【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智能交通，尤其涉及一種高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法及裝置。
技術介紹
1、高鐵為人們帶來了快速舒適的出行服務，深受旅客歡迎。但由于站臺狹小，出口數量有限，在規定時間內如果旅客無法順利完成出站，則會集聚在站臺，發生明顯的擁擠現象，甚至會導致旅客掉落站臺，站臺越擁擠，旅客從站臺掉落的風險越大。
2、如圖1所示，是一個典型的高鐵站臺平面圖。其中d、e為兩個對稱設置的單側出口的出站口，出口朝向均朝向另一出站口，當列車停靠在軌道上時，旅客從列車下車，集聚到a、b、c三個節點處，節點a在出站口d左側，節點b在出站口d、e之間，節點c在出站口e右側。由于出站口d、e均為單側出口，旅客需按照箭頭方向完成出站，即，所處節點a的旅客，需按照箭頭方向行走至節點b，再進入出站口d或e；所處節點c的旅客，需按照箭頭方向行走至節點b，再進入出站口d或e；所處節點b的旅客，可直接按照箭頭方向進入出站口d或e。
3、據圖1可知，斜線覆蓋部分為風險區域，出站口d、e與風險區域之間的區域為瓶頸區域。當出站口寬度較大時，節點b的旅客能夠較快的從出站口d和e出站，減少旅客從站臺掉落的風險，但出站口寬度變大的同時，瓶頸區域會變得更狹窄，旅客從節點a到節點b或者從節點c到節點b時，容易在瓶頸區域形成擁堵，反而加大了從瓶頸區域掉落到軌道的風險。相反，當出站口寬度較小時，瓶頸區域變得寬敞，旅客更容易通過瓶頸區域，減少旅客從瓶頸區域掉落到站臺的風險，但是由于出站口寬度小，旅客從節點b出站速度就會變慢，造成節點b處的擁堵，一樣會增加旅客
技術實現思路
1、鑒于此，本專利技術實施例提供了一種高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法及裝置，以消除或改善現有技術中存在的一個或更多個缺陷，解決現有高鐵站臺出站通道寬度設置存在較高旅客掉落軌道風險的問題。
2、一方面，本專利技術提供了一種高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，高鐵站臺上對稱設有尺寸相同且均為單側出口的第一出站口和第二出站口；所述第一出站口在所述第二出站口左側，所述第一出站口的出口朝向所述第二出站口，所述第二出站口的出口朝向所述第一出站口；所述高鐵站臺上下兩側為列車軌道；根據旅客下車位置設有第一集聚節點、第二集聚節點和第三集聚節點，所述第一集聚節點在所述第一出站口左側，所述第二集聚節點在所述第一出站口和所述第二出站口之間，所述第三集聚節點在所述第二出站口右側；所述方法包括以下步驟：
3、將所有旅客完成出站分為兩個時間階段，在第一階段中，處于所述第一集聚節點的旅客前往所述第二集聚節點，處于所述第三集聚節點的旅客前往所述第二集聚節點，處于所述第二集聚節點的旅客前往所述第一出站口或所述第二出站口；在第二階段中，由第一階段到達所述第二集聚節點的旅客前往所述第一出站口或所述第二出站口；
4、在所述第一階段中，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，并設置約束條件；在所述第二階段中，以最小化所述第二集聚節點處的旅客耗費時間為目標，構建第二優化模型，并設置約束條件；
5、構建客流流速與客流密度之間的關系公式；當旅客從所述第一集聚節點或所述第三集聚節點前往所述第二集聚節點時，根據高鐵站臺長度和寬度、所述第一出站口和所述第二出站口的長度和寬度，計算單位客流量最高時的客流密度，得到第一最優客流密度；將所述第一最優客流密度代入所述關系公式，得到第一單位客流量公式；判斷所述第一單位客流量公式的增減性，得到所述第一出站口和所述第二出站口的第一寬度范圍；當旅客從所述第二集聚節點前往所述第一出站口或所述第二出站口時，根據所述第一出站口和所述第二出站口的長度和寬度，計算單位客流量最高時的客流密度，得到第二最優客流密度；將所述第二最優客流密度代入所述關系公式，得到第二單位客流量公式；判斷所述第二單位客流量公式的增減性，得到所述第一出站口和所述第二出站口的第二寬度范圍；根據所述第一寬度范圍和所述第二寬度范圍，最終得到最優出站通道寬度。
6、在本專利技術的一些實施例中，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，包括：
7、根據經典均衡理論計算旅客各路徑的耗費時間，所述路徑包括從所述第一集聚節點至所述第二集聚節點、從所述第三集聚節點至所述第二集聚節點、從所述第二集聚節點至所述第一出站口、從所述第二集聚節點至所述第二出站口；
8、所述耗費時間計算式為：
9、
10、其中，tp表示旅客通過路徑p的耗費時間；表示旅客通過路徑p的最小耗費時間；fp表示路徑p的客流量；hp表示路徑p的容量；αp和βp為模型參數；w表示路徑總數。
11、在本專利技術的一些實施例中，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，所述第一優化模型的解滿足用戶均衡條件，計算式為：
12、
13、其中，表示t階段路徑p的客流量，t包括所述第一階段和所述第二階段；tp表示旅客通過路徑p的耗費時間；x表示所述第一出站口或所述第二出站口的出站通道寬度；wab表示從所述第一集聚節點a至所述第二集聚節點b的路徑；wcb表示從所述第三集聚節點c至所述第二集聚節點b的路徑；wbd表示從所述第二集聚節點b至所述第一出站口d的路徑；wbe表示從所述第二集聚節點b至所述第二出站口e的路徑。
14、在本專利技術的一些實施例中，為所述的第一優化模型的計算式設約束條件，所述約束條件包括任意集聚節點對的總客流量等于該集聚節點對包含的所有路徑的客流量、出發客流量等于到達客流量、旅客下車后就近選擇集聚節點，每個集聚節點匯集的旅客數量與該集聚節點影響范圍的站臺長度成正比、所述第一集聚節點、所述第二集聚節點和所述第三集聚節點匯集的總旅客數量等于下車的總旅客數量、客流量非負數。
15、在本專利技術的一些實施例中，以最小化所述第二集聚節點處的旅客耗費時間為目標，構建第二優化模型，計算式為：
16、
17、其中，表示t階段路徑p的客流量，t包括所述第一階段和所述第二階段；tp表示旅客通過路徑p的耗費時間；x表示所述第一出站口或所述第二出站口的出站通道寬度；wbd表示從所述第二集聚節點b至所述第一出站口d的路徑；wbe表示從所述第二集聚節點b至所述第二出站口e的路徑。
18、在本專利技術的一些實施例中，為所述的第二優化模型的計算式設約束條件，所述約束條件包括在所述第二階段中，處于所述第二集聚節點的旅客在所述第一階段從所述第一集聚節點或第三集聚節點到達的、處于所述第二集聚節點的旅客需要完成出站、客流量非負數。
19、在本專利技術的一些實施例中，所述包括：
20、根據安德伍德模型，構建客流流速與客流密度之間的關系公式，所述關系公式為：
21、
22、其中，v表示所述客流流速；vf表示自由流速度；k表示所述客流密度；kop表示最優客流密度。
【技術保護點】
1.一種高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，高鐵站臺上對稱設有尺寸相同且均為單側出口的第一出站口和第二出站口；所述第一出站口在所述第二出站口左側，所述第一出站口的出口朝向所述第二出站口，所述第二出站口的出口朝向所述第一出站口；所述高鐵站臺上下兩側為列車軌道；根據旅客下車位置設有第一集聚節點、第二集聚節點和第三集聚節點，所述第一集聚節點在所述第一出站口左側，所述第二集聚節點在所述第一出站口和所述第二出站口之間，所述第三集聚節點在所述第二出站口右側；所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，包括：
3.根據權利要求1所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，所述第一優化模型的解滿足用戶均衡條件，計算式為：
4.根據權利要求3所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，為所述的第一優化模型的計算式設約束條件，所述約束條件包括任意集聚節點對的總客流量等于該集聚節點對包
5.根據權利要求1所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，以最小化所述第二集聚節點處的旅客耗費時間為目標，構建第二優化模型，計算式為：
6.根據權利要求5所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，為所述的第二優化模型的計算式設約束條件，所述約束條件包括在所述第二階段中，處于所述第二集聚節點的旅客在所述第一階段從所述第一集聚節點或第三集聚節點到達的、處于所述第二集聚節點的旅客需要完成出站、客流量非負數。
7.根據權利要求1所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，所述包括：
8.根據權利要求7所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，根據高鐵站臺長度和寬度、所述第一出站口和所述第二出站口的長度和寬度，計算單位客流量最高時的客流密度，得到第一最優客流密度；將所述第一最優客流密度代入所述關系公式，得到第一單位客流量公式，包括：
9.根據權利要求7所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，根據所述第一出站口和所述第二出站口的長度和寬度，計算單位客流量最高時的客流密度，得到第二最優客流密度；將所述第二最優客流密度代入所述關系公式，得到第二單位客流量公式，包括：
10.一種高鐵站臺最優出站通道寬度的確定裝置，包括處理器、存儲器及存儲在存儲器上的計算機程序/指令，其特征在于，所述處理器用于執行所述計算機程序/指令，當所述計算機程序/指令被執行時該裝置實現如權利要求1至9中任一項所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，高鐵站臺上對稱設有尺寸相同且均為單側出口的第一出站口和第二出站口；所述第一出站口在所述第二出站口左側，所述第一出站口的出口朝向所述第二出站口，所述第二出站口的出口朝向所述第一出站口；所述高鐵站臺上下兩側為列車軌道；根據旅客下車位置設有第一集聚節點、第二集聚節點和第三集聚節點，所述第一集聚節點在所述第一出站口左側，所述第二集聚節點在所述第一出站口和所述第二出站口之間，所述第三集聚節點在所述第二出站口右側；所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，包括：
3.根據權利要求1所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，以最小化全體旅客耗費時間為目標，構建第一優化模型，所述第一優化模型的解滿足用戶均衡條件，計算式為：
4.根據權利要求3所述的高鐵站臺最優出站通道寬度的確定方法，其特征在于，為所述的第一優化模型的計算式設約束條件，所述約束條件包括任意集聚節點對的總客流量等于該集聚節點對包含的所有路徑的客流量、出發客流量等于到達客流量、旅客下車后就近選擇集聚節點，每個集聚節點匯集的旅客數量與該集聚節點影響范圍的站臺長度成正比、所述第一集聚節點、所述第二集聚節點和所述第三集聚節點匯集的總旅客數量等于下車的總旅客數量、客流量非負數。
5.根據權利要求1所述的高鐵站臺最...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李樊，汪東升，王煜，王志飛，呂勇強，李超，周超，李帥，劉碩研，王浩東，楊博璇，王越彤，王東明，
申請(專利權)人：中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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