[发明专利]一种综合交通网络枢纽节点选择方法

权利要求书

1.一种综合交通网络枢纽节点选择方法，其特征在于，在计算机中设置有数据处理模块和优化求解模块，优化求解模块还包括需求分配模块和方案评价模块；所述方法包括：

首先，通过数据处理模块获取各城市夜晚灯光数据、各城市的高铁站点、所有机场数据、以及机场航班和高铁车次数据，搭建空铁耦合网络；所搭建的空铁耦合网络中将每个高铁站点及每个机场站点都作为一个节点，站点之间有车次或者航班视为有一条有向连边，同一城市的站点之间互相均有有向连边；

其次，在预设的枢纽节点个数下，通过优化求解模块对空铁耦合网络求取最优的枢纽节点选择方案；利用需求分配模块对所有城市对进行运输需求分配，将运输需求分配到城市对的最短路径上；利用方案评价模块对所有枢纽节点选择方案计算总运输成本和总换乘次数，选出最优方案；

所述的需求分配模块根据下面方法来计算城市对的运输需求：

城市p和城市q之间的运输需求D_p,q用下式计算：

其中，l_p和l_q分别是城市p和城市q的夜晚灯光数据，d_p,q是城市p和城市q之间的欧式距离；

对于城市p到城市q之间的运输需求分配，考虑所有城市p的站点到城市q站点之间的最短路径；两个站点的一条边y_a的权重u_a为：

u_a(y_a)＝α_ap_a+βt_a

其中，p_a表示边y_a的票价，α_a为边y_a的打折因子，t_a表示边y_a的时间，β为t_a的权重参数；当y_a连接的两个站点均为枢纽节点时，设置α_a为一个小于1的常数，否则设置α_a为1；

任意路径的权重通过将该路径上所有边的权重相加得到，路径权重最小的路径为最短路径，城市p,q之间的需求全部通过最短路径r_p,q运输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的打折因子α_a根据下式来确定：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方案评价模块根据不同枢纽节点选择方案，分配运输需求到整个空铁耦合网络中，计算整体运输成本和换乘次数，包括两个优化目标：

优化目标1：整体交通网络运输成本C(x)最小：

优化目标2：整体换乘次数T(x)最少：

min T(x)

约束条件：

整形约束：x_i∈{0,1},

关键站点个数K约束：∑_i∈A∪Tx_i＝K；

流量约束：∑_p,qΔ_p,qD_p,q＝v,表示所有城市对之间的流量均按照最短路径分配；

其中，向量x表示一个枢纽节点选择方案，向量x的纬度是所有机场站点和高铁站点的数量总和，x中的元素x_i取值1或0，取值为1时代表该站点为枢纽节点，取值为0是代表该站点不是枢纽节点；A为所有机场站点集合，T为所有高铁站点集合；K为枢纽节点数量；D_p,q表示城市p与q之间的运输需求；v表示所有边上的流量，v中元素v_a表示分配到边y_a上的运输量；Δ_p,q代表所有边是否属于城市p到q的最短路径r_p,q，Δ_p,q中元素取值1或0，当边y_a属于路径r＝r_p,q，r是城市p到q的站点对w的一条路径，此时取值为1，否则取值为0；α_a为边y_a的打折因子，p_a表示边y_a的票价；为所有航空边的集合，为所有高铁边的集合，为所有换乘边的集合。