配能力的排名以及相应的总车站数量，便于直观了解到该换乘站的换乘衔接效率与全网中其他换乘站之间的对比情况。
综上所述，本发明实施例可以为城市轨道交通运营管理公司以及相关部门实时查看线网中各个车站、每个车站的不同换乘方向以及每个换乘方向的所有列车服务的衔接效率，以便精准把控换乘衔接状况，及时调整运营策略，从而有效的避免运力浪费，降低换乘站滞留乘客数量，提高服务水平。
本发明充分分析城市轨道交通客流在换乘站的不同线路间的耦合特点，考虑换乘站衔接乘客必要旅行时间喝线路列车运行在服务时间的协调关系，提出一种数据驱动的城市轨道交通网络多层级换乘衔接能力多层级评估方法与***，辅助地铁运营企业以及相关部门及时发现换乘效率低下的车站及列车服务，指导列车计划调整策略。提升换乘站的衔接服务水平，从而最大程度上满足乘客出行、提高服务质量和网络服务效能、降低企业成本。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种数据驱动的城市轨道交通网络换乘衔接能力评估方法，其特征在于，包括：
步骤1：分析换乘站线间换乘衔接方式，构造换乘站线间物理衔接模型，该换乘站线间物理衔接模型包括换乘前线名称、换乘前线方向、换乘后线名称和换乘后线方向；
步骤2：根据列车运行图添加换乘衔接前的列车服务相关属性，该列车服务相关属性包括换乘前线站点相关的站点编号、列车编号、到站时间及离站时间属性，基于列车服务相关属性和所述换乘站线间物理衔接模型建立换乘衔接索引列车服务序列；
步骤3：基于所述换乘衔接索引列车服务序列构建列车衔接匹配模型，利用所述列车衔接匹配模型和列车运行图推导形成衔接目标列车服务序列；
步骤4：利用列车衔接匹配模型和动态仿真演化模型选取衡量换乘站线间衔接能力的时空特征，该时空特征包括基于仿真和匹配的乘客时空出行模式和列车衔接模式；
步骤5：定义基于所述时空特征的城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标，所述指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配、换乘站线间不同衔接方向下换乘能力匹配度、不同换乘站换乘能力匹配度；
步骤6：利用所述城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标构建换乘衔接评价模型，利用所述换乘衔接评价模型分别对不同换乘站、换乘站线间不同换乘方向及同一换乘站不同衔接方向下不同的列车服务能力进行多层级评价分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中的分析换乘站线间换乘衔接方式，构造换乘站线间物理衔接模型，该换乘站线间物理衔接模型包括换乘前线名称、换乘前线方向、换乘后线名称和换乘后线方向，包括：
获取城市轨道交通站点基础信息表(SID,Sline,Ssta,Stype)，其中SID表示车站ID，Sline表示线路名称，Ssta表示站点名称，Stype表示是否换乘；
提取所有换乘站的站点信息
Figure QLYQS_1
根据衔接线路条数对换乘站的衔接能力进行分类；
将换乘站区分为不同线换乘的车站，通过衔接线路和换乘方向指向属性，确定换乘站不同衔接方向关系；
通过数据映射唯一换乘站内线间不同衔接方向ID的方式，添加站内线间换乘前线路、换乘前方向、站内线间换乘后线路和换乘后方向属性；
得到换乘站不同衔接路径备选集，构建换乘站线间物理衔接模型
Figure QLYQS_2
其中，SID,Sline,Ssta,Stype表示意如前，表示换乘站不同衔接路径的基本属性，/>
Figure QLYQS_3
表示换乘站不同衔接唯一标识。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中的根据列车运行图添加换乘衔接前的列车服务相关属性，该列车服务相关属性包括换乘前线站点相关的站点编号、列车编号、到站时间及离站时间属性，基于列车服务相关属性和所述换乘站线间物理衔接模型建立换乘衔接索引列车服务序列，包括：
根据列车运行图获取列车时刻表属性(TID,Tarr,Tdep,Tsta,Tline,Tsequence)，其中，TID表示列车编号，Tarr表示列车到站时间，Tdep表示列车离站时间，Tsta表示车站名称，Tline表示线路名称，Tsequence表示站点序列；
将列车时刻表属性与站点基础信息表中(SID,Sline,Ssta)关联，构造所有途经换乘站列车集合
Figure QLYQS_4
根据(Tsta,Tline)和
Figure QLYQS_5
属性构造衔接前线所有列车集
Figure QLYQS_6
将
Figure QLYQS_7
与换乘站不同衔接路径备选集/>
Figure QLYQS_8
进行关联，得到增加了列车服务之后的换乘衔接完备路径集
Figure QLYQS_9
根据所述换乘衔接完备路径集构建换乘衔接索引列车服务序列
Figure QLYQS_10
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中的基于所述换乘站线间物理衔接模型、换乘衔接索引列车服务序列构建列车衔接匹配模型，利用所述列车衔接匹配模型和列车运行图推导形成衔接目标列车服务序列，包括：
根据换乘衔接索引列车服务序列
Figure QLYQS_11
确定换乘衔接前线的列车索引/>
Figure QLYQS_12
根据列车索引
Figure QLYQS_13
属性值/>
Figure QLYQS_14
确定/>
Figure QLYQS_15
构建列车衔接匹配模型
Figure QLYQS_16
简写为：/>
Figure QLYQS_17
令
Figure QLYQS_18
其中，/>
Figure QLYQS_19
表示第x辆索引列车服务，/>
Figure QLYQS_20
表示第N辆被衔接列车服务；
动态匹配站点
Figure QLYQS_21
在列车时刻表中相关的列车编号、站点编号、到站时间及离站时间，推导与站点/>
Figure QLYQS_22
相应的衔接目标列车服务序列
Figure QLYQS_23
简写为/>
Figure QLYQS_24
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤4中的利用列车衔接匹配模型和动态仿真演化模型选取衡量换乘站线间衔接能力的时空特征，该时空特征包括基于仿真和匹配的乘客时空出行模式和列车衔接模式，包括：
根据自动售检票***AFC数据、列车运行图和网络拓扑数据拟合各个站点的进站走行、滞留、换乘走行和出站走行分布参数；
将所述进站走行、滞留、换乘走行和出站走行分布参数带入动态仿真演化模型，对每一个乘客个体的出行轨迹进行仿真模拟；
根据乘客出行轨迹和列车时刻表提供基于个体时空特征单元，包括乘客出行时空模式和列车衔接模式。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的乘客出行时空模式中涉及的换乘衔接目标站台的乘客滞留后时刻序列、乘客进站到达时刻序列、乘客换乘到达时刻序列和混合客流数量通过动态仿真演化模型获取，具体包括：
根据各站进站走行时间分布参数，对进站乘客群到目标换乘衔接方向站台
Figure QLYQS_25
的进站走行时间进行仿真，得到各进站乘客到达目标站台/>
Figure QLYQS_26
的到达时刻序列
Figure QLYQS_27
根据车站滞留分布参数、列车容量参数和列车选择偏好参数，对乘客群在该站目标换乘衔接方向站台的滞留次数进行仿真，得到乘客在目标站台的滞留后时刻序列
Figure QLYQS_28
根据换乘站线间各方向换乘走行时间分布参数，对换乘乘客群到该站目标换乘衔接方向站台
Figure QLYQS_29
的换乘走行时间进行仿真，得到各换乘乘客到达目标站台/>
Figure QLYQS_30
的到达时刻序列
Figure QLYQS_31
以换乘站换乘前的列车到站时刻
Figure QLYQS_32
起，到第一辆衔接目标列车离站时间
Figure QLYQS_33
止，该时段目标衔接站台的滞留客流群、换乘乘客群和进站乘客群；
构建Tend之前目标衔接站台的乘客滞留后时刻序列
Figure QLYQS_34
构建该时段到达目标衔接站台的进站乘客换乘到达时刻序列为
Figure QLYQS_35
客流数量为/>
Figure QLYQS_36
换乘乘客的到达时刻序列为：/>
Figure QLYQS_37
客流数量为
Figure QLYQS_38
滞留乘客、进站乘客和换乘乘客组成混合流，根据时刻进行排序，混合客流的乘客到达时刻序列为：
Figure QLYQS_39
其中，/>
Figure QLYQS_40
表示滞留客流，/>
Figure QLYQS_41
表示进站客流，/>
Figure QLYQS_42
表示换乘客流；
混合客流数量为
Figure QLYQS_43
其中，
Figure QLYQS_44
表示滞留客流的数量，/>
Figure QLYQS_45
表示进站客流的数量，/>
Figure QLYQS_46
表示换乘客流的数量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的列车衔接模式中目标列车衔接时长、分时换乘衔接目标列车数量通过列车衔接匹配模型获取，列车剩余承载能力通过动态仿真演化模型获取，具体包括：
循环选取换乘站的换乘方向为
Figure QLYQS_47
循环选取换乘衔接索引列车服务序列列车
Figure QLYQS_48
循环衔接目标列车服务序列
Figure QLYQS_49
照约束条件
Figure QLYQS_50
动态匹配筛选比/>
Figure QLYQS_51
晚的列车服务作为衔接列车备选集；
确定换乘衔接目标列车衔接时间序列：
Figure QLYQS_52
其中，/>
Figure QLYQS_53
表示第y辆索引列车服务的离站时间，/>
Figure QLYQS_54
第x辆索引列车服务的到站时间，/>
Figure QLYQS_55
表示衔接时间；
确定分时参数Δt，sta站
Figure QLYQS_56
衔接方向下可衔接列车数量Tsum，计算分时换乘衔接目标列车数量/>
Figure QLYQS_57
简写/>
Figure QLYQS_58
列车剩余承载能力Tsta left通过动态仿真演化模型获取，通过列车最大容量、列车在当前站下车容量、列车进站时车上容量确定：
Figure QLYQS_59
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的定义基于所述时空特征的城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标，所述指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配、换乘站线间不同衔接方向下换乘能力匹配度、不同换乘站换乘能力匹配度，包括：
定义表征对列车服务、换乘方向服务和换乘站服务的换乘衔接能力的评估指标，该评估指标包括同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)、换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)和不同换乘站换乘能力匹配度(γ)；
同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)由列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2和换乘时间匹配度
Figure QLYQS_60
计算，换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)由同一衔接方向下α的加权平均值，不同换乘站换乘能力匹配度(γ)是对同一站下β的加权平均值；
计算列车衔接匹配度
Figure QLYQS_61
简写为x1；
Figure QLYQS_62
Figure QLYQS_63
——统计时间Δt内，分时换乘衔接目标列车数量；
Figure QLYQS_64
——统计时间Δt内，分时换乘衔接目标列车数量中的最大值；
计算换乘成功率
Figure QLYQS_65
简写为x2，即(Tstart,Tend)该时段内到达目标衔接站台的混合客流数量Mpassenger与第一辆衔接目标列车/>
Figure QLYQS_66
的列车剩余容量Tsta left之比；
Figure QLYQS_67
计算每个衔接列车的换乘时间匹配度
Figure QLYQS_68
简写为/>
Figure QLYQS_69
Figure QLYQS_70
其中，
Figure QLYQS_71
——第p个乘客的换乘走行时间；
Figure QLYQS_72
——任一目标列车衔接时间；
Figure QLYQS_73
——总换乘人数；
计算同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)，输入列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度，计算同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)：
Figure QLYQS_74
其中，k——第j辆被衔接列车对应的第k辆衔接列车；
n——衔接列车总数量；
ω1——列车衔接匹配度权值；
ω2——换乘成功率权值；
ω3——换乘时间匹配度权值；
x1——同一列车服务的列车衔接匹配度；
x2——列车服务的换乘成功率；
Figure QLYQS_75
——被衔接列车与第k辆衔接列车的换乘时间匹配度；
计算换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)，对同一换乘方向下的所有被衔接列车的列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度取均值进行计算；
Figure QLYQS_76
其中，j——同一衔接方向下的第j辆被衔接列车；
p——同一方向下的被衔接列车总数；
其他含义如(4)。
计算不同换乘站换乘能力匹配度(γ)，对同一换乘站内所有换乘方向中的被衔接列车的列车衔接匹配度、换乘成功率、换乘时间匹配度取均值进行计算；
Figure QLYQS_77
其中，m——同一个换乘站内所有换乘方向中第m辆被衔接的列车；
l——同一个换乘站内所有换乘后线被衔接列车总数。
其他含义如(4)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤6中的利用所述城市轨道交通网络换乘衔接多层级评估指标构建换乘衔接评价模型，利用所述换乘衔接评价模型分别对不同换乘站、换乘站线间不同换乘方向及同一换乘站不同衔接方向下不同的列车服务能力进行多层级评价分析，包括：
基于仿真客流的评估结果，使用列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2以及换乘时间匹配度
Figure QLYQS_78
三个评价指标的数值构造数据矩阵X；
Figure QLYQS_79
构造加权规范矩阵，将所述列车衔接匹配度x1、换乘成功率x2以及换乘时间匹配度
Figure QLYQS_80
三个评价指标进行向量规范化，即每一列元素都除以当前列向量的范数，得到归一化处理之后的标准形式Z，即同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度α对应的指标规范矩阵；
Figure QLYQS_81
根据列车衔接匹配度、列车换乘时间匹配度以及换乘成功率的业务逻辑以及定义，当列车的换乘时间匹配度大于1时，换乘乘客无法换乘到该列车，将该列车分配到下一辆衔接列车，该列车与当前衔接列车的匹配度等级最低；
使用熵值法确定列车衔接匹配度、换乘成功率以及列车换乘时间匹配度指标的权重
Figure QLYQS_82
将计算得到的权重与矩阵Z相乘后更新矩阵Z；
Figure QLYQS_83
其中，K＝1/lnn
分别计算α规范矩阵各指标的最大值Z+和最小值Z-，最大值Z+为最优方案，最小值Z-为最差方案；
计算α规范矩阵中各个评价指标与其最大最小值的接近程度
Figure QLYQS_84
和/>
Figure QLYQS_85
Figure QLYQS_86
计算α规范矩阵中各个评价指标与最优方案的贴近程度Ci；
Figure QLYQS_87
根据所述接近程度Ci对所有的列车服务进行排序，Ci值越高说明该列车服务换乘衔接效果越好。
判断此时的换乘方向是否遍历完毕，如果没有遍历完毕，则继续进行遍历，如果便利完毕，则判断此时的换乘站是否遍历完毕，如果没有遍历完毕，则继续进行遍历，反之结束程序。
分别将同一衔接方向下列车服务衔接能力匹配度(α)中的各指标按换乘方向以及车站进行加权平均，得到换乘站内线间不同衔接方向下换乘能力匹配度(β)、不同换乘站换乘能力匹配度(γ)。
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