《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第五部分 综合《基于大数据的综合交通枢纽客运集疏系统优化关键技术及应用研究》

本期项目简介

完成单位: 天津市市政工程设计研究院、交通运输部规划研究院、 逸兴泰辰技术有限公司、天津中汇建筑规划设计有限公司

主要完成人: 白子建、 杨胜伟、 柯水平、顾明臣、 吴庆东、 蹇峰、 马红伟、 王海燕、 齐钦、王金刚、 张硕、 张磊、 宋亮亮、 柯常炜、 陈方乙

项目简介

　　(一)研究背景及意义

　　综合交通客运枢纽系统是现代大都市的核心和灵魂,对综合交通枢纽的深入分析研究已经成为交通领域的热点。传统方法在对枢纽系统精准感知、态势推演、多方式人行系统组织衔接、应急预判和预案管理等方面的研究存在诸多不足。项目研究团队通过整体大量文献资料,总结出本领域亟待解决的问题,包括:枢纽的综合化发展、大数据技术和仿真技术在枢纽规划管控中的应用、枢纽子系统模块间的衔接与一体化设计等三个方面的研究问题。

　　综合交通枢纽客运交通系统作为复杂开放式的综合交通系统,内含航空、公交、社会车辆、非机动车、行人等众多交通元素。在这复杂的系统中,每一个环节都与其他环节有着密不可分的联系并相互影响,都对整个交通系统的运行有着决定性作用。同时,大数据技术推动综合交通枢纽更加信息化、智能化,为综合交通枢纽建设、发展、布局规划与评价的新思路、新方法,提高枢纽的运行效率,研究基于大数据的综合交通枢纽客运集疏系统优化关键技术很有必要。

　　(二)技术概况

　　本项目借鉴了国内外先进的综合交通枢纽研究的经验和教训,融合系统工程、交通工程、大数据、计算机信息工程等多学科的理论,基于客运枢纽系统内行人、机动车相关特性分析,采用了现代智能算法、三维虚拟现实技术、多智能体仿真技术等新技术,提出了系统仿真优化方法和工程设计相协同的新型研究方法,对客运枢纽系统宏观布局、行人集散系统和道路交通集疏运系统三个方面开展关键技术研究。

　　(三)适用范围

　　本项目属于交通运输领域的技术开发类研究项目,适用于综合交通运输领域规划、设计与管理等工作,特别是综合客运枢纽的选址、建设规模与布局、枢纽服务水平评价、集疏运交通系统评价、公交调度管理系统、安检流程优化、人员应急疏散、车道边规模和组织形式、交织区长度、地下道路的线型、横向净距、客运枢纽停车场与蓄车区等领域。

　　(四)获奖情况

　　本项目获2020年度“中国交通运输协会科学技术奖冶装备与信息化类二等奖。

项目创新点

　　(1)通过对综合交通枢纽系统多交通方式出行大数据的信息采集,创新性地提出了一套多源异构大数据的数据融合、数据处理与质量管控方法,实现枢纽内部行人系统和外部集疏系统交通大数据一体化分析与管控。

　　(2)基于大数据分析,确定综合交通枢纽建设规模和布局,在此基础上创新性地提出基于一种多用户配流模型的枢纽集疏运交通量确定方法,实现枢纽服务水平和枢纽集疏运交通系统综合评价。

　　(3)依托新型信息采集设备装置,创新性地构建综合交通枢纽行人微观仿真模型,对枢纽内部乘客运动行为、视觉感知、寻路行为等交通特性进行分析,增强枢纽人流的实时控制与管理效率。

　　(4)运用SOAR认知架构构建驾驶员行为决策模型,创新性地提出一种基于元胞自动机的航空集散枢纽构建方法,采用多智能体仿真对枢纽地下道路线形及横向净距、分合流区、停车蓄车系统进行优化设计,有效地提高了枢纽的运行效率。

同类项目比较

　　项目关键技术已获得22项国家专利,通过中外科技查新表明,与国内外同类技术相比在理论研究的先进性、技术内容的集成性、应用实施的可行性等方面均具有较大的进步,填补了相关领域的研究空白,社会经济效益显著,市场竞争力和推广能力强。综合比较见表1。

应用案例

　　本项目应用于天津市“三站一场冶环境服务提升整治项目。“三站一场冶是指天津西站地区、天津南站地区、天津站地区及天津滨海国际机场。

　　项目制定了天津市“三站一场冶环境服务提升整治总体方案和专项实施方案,以提升“三站一场冶环境及服务为主攻方向,通过实施标志标识提升、基础设施保障、站容站貌改善、运营秩序治理、运力衔接优化及服务体验提升“六大工程冶。提出了综合客运枢纽交通标志指引方案(见图4),加强枢纽周边道路的交通指引优化,提高枢纽交通运行效率。

　　基于枢纽地下交通系统视认性研究,提出了天津站地下道路改造方案(见图5、图6),提高综合交通枢纽地下道路车辆运行安全。

　　提出天津枢纽公共标识系统设计方案,建立了机动车进出枢纽内外三级指引体系(见图7)。同时依托本项目,编制了《天津市综合客运枢纽公共标识系统设计导则》。

　　以天津站地铁换乘枢纽为研究对象,对站内客流模拟,提出枢纽改造方案,满足地铁安全运营(见图8)。

社会效益与经济效益

　　(一)社会效益

　　课题研究成果能较好提高综合交通枢纽类项目数据采集速度和精度,提升交通需求预测精度,合理优化交通枢纽的平面布局和规模。对于简化行人流程,营造良好慢行空间,提升内部服务水平,枢纽的设计和建设提供了理论依据和重要建议,保证了综合交通枢纽的高效运营。

　　(二)经济效益

　　本课题在天津、北京、河北、河南、山东、江苏、湖南、四川、西藏等9个省区的机场建设、地铁枢纽客流模拟、道路改造设计、交通信号诱导等项目中得到应用。

　　节约数据采集成本80万元;提高停车场的车位利用效率,节约工程建设投资约350万元;节约道路建设面积约20000平方米,节约桥梁长度466米,引桥面积2000平方米,减少匝道长度96米,节省工程建设投资约7790.24万元。