基于计划时刻表和客流数据的轨交运营分析方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道交通信号控制系统，尤其是涉及一种基于计划时刻表和客流数据的轨交运营分析方法及装置。


背景技术：

2.目前市面上有很多关于客流数据的采集和分析方法，客流数据采集上来之后，多是用于根据历史客流数据分析，给出大客流预警或限流的措施推荐。将历史客流数据和计划时刻表数据综合起来，分析各种情况下运营效果的资料不多。
3.经过检索，中国专利公开号cn112214873a公开了一种轨道交通故障下的客流分布仿真评估方法及系统，具体公开了步骤1：基础数据预处理；步骤2：客流与列车交互过程建模与仿真：对每个出发事件，在客流与列车交互过程建模及仿真模块分等车过程、上车过程和下车过程细化客流与列车的交互过程，依次遍历所有出发事件，形成动态仿真，计算客流时空分布指标；步骤3：客流分布评估：基于客流分布计算结果，在乘客服务水平评估模块对比正常场景，计算故障场景下列车、站台相关的客流分布指标和乘客出行时间指标，该现有专利主要用于计算故障下客流的时空分布和运能对需求的满足情况。但是该现有专利仅是根据固定的客流数据和计划时刻表数据，对运营情况进行分析，因此存在很大的局限性。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于计划时刻表和客流数据的轨交运营分析方法及装置。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.根据本发明的第一方面，提供了一种基于计划时刻表和客流数据的轨交运营分析方法，该方法将清分od客流数据和轨交线路行车的计划时刻表数据结合起来，并根据测试需要随时注入定制各种大客流场景，分析各种客流变化对运营带来的影响。
7.作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：
8.步骤s1、使用标准的输入客流数据和计划时刻表数据，模拟运营过程，获取正常场景下的镜像文件；
9.步骤s2、根据测试需求，加载指定时间点的镜像数据；
10.步骤s3、根据测试需求，在运营过程中加入定制的大客流场景，获取大客流注入后的镜像文件；
11.步骤s4、比较大客流场景镜像和标准镜像数据，分析大客流场景给运营带来影响，为计划时刻表数据的调整提供依据；
12.步骤s5、使用调整后的时刻表数据和注入大客流场景的客流数据，获取新的镜像文件，分析该调整后的时刻表数据的运营效果是否符合预期。
13.作为优选的技术方案，所述的步骤s1具体为：
14.步骤s11、加载系统配置文件，即读取配置文件，获取系统中的车站，站台列表；
15.步骤s12、加载客流数据和计划时刻表数据；
16.步骤s13、按照计划时刻表，顺序进行列车到站和离站事件的处理；在到站和离站事件处理过程中，记录下系统的镜像文件。
17.作为优选的技术方案，所述的步骤s12具体为：
18.读取计划时刻表数据，所有记录按照时间升序排序；
19.读取历史客流数据，所有记录按照时间升序排序。
20.作为优选的技术方案，对所述的计划时刻表数据和客流数据均采取分时段加载法。
21.作为优选的技术方案，启动时，首先加载从当前时间开始2个小时内的客流数据和计划时刻表数据；其次在模拟运营过程中，每次发生到站、离站事件以及其他外部事件触发时，检查内存中的计划时刻表数据和客流数据，若剩余未用数据不足半个小时：若距离运营结束时间大于2小时，则重新加载2个小时的数据；若距离运营结束时间不足2小时，但是时间间隔大于半个小时，则重新加载从当前时间至运营结束时间的数据。
22.作为优选的技术方案，所述的步骤s13中的列车到站事件处理过程如下：
23.首先，根据距离前一次列车事件的时间间隔和客流数据，安排乘客进站，更新站台乘客列表；
24.然后，根据车上的乘客列表，将需要在该站下车的所有乘客安排下车出站；
25.最后，记录当前的镜像数据。
26.作为优选的技术方案，所述的步骤s13中的列车离站事件处理过程如下：
27.根据列车的目的地码或者路径号，在站台候车乘客列表中搜索满足上车条件的乘客，若需上车总人数小于列车剩余可载客量，则将所有需上车乘客从站台候车乘客列表中去除，加入到列车上的乘客列表中；否则，按照先到先服务原则安排乘客上车，模拟现实生活中排队上车场景；并记录当前的镜像数据。
28.作为优选的技术方案，所述的镜像文件的记录，以时间值为关键字，内容包括所有的列车对象和站台对象，其中站台对象包括车站号、站台号、上一次事件时间和候车乘客列表；列车对象包括车次号、车组号、目的地号或路径号、乘客列表以及最后一次列车事件类型和关联的车站号。
29.作为优选的技术方案，所述的镜像数据按照每小时一个镜像文件来存储，文件以小时数命名。
30.作为优选的技术方案，所述的步骤s2具体为：
31.步骤s21、读取配置文件，获取系统中的车站和站台列表；
32.步骤s22、加载从指定时间点开始的2小时内的历史客流数据和计划时刻表数据；
33.步骤s23、根据指定时间中的小时信息找到镜像文件，再根据具体的时间点找到对应的镜像数据，根据镜像数据，更新内存中的列车和站台对象列表。
34.作为优选的技术方案，每个所述的大客流场景的配置包括大客流的起始时间、终止时间、该场景下每小时增加的客流总数，以及增加的客流在各车站的分配比例。
35.根据本发明的第二方面，提供了一种基于计划时刻表和客流数据的轨交运营分析装置，包括：
36.正常场景镜像文件获取模块，用于使用标准的输入客流数据和计划时刻表数据，
模拟运营过程，获取正常场景下的镜像文件；
37.镜像数据加载模块，用于根据测试需求，加载指定时间点的镜像数据；
38.大客流镜像文件获取模块，用于根据测试需求，在运营过程中加入定制的大客流场景，获取大客流注入后的镜像文件；
39.比较模块，用于比较大客流场景镜像和标准镜像数据，分析大客流场景给运营带来影响，为计划时刻表数据的调整提供依据；
40.运营效果分析模块，用于使用调整后的时刻表数据和注入大客流场景的客流数据，获取新的镜像文件，分析该调整后的时刻表数据的运营效果是否符合预期。
41.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
42.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
43.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
44.1.本发明可以在模拟运营过程中，动态注入大客流场景数据，便于用户在已有客流数据的基础上，预测各种大客流发生场景对运营带来的影响；
45.2.本发明在模拟运营的过程中，记录下各事件时点的场景镜像数据，配合镜像数据的加载功能，使得用户的测试工作，可以从关注的任意时点启动；
46.3.本发明在模拟运营的过程中，可以根据配置记录下各种统计信息，便于用户确认时刻表调整是否达到预期效果。
附图说明
47.图1为本发明方法的流程图；
48.图2为本发明装置的结构示意图；
49.图3为本发明方法的详细流程图；
50.图4为本发明动态加载数据的流程图。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
52.如图1所示，本发明将清分od客流数据和轨交线路行车的计划时刻表数据结合起来，并可根据测试需要随时注入定制各种大客流场景，分析各种客流变化对运营带来的影响。另外，为了便于快速测试某个时间点之后的运营情况，该系统提供客流场景文件的记录和加载功能。
53.如图1所示，本发明方法具体包括如下步骤：
54.步骤s1、使用标准的输入客流数据和计划时刻表数据，模拟运营过程，获取正常场景下的镜像文件；
55.步骤s2、根据测试需求，加载指定时间点的镜像数据；
56.步骤s3、根据测试需求，在运营过程中加入定制的大客流场景，获取大客流注入后的镜像文件；
57.步骤s4、比较分析大客流场景镜像和标准镜像数据，分析大客流场景给运营带来影响，为计划时刻表数据的调整提供依据；
58.步骤s5、使用调整后的时刻表数据和注入大客流场景的客流数据，获取新的镜像文件，分析确认该调整后的时刻表数据的运营效果是否符合预期。
59.其中，使用客流数据和计划时刻表数据，获取镜像文件包括如下步骤：
60.步骤s11、加载系统配置文件，即读取配置文件，获取系统中的车站，站台列表；
61.步骤s12、加载客流数据和计划时刻表数据
62.读取计划时刻表数据，所有记录按照时间升序排序；
63.读取历史客流数据，所有记录按照时间升序排序；
64.计划时刻表数据，特别是历史客流数据，其数据量非常庞大，如果将一天的数据全部加载到内存，内存数据过大，影响处理效率，所以本系统对计划时刻表数据和客流数据均采取分时段加载法：
65.软件启动时，首先加载从当前时间开始2个小时内的客流数据和计划时刻表数据；
66.在模拟运营过程中，每次发生到、离站事件以及其他外部事件触发时，检查内存中的计划时刻表数据和客流数据，若剩余未用数据不足半个小时：若距离运营结束时间大于2小时，则重新加载2个小时的数据；若距离运营结束时间不足2小时，但是时间间隔大于半个小时，则重新加载从当前时间至运营结束时间的数据；
67.步骤s13、按照计划时刻表，顺序进行列车到站、离站事件的处理；在到、离站事件处理过程中，记录下系统的镜像文件。
68.发生列车到站事件：
69.首先，根据距离前一次列车事件的时间间隔和客流数据，安排乘客进站，更新站台乘客列表；
70.然后，根据车上的乘客列表，将需要在该站下车的所有乘客安排下车出站；
71.最后，记录当前的内存镜像；
72.发生列车离站事件：
73.根据列车的目的地码或者路径号，在站台候车乘客列表中搜索满足上车条件的乘客，若需上车总人数小于列车剩余可载客量，则将所有需上车乘客从站台候车乘客列表中去除，加入到列车上的乘客列表中；否则，按照先到先服务原则安排乘客上车，模拟现实生活中排队上车场景。
74.记录当前的内存镜像。
75.其中，镜像文件的记录，以时间值为关键字，内容包括所有的列车和站台的对象。站台对象中主要包括车站号，站台号，上一次事件时间，候车乘客列表；列车对象中包括车次号，车组号，目的地号或路径号，乘客列表，以及最后一次列车事件类型和关联的车站号。
76.镜像数据按照每小时一个镜像文件来存储，文件以小时数命名。
77.有了基础镜像文件后，测试可以通过加载指定时间点的镜像数据，从指定的时间点开始。加载镜像启动测试包括如下步骤：
78.步骤s21、读取配置文件，获取系统中的车站，站台列表；
79.步骤s22、加载从指定时间点开始的2小时内的历史客流数据和计划时刻表数据；
80.步骤s23、根据指定时间中的小时信息找到镜像文件，再根据具体的时间点找到对应的镜像数据，根据镜像数据，更新内存中的列车和站台对象列表。
81.在模拟运营过程中，用户可以根据测试需要随时注入一个或多个大客流场景。每个大客流场景的配置包括大客流的起始时间、终止时间、该场景下每小时增加的客流总数，以及增加的客流在各车站的分配比例。
82.用户的大客流注入操作会引发系统重新加载2小时内客流数据和计划时刻表数据动作。之后的运营模拟即为正常过程，在运营模拟过程中记录下镜像文件以及根据配置定义需要关注情况的日志信息，比如列车满载率，站台滞留乘客数，上下客大客流等等。
83.测试完成后，用户可以通过比对基本镜像和注入了大客流场景的镜像文件，以及相关的日志文件，确认模拟注入的大客流对运营带来的影响，并据此调整计划时刻表数据。之后，可以再次利用该套系统，使用带有注入大客流场景的客流数据以及调整后的行车计划时刻表，模拟运营过程，并对该过程生成的镜像文件以及日志内容进行分析，确认该计划时刻表的调整是否达到预期效果。
84.具体实施例
85.如图3所示，举例说明本发明的技术方案中根据注入的大客流场景数据调整并验证时刻表的处理流程：
86.本发明所述的将清分od客流数据和行车计划时刻表数据融合分析，并注入定制的各种大客流场景，分析客流变化对运营带来的影响，验证调整后时刻表数据的运营效果，包括如下步骤：
87.步骤s1、使用标准的输入客流数据和计划时刻表数据，模拟运营过程，获取正常场景下的镜像文件：仅在早高峰7:15～9:20和晚高峰17:45～19:30期间，列车满载率超过90％，站台短时间出现留乘现象，平峰期间，列车满载率不高于70％。
88.步骤s2、根据测试需求，加载早上7:00的镜像数据；
89.步骤s3、根据测试需求，在运营过程中加入定制的大客流场景：从早上7:00～9：00每分钟增加30人，分别从3号站和7号站分别50％进站，到26号站出站，获取大客流注入后的镜像文件：从3号站开始列车该时间段一直满载，3号站到26号站多数站台大部分时间出现留乘现象，直到10:25列车满载率才恢复平峰状态；
90.步骤s4、比较分析大客流场景镜像和标准镜像数据，分析大客流场景给运营带来影响，为计划时刻表数据的调整提供依据：列车最大载客量是1596，调整早高峰发车间隔，增加两列车；
91.步骤s5、使用调整后的时刻表数据和注入大客流场景的客流数据，获取新的镜像文件，分析确认该调整后的时刻表数据的运营效果是否符合预期：早高峰期间列车满载率均超过90％，3号站到26号站有个别站台偶有留乘现象，9:35即开始恢复平峰状态，调整后的计划时刻表的运营情况符合预期。
92.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
93.如图2所示，基于计划时刻表和客流数据的轨交运营分析装置，包括：
94.正常场景镜像文件获取模块100，用于使用标准的输入客流数据和计划时刻表数
据，模拟运营过程，获取正常场景下的镜像文件；
95.镜像数据加载模块200，用于根据测试需求，加载指定时间点的镜像数据；
96.大客流镜像文件获取模块300，用于根据测试需求，在运营过程中加入定制的大客流场景，获取大客流注入后的镜像文件；
97.比较模块400，用于比较大客流场景镜像和标准镜像数据，分析大客流场景给运营带来影响，为计划时刻表数据的调整提供依据；
98.运营效果分析模块500，用于使用调整后的时刻表数据和注入大客流场景的客流数据，获取新的镜像文件，分析该调整后的时刻表数据的运营效果是否符合预期。
99.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
100.本发明电子设备包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
101.设备中的多个部件连接至i/o接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
102.处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法s1～s5。例如，在一些实施例中，方法s1～s5可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到ram并由cpu执行时，可以执行上文描述的方法s1～s5的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法s1～s5。
103.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)等等。
104.用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
105.在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom
或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
106.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。