数字孪生城市轨道交通规划选线应用

数字孪生城市轨道交通规划选线应用

安桐

长沙阡陌交通规划设计有限公司湖南长沙410000

摘要：数字孪生技术是一种将物理世界与数字世界无缝集成的技术。它通过创建虚拟的数字模型，与实际的物理实体相对应，从而实现对物理实体的仿真、监测和优化。因此，本文将重点讨论数字孪生技术在城市轨道交通规划选线中的应用要点，希望提高数字孪生技术应用水平。

关键词：数字孪生；城市轨道交通；规划选线；应用要点

前言：数字孪生技术在很多领域都有广泛的应用，包括工业制造、建筑设计和管理、城市规划、交通运输、能源管理等。它可以提高效率、降低成本、改进产品质量，并帮助优化和改进现有的系统和过程。因此，应将数字孪生技术应用于城市轨道交通规划选线中，进而提高规划选线科学性、精准性。

一、数字孪生技术

一是虚拟建模，数字孪生技术通过使用三维建模和数据采集技术，创建物理实体的虚拟模型。这些模型可以包括建筑、设备、工厂、城市等，以可视化形式展示其结构、性能和行为。二是实时数据集成，数字孪生技术能够将物理实体的实时数据集成到数字模型中。传感器、监测设备等可以实时监测和收集数据，并通过互联网等通信技术将数据传输到数字模型中，实现对物理实体的实时监测和分析。三是仿真和预测：基于数字孪生模型，可以进行仿真和预测分析。通过模拟不同的场景和操作，在虚拟环境中预测和评估物理实体的性能、安全性、效率等方面的影响。四是增强现实和虚拟现实，数字孪生技术可以与增强现实和虚拟现实技术相结合，提供更加沉浸式的体验。通过将数字孪生模型投射到现实场景中，可以实现对现实世界的实时交互和可视化。

二、数字孪生技术在城市轨道交通规划选线中的应用要点

1. 数据采集与整合

为了支持选线决策的科学性和准确性，应用数字孪生技术进行数据收集与整合显得尤为重要。城市轨道交通规划选线过程中需要收集的数据非常庞大。这些数据包括城市地理信息、人口分布、交通流量等。地理信息数据可以帮助我们了解城市的地形、土地利用状况等，有助于确定轨道的走向和站点布局。人口分布数据可以帮助我们了解人口密集区域和交通热点，有助于确定轨道线路的优先级和需求量。交通流量数据可以帮助我们预测未来的交通需求[1]，有助于确定轨道线路的容量和运营方案。通过数字孪生技术，可以将各种数据源进行整合，建立城市轨道交通的数字模型。这个数字模型可以模拟城市的实际情况，包括人口分布、交通流量等，为选线决策提供科学依据。同时，数字模型还可以通过数据分析和模拟实验，评估各种选线方案的优劣，为决策者提供决策参考。数字孪生技术的应用还可以提高选线过程的效率和准确性。传统的选线过程需要大量的人力和时间进行现场调研和数据收集，存在着效率低下和数据不准确的问题。而利用数字孪生技术，可以将这些工作转移到虚拟环境中进行，节省时间和成本，并且可以通过准确的数据模拟和分析，提高选线方案的科学性和可行性。

2. 发挥地形优势，提高土地利用率

在城市轨道交通规划选线过程中，应用数字孪生技术可以提供准确的地形数据和地理信息，帮助划者更好地了解城市地貌和地势。通过数字孪生模拟，可以模拟出地形的数字化模型，从而进行轨道线路的设计。例如，在山区或山地地形的城市中，可以通过数字孪生技术模拟出山地地形的高低起伏，从而在选线过程中选择高度适应地形的线路，减少施工难度和成本。通过数字孪生模拟，可以获取城市现有的建筑、道路、绿地等地理信息，以及土地利用规划图纸等。这些信息可以帮助规划者了解城市土地的利用现状和潜在问题，从而在选线过程中进行合理的土地利用规划。例如，在选线过程中，可以通过数字孪生技术模拟出轨道线路对城市建筑的影响，并进行适当的调整，确保规划的可行性和合理性。在城市轨道交通规划中，除了考虑地形和现有土地利用情况外，还需要考虑其他因素。例如城市的发展规划[2]，包括未来的人口增长、城市功能的扩展等。数字孪生技术可以模拟出未来的人口分布情况以及城市的发展趋势，帮助规划者在选线过程中充分考虑城市未来的发展需求，制定出长远有效的规划方案。

3. 交通需求模拟与预测

数字孪生技术是一种将实体世界的数据与虚拟模型相结合的先进技术。城市轨道交通规划选线是一个复杂而重要的过程，需要考虑许多因素，如人口分布、交通流量、经济发展等。借助数字孪生技术，我们可以更加准确地预测城市的交通需求，从而制定更科学、合理的轨道交通规划选线方案。数字孪生技术可以通过模拟和预测居民的出行需求，帮助规划者更好地了解城市的交通状况。通过分析历史交通数据和人口统计数据，可以获取居民的出行习惯、交通拥堵的时段和地点等信息。借助数字孪生城市中的模拟技术，可以模拟出各种交通情境，进一步预测未来的交通需求。这样，规划者就可以根据真实的数据和模拟的情境来制定轨道交通规划选线方案，使其更加符合实际需求。数字孪生技术能够将城市的发展预测与轨道交通规划相结合。通过对未来城市发展的预测，可以预测出城市的人口增长趋势、新兴经济区域的变化等。这些预测对于轨道交通规划选线非常重要，因为轨道交通需要考虑未来的发展，不能仅仅满足当前的需求。数字孪生技术可以将城市的发展预测与轨道交通规划相结合，使规划者能够根据未来的需求进行选址规划，避免后续的重复建设和调整。

4. 社会经济影响评估

交通拥堵是城市发展中普遍存在的问题。通过数字孪生技术，我们可以对不同选线方案进行模拟，从而评估其对交通拥堵的缓解程度。例如，可以通过模拟不同道路连接方案以及道路容量的变化来预测交通流量，并根据该模拟结果进行优化调整，以减少拥堵情况，改善交通状况。环境保护是城市发展中重要的议题。数字孪生技术可以帮助我们分析选线对环境的影响。通过模拟和评估不同线路方案的排放量、噪音污染等环境指标[3]，我们可以选择对环境影响较小的线路，以实现可持续城市发展。经济发展和效益分析也是规划选线过程中需要考虑的重要因素。数字孪生技术可以帮助我们预测不同选线方案对经济的影响，并进行经济效益评估。通过模拟不同线路对城市发展的拉动作用、商业区域的扩张等因素，我们可以选择对经济发展影响较大的线路方案，从而实现经济效益最大化。

5. 平衡利益

在数字孪生技术的应用中，各方利益的平衡至关重要。通过综合考虑政府、居民、商业机构等不同利益相关者的意见和建议，可以达到最佳的选择。数字孪生技术提供了一个客观、科学的决策支持工具，可以减少主观偏见和不确定性，提高选线方案的可行性和可持续性。政府是城市规划的主导者，需要考虑城市的整体发展需求。它可以利用数字孪生技术进行多种方案的模拟和评估，以寻找最佳的选线方案。居民是城市轨道交通的直接受益者，他们的需求应该被充分考虑。数字孪生技术可以分析居民的交通需求，包括通勤路线、居住区域等，从而确保选线方案能够满足居民的出行需求。此外，商业机构也是利益相关者之一。数字孪生技术可以分析商业机构的需求，包括商业中心、购物中心等的位置，以确保选线方案能够促进商业发展，提供更好的商业环境。

结语：数字孪生城市轨道交通规划选线应用需要综合考虑多个因素，包括数据收集与整合、地形与土地利用、交通需求模拟与预测、社会经济影响评估、可持续性考虑以及多方面利益平衡。这些要点的综合考虑可以支持规划者做出更明智的选线决策，以满足城市的需求和未来发展的目标。

参考文献：

[1]党宏杰,余文广,杨华晖.基于数字孪生与平行试验的装备体系试验鉴定数字化应用[J/OL].系统仿真学报:1-8[2023-07-19].DOI:10.
[2]李景航.数字孪生技术在智能电网中的应用研究[J].电气时代,2023(07):34-37.
[3]王芬旗,柳婷,宗二凯.数字孪生城市轨道交通规划选线应用[J].测绘通报,2023(05):158-163.