[发明专利]一种综合交通网络枢纽节点选择方法

说明书

本发明提出一种综合交通网络枢纽节点选择方法，用于识别高铁和航空交通中起关键作用的枢纽节点。本方法在计算机中设置数据处理模块和优化求解模块，优化求解模块包括需求分配模块和方案评价模块；数据处理模块获取各城市夜晚灯光数据、高铁站点、机场数据等等，搭建空铁耦合网络；优化求解模块在预设的枢纽节点个数下，对空铁耦合网络求取最优的枢纽节点选择方案；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；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。本发明网络建模方式更加符合实际，符合实际中大城市之间运输需求，能同时兼顾运输成本的降低和运输效率的保持。

技术领域

本发明涉及交通规划和复杂网络领域，尤其涉及一种对综合交通网络运营，本发明中主要涉及高铁和航空交通，起关键作用的枢纽节点的识别方法。

背景技术

随着中国航空运输和高铁运输业的飞速发展，机场数目，高铁站点日益增多，运输量也不断增大，缩短了各个城市之间的距离，有效降低了生成运输成本，乘坐飞机和高铁出行成了愈加重要的交通方式。随着交通产业的蓬勃发展，人们出行往往采用多种交通方式搭配。如何在各种交通方式的综合利用的现状下，做到更好地降低整体的运输成本的同时，保障运输效率和便捷性已经成了一个亟待解决的问题。

复杂网络分析方法是一种对复杂系统的抽象和描述方式，是研究复杂系统的一种有效角度和方法。借用复杂网络理论，我们将中国真实航空运输和高铁运输建模成空铁耦合网络。空铁耦合网络中存在某些极为重要的交通枢纽站点，通过在这些站点进行转运，可以在有效降低整体运输成本的同时保障整体交通网络的运输便捷性。识别出这些枢纽节点，可以为国家交通运输管理部门降低运输成本，提高运输效率提供支撑方法。现有方法中，大多直接通过局部信息来识别枢纽节点，例如通过某个站点的运输量大小，但是这样的方法过于简单，没有利用整体信息，难以反映整个交通网络的真实情况。

目前，从整体角度考虑枢纽节点的选择的工作大多只考该节点失效之后，交通网络效率下降的多少。例如《一种高速路网关键路段的识别方法》(中国专利申请，公开号为106981194A)中，对高速路网进行社团划分，利用概率化方法和背包思想求解关键路段。但是该工作针对高速路网，仅仅考虑了交通效率，而在综合交通网络，尤其是空铁耦合网络中，交通运输成本也是影响枢纽选择的一项重要因素。

发明内容

在综合交通运输日益成为主流交通趋势的同时，如何有效降低运营成本和提升运输效率成为一个亟待解决的问题，本发明针对空铁耦合网络提供了一种综合交通网络枢纽节点选择方法，以解决该问题。

本发明提供的综合交通网络枢纽节点选择方法，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，计算城市p和城市q之间的运输需求其中，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。

所述的需求分配模块，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；设置两个站点的一条边y_a的权重u_a为：