《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第五部分 綜合《基于大數(shù)據(jù)的綜合交通樞紐客運(yùn)集疏系統(tǒng)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》

本期項目簡介

完成單位: 天津市市政工程設(shè)計研究院、交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院、 逸興泰辰技術(shù)有限公司、天津中匯建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司

主要完成人: 白子建、 楊勝偉、 柯水平、顧明臣、 吳慶東、 蹇峰、 馬紅偉、 王海燕、 齊欽、王金剛、 張碩、 張磊、 宋亮亮、 柯常煒、 陳方乙

項目簡介

　　(一)研究背景及意義

　　綜合交通客運(yùn)樞紐系統(tǒng)是現(xiàn)代大都市的核心和靈魂,對綜合交通樞紐的深入分析研究已經(jīng)成為交通領(lǐng)域的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)方法在對樞紐系統(tǒng)精準(zhǔn)感知、態(tài)勢推演、多方式人行系統(tǒng)組織銜接、應(yīng)急預(yù)判和預(yù)案管理等方面的研究存在諸多不足。項目研究團(tuán)隊通過整體大量文獻(xiàn)資料,總結(jié)出本領(lǐng)域亟待解決的問題,包括:樞紐的綜合化發(fā)展、大數(shù)據(jù)技術(shù)和仿真技術(shù)在樞紐規(guī)劃管控中的應(yīng)用、樞紐子系統(tǒng)模塊間的銜接與一體化設(shè)計等三個方面的研究問題。

　　綜合交通樞紐客運(yùn)交通系統(tǒng)作為復(fù)雜開放式的綜合交通系統(tǒng),內(nèi)含航空、公交、社會車輛、非機(jī)動車、行人等眾多交通元素。在這復(fù)雜的系統(tǒng)中,每一個環(huán)節(jié)都與其他環(huán)節(jié)有著密不可分的聯(lián)系并相互影響,都對整個交通系統(tǒng)的運(yùn)行有著決定性作用。同時,大數(shù)據(jù)技術(shù)推動綜合交通樞紐更加信息化、智能化,為綜合交通樞紐建設(shè)、發(fā)展、布局規(guī)劃與評價的新思路、新方法,提高樞紐的運(yùn)行效率,研究基于大數(shù)據(jù)的綜合交通樞紐客運(yùn)集疏系統(tǒng)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)很有必要。

　　(二)技術(shù)概況

　　本項目借鑒了國內(nèi)外先進(jìn)的綜合交通樞紐研究的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),融合系統(tǒng)工程、交通工程、大數(shù)據(jù)、計算機(jī)信息工程等多學(xué)科的理論,基于客運(yùn)樞紐系統(tǒng)內(nèi)行人、機(jī)動車相關(guān)特性分析,采用了現(xiàn)代智能算法、三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多智能體仿真技術(shù)等新技術(shù),提出了系統(tǒng)仿真優(yōu)化方法和工程設(shè)計相協(xié)同的新型研究方法,對客運(yùn)樞紐系統(tǒng)宏觀布局、行人集散系統(tǒng)和道路交通集疏運(yùn)系統(tǒng)三個方面開展關(guān)鍵技術(shù)研究。

　　(三)適用范圍

　　本項目屬于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)類研究項目,適用于綜合交通運(yùn)輸領(lǐng)域規(guī)劃、設(shè)計與管理等工作,特別是綜合客運(yùn)樞紐的選址、建設(shè)規(guī)模與布局、樞紐服務(wù)水平評價、集疏運(yùn)交通系統(tǒng)評價、公交調(diào)度管理系統(tǒng)、安檢流程優(yōu)化、人員應(yīng)急疏散、車道邊規(guī)模和組織形式、交織區(qū)長度、地下道路的線型、橫向凈距、客運(yùn)樞紐停車場與蓄車區(qū)等領(lǐng)域。

　　(四)獲獎情況

　　本項目獲2020年度“中國交通運(yùn)輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎冶裝備與信息化類二等獎。

項目創(chuàng)新點(diǎn)

　　(1)通過對綜合交通樞紐系統(tǒng)多交通方式出行大數(shù)據(jù)的信息采集,創(chuàng)新性地提出了一套多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量管控方法,實(shí)現(xiàn)樞紐內(nèi)部行人系統(tǒng)和外部集疏系統(tǒng)交通大數(shù)據(jù)一體化分析與管控。

　　(2)基于大數(shù)據(jù)分析,確定綜合交通樞紐建設(shè)規(guī)模和布局,在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地提出基于一種多用戶配流模型的樞紐集疏運(yùn)交通量確定方法,實(shí)現(xiàn)樞紐服務(wù)水平和樞紐集疏運(yùn)交通系統(tǒng)綜合評價。

　　(3)依托新型信息采集設(shè)備裝置,創(chuàng)新性地構(gòu)建綜合交通樞紐行人微觀仿真模型,對樞紐內(nèi)部乘客運(yùn)動行為、視覺感知、尋路行為等交通特性進(jìn)行分析,增強(qiáng)樞紐人流的實(shí)時控制與管理效率。

　　(4)運(yùn)用SOAR認(rèn)知架構(gòu)構(gòu)建駕駛員行為決策模型,創(chuàng)新性地提出一種基于元胞自動機(jī)的航空集散樞紐構(gòu)建方法,采用多智能體仿真對樞紐地下道路線形及橫向凈距、分合流區(qū)、停車蓄車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,有效地提高了樞紐的運(yùn)行效率。

同類項目比較

　　項目關(guān)鍵技術(shù)已獲得22項國家專利,通過中外科技查新表明,與國內(nèi)外同類技術(shù)相比在理論研究的先進(jìn)性、技術(shù)內(nèi)容的集成性、應(yīng)用實(shí)施的可行性等方面均具有較大的進(jìn)步,填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的研究空白,社會經(jīng)濟(jì)效益顯著,市場競爭力和推廣能力強(qiáng)。綜合比較見表1。

應(yīng)用案例

　　本項目應(yīng)用于天津市“三站一場冶環(huán)境服務(wù)提升整治項目。“三站一場冶是指天津西站地區(qū)、天津南站地區(qū)、天津站地區(qū)及天津?yàn)I海國際機(jī)場。

　　項目制定了天津市“三站一場冶環(huán)境服務(wù)提升整治總體方案和專項實(shí)施方案,以提升“三站一場冶環(huán)境及服務(wù)為主攻方向,通過實(shí)施標(biāo)志標(biāo)識提升、基礎(chǔ)設(shè)施保障、站容站貌改善、運(yùn)營秩序治理、運(yùn)力銜接優(yōu)化及服務(wù)體驗(yàn)提升“六大工程冶。提出了綜合客運(yùn)樞紐交通標(biāo)志指引方案(見圖4),加強(qiáng)樞紐周邊道路的交通指引優(yōu)化,提高樞紐交通運(yùn)行效率。

　　基于樞紐地下交通系統(tǒng)視認(rèn)性研究,提出了天津站地下道路改造方案(見圖5、圖6),提高綜合交通樞紐地下道路車輛運(yùn)行安全。

　　提出天津樞紐公共標(biāo)識系統(tǒng)設(shè)計方案,建立了機(jī)動車進(jìn)出樞紐內(nèi)外三級指引體系(見圖7)。同時依托本項目,編制了《天津市綜合客運(yùn)樞紐公共標(biāo)識系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)則》。

　　以天津站地鐵換乘樞紐為研究對象,對站內(nèi)客流模擬,提出樞紐改造方案,滿足地鐵安全運(yùn)營(見圖8)。

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　(一)社會效益

　　課題研究成果能較好提高綜合交通樞紐類項目數(shù)據(jù)采集速度和精度,提升交通需求預(yù)測精度,合理優(yōu)化交通樞紐的平面布局和規(guī)模。對于簡化行人流程,營造良好慢行空間,提升內(nèi)部服務(wù)水平,樞紐的設(shè)計和建設(shè)提供了理論依據(jù)和重要建議,保證了綜合交通樞紐的高效運(yùn)營。

　　(二)經(jīng)濟(jì)效益

　　本課題在天津、北京、河北、河南、山東、江蘇、湖南、四川、西藏等9個省區(qū)的機(jī)場建設(shè)、地鐵樞紐客流模擬、道路改造設(shè)計、交通信號誘導(dǎo)等項目中得到應(yīng)用。

　　節(jié)約數(shù)據(jù)采集成本80萬元;提高停車場的車位利用效率,節(jié)約工程建設(shè)投資約350萬元;節(jié)約道路建設(shè)面積約20000平方米,節(jié)約橋梁長度466米,引橋面積2000平方米,減少匝道長度96米,節(jié)省工程建設(shè)投資約7790.24萬元。