基于客流效益最大化的轨道交通线网优化方法

针对中国城市轨道交通线网规划中线网构架主要采用定性分析的情况,建立了轨道交通线网优化的目标函数和约束条件,并给出了模型的近似优化方法,将OD(起讫点)矩阵中距离过短的出行摒弃后,各交通小区形心按一定的规则连接成网,在这个网中寻求潜在直达客流运输效率最大的子网络作为虚拟轨道交通线网,然后结合规划道路网将虚拟轨道交通线网沿一定的城市道路铺设,形成实际的轨道交通线网规划方案。     

基于Floyd算法的中小城镇环境公交线网优化

针对中小城镇环境线网特点,用Floyd算法,以站点间的客流O-D分布为基本依据,在"逐条布线、优化成网"的方法基础上进行优化。通过在起终站点间插入重要节点,调整线路走向,从而改变线网运输的客流总量。避免了严格按照最短路径选择线路走向,出现的客流损失。文章以线网运输客流量最大化为目标,并以不换乘比为判断标准,结合算例,对比了传统的方法与优化过后的方法,后者提高了实际乘客直达客流量、弱化了公交空白区、方便了群众出行。     

基于矩阵运算的城市公交换乘方案研究

城市公交换乘问题一直是公共交通信息查询的重要内容.为了解决当前城市公交查询计算换乘次数效率太低、未能充分考虑到用户查询自主性要求等方面问题,从城市公交的实际出发,借助数学中的矩阵工具,构建了线路换乘矩阵,通过公交换乘算法,把城市公交中的直达及换乘问题转换为矩阵运算,解决城市公交换乘中的直达、一次、二次及多次换乘问题,以达到有效提升城市公民公交换乘效率,为城市公民获得最佳公交换乘方案提供了有效帮助.     

论城市轨道交通的衔接与发展

我国城市公共交通领域已经进入了一个快速发展的建设时期，以北京城市轨道交通规划为例，分析当前我国城市轨道交通在规划、建设及运营方面存在的问题，借鉴国际大都市轨道交通在规划、建设、运营方面的轨道交通方式、客流出行换乘方便、整合既有各种资源、交通带动城市发展的经验，提出了应建立综合协调机制、完善轨道交通规划、打造综合交通枢纽的优化原则，以及利用国有铁路资源实现轨道交通换乘与衔接具体建议。     

公共交通系统最佳路径算法

在分析城市道路网络最短路径算法(SP算法)和公交网络的特点的基础上,提出公共交通系统最佳路径算法.首先引入直达矩阵(T矩阵)和最小换乘矩阵(Q矩阵),讨论公交网络节点间换乘问题,得出最少换乘算法.利用Q矩阵确定节点间最少换乘次数,评价公交网络方便可达性.其次结合最少换乘算法,对最短路径算法(Dijkstra算法)进行改进.在标号过程中,利用Q矩阵对待检验T标号点进行筛选,减少T标号计算量,得到一条综合考虑路径长度和换乘的最佳路径.最后用一个简单的算例进行验算,说明该算法适用于一般公交网络,特别是换乘代价较高的公交网络.     

轨道交通与常规公交换乘优惠模型

为给公共交通票价票制的整合提供决策参考,从理论上研究了轨道交通与常规公交换乘优惠问题。根据福利经济学理论,分析了轨道交通与常规公交运营协调系统的消费者剩余和生产者剩余;并以社会福利最大化为目标,建立了换乘优惠的非线性规划模型,同时给出了模型求解步骤,以确定轨道交通与常规公交运营协调方向、换乘优惠率、同步发车间隔和车辆衔接富余时间等决策变量。结合算例,对比分析了协调控制情况下换乘优惠实施前后换乘网络的运营效果。结果表明,实行换乘优惠能增加整个运营系统的社会福利,其中消费者剩余和生产者剩余分别增加了7.13%和2.95%。     

考虑换乘客流的城轨应急接运公交调度优化模型

针对突发运营中断下城市轨道交通与应急接运公交的换乘接续问题,考虑换乘客流的脉冲性特征,提出应急接运公交时刻表和行车计划综合优化模型.首先,分析城市轨道交通与应急接运公交的换乘接续关系,引入乘客容忍度判断接续是否有效.然后,建立双层规划模型,上层为时刻表优化模型,以换乘等车时间和换乘失败人数最小为目标,下层为行车计划优化模型,以公交运营成本最小为目标,并设计改进的模拟退火算法进行求解.最后,以上海轨道交通10号线进行算例分析.结果表明:与等间隔时刻表相比,提出的模型使总成本减少13.7％,乘客等车时间减少14.1％,换乘失败人数减少54.9％.     

城市建成区轨道站公交换乘设施规划方法

基于城市建成区大量轨道站点客流换乘特征调查数据,对轨道站公交换乘客流比例、客流空间分布、公交客流吸引范围进行分析,依托轨道网络提出轨道站点公交线路优化规划方法,给出轨道站点出入口始发公交线路、途经公交线路的公交换乘设施用地估算方法.     

城轨交通换乘站结点换乘设施行人拥堵分析方法

以城市轨道交通换乘站内的"十"形结点换乘设施为研究对象,根据车门至站台梯组的走行距离确定了换乘客流到达时间分布,在考虑设施断面上下游的流密速基本关系及梯前区域、换乘平台、楼梯客流的相互影响关系的基础上,利用分时段客流迭代构建了结点换乘设施行人拥堵分析方法。算例表明,该方法能够在各车门下车换乘人数和站台行人设施布置方案已知的情况下快速分析多向客流的换乘客流量不同组合下"十"形结点换乘设施的行人拥堵情况。     

轨道交通企业定价的博弈分析

针对轨道交通与地面常规公交走向重复，造成公交系统内部客流竞争现象，根据博弈理论建立两种模型，一种假设建立两企业在一条并行线路上各自的竞争收益和票价模型，第二种是常规公交为轨道交通起衔接作用，集散客流时确定的收益和公交“一体化”票价模型。经比较，后一种能使企业达到“双赢”，是优化城市交通出行环境和解决交通问题的一种有效方法。     

基于时空特征提取的城市轨道交通乘客出行目的地预测

为满足城市轨道交通运营组织进行客流管控和行车调度的实时需求,提出了基于乘客OD时空特征的出行目的地在线预测方法。通过分析定义乘客OD时空特征矩阵,以乘客个体的历史自动售检票系统（AFC）数据为训练样本,提出了基于行程密度聚类的乘客OD时空特征提取方法。分析制定乘客实时进站刷卡信息与其OD时空特征矩阵的匹配规则,基于3种匹配情况分别提出了相应的目的地实时预测方法。以南京市轨道交通AFC数据为实例进行验证,结果表明本文提出的预测方法在高峰时段预测准确率、全天预测稳定性等方面效果良好,可为地铁运营组织提供参考。     

基于充分可观控实验方法的城市轨道交通客流随机分配模型优化

城市轨道交通起讫点间路径客流分配直接影响各条线路断面客流量的大小,进行科学精准的网络客流分配是实施客流统计分析、客流预测、运输计划编制、客运组织等工作的重要基础。基于城市轨道交通客流在轨道交通线网内的时空分布是充分可观控的理论,辨析影响客流随机概率分配的主要因素,建立网络模型架构,基于随机效用理论优化乘客出行的微观路径选择行为和决策过程,将客流随机分配模型中的有效路径效益值函数优化为分段函数。通过对结果进行路径分配比例验证及分线断面客流量验证,说明优化方法达到预期目标,为实现规范化、科学化、系统化的城市轨道交通清分奠定了坚实的基础。     

基于人群分类的城市公交走廊客流分配模型

在随机用户均衡理论基础上,在静态均衡模型中引入时间变量及人群属性分类,建立基于人群分类的城市公交走廊动态客流分析模型,描述了走廊内出行者对于出发时刻和路径的选择问题,并分析不同人群的行为差异.给出了模型的基本假设及求解算法.研究结果表明,模型的动态化及人群分类特征,不仅能够真实反映走廊内不同属性客流的时空分布情况,还能够仿真不同交通措施的作用及效果.算例通过采取错峰上班及调整票价,使高峰时刻走廊断面客流下降24%;选择轨道交通的客流由82%下降71%,选择巴士交通的客流由11%提升至20%,有效降低了公交走廊的交通负荷,并使各方式分担率更加均匀.此动态客流分析模型为城市公交走廊的功能优化提供了有力工具.     

城市轨道交通接驳公交线路优化设计

城市轨道交通和常规地面公交之间的有效接驳是提高城市公共交通系统运行效率的重要环节。本文详细分析了接驳公交出行中乘客出行时间成本和公交车辆运营成本,以城市轨道交通接驳公交系统总成本最小为目标,考虑公交线路布局约束、乘客流量守恒约束,以及公交能力约束等,构建了城市轨道交通双边接驳公交线路优化模型,对接驳公交线路布局以及开行频率进行优化。根据模型特点,设计了人工蜂群算法。为了提高算法的计算效率和稳定性,采用了多种邻域搜索策略,且对算法的相关参数进行了校正。数值算例表明,人工蜂群算法可以很好地优化城市轨道交通接驳公交线路的布局,且在求解质量、计算效率和稳定性等方面都优于遗传算法。     

满足客流需求的地铁列车延误协同调整方法

以尽快疏散客流为出发点,提出协同调整城市轨道交通初始延误列车前方列车的方法.基于列车能力与客流需求的交互关系、运行约束和调整时间约束,协调考虑车内乘客和站台乘客,以全部乘客总旅行时间最小为目标建立了整数规划模型,并构建多列车、多车站时刻调整的组合动态规划求解算法.实例验证结果表明了模型与算法的有效性,与其他方法相比,该协同调整方法得到了更少的乘客旅行时间.     

融合长短期记忆网络和图卷积网络的轨道交通短时客流起讫点预测

轨道交通客流起讫点(origin-destination,OD)矩阵存在时间相关性和空间相关性。根据客流OD的时空特征,提出长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络和图卷积网络(graph convolutional networks,GCN)的短时组合预测方法。预测方法主要利用LSTM网络来获取客流的时间相关性,利用GCN来获取客流的空间相关性,基于出站口建立客流OD矩阵,对整个路网的客流OD进行训练预测。实验表明:融合LSTM神经网络和GCN神经网络的短时预测模型能有效预测轨道交通客流OD。相较于单独的LSTM神经网络,组合模型在预测误差方面有所改善,更适用于短时客流OD的预测。     

高峰期轨道交通廊道出行均衡模型及算法

为了指导城市轨道交通运营、规划及管理,在考虑轨道车厢内拥挤和早到与晚到成本的情况下,通过建立轨道交通廊道中的出行动态均衡模型,研究了模型算法以及出行时间价值对乘客出行分布的影响.如果乘客通过权衡拥挤成本与延误成本,选择最佳轨道班次使得个人出行总成本最小,那么会达到出行成本的用户均衡状态.基于Frank-Wolfe算法迭代计算轨道交通廊道中用户出行时间分布均衡解.结果 表明,均衡状态时,不同讫点的乘客连续分布在不同班次之间,人数分别在各自误时成本最小的车次上达到峰值;晚到成本增大到一定程度时,没有乘客选择晚到的班次;减少单位早到误时成本时,乘客只权衡拥挤成本来选择班次.研究结果不仅对轨道交通管理有一定理论意义,也对个人出行选择行为有一定的实践指导意义.     

基于客流需求的列车时刻表和车底调度协同优化

随着城市规模的扩大，对城市轨道交通的需求日渐增长，对城市轨道交通的运营服务质量提出了较高要求。根据乘客需求，以最小乘客总等待时间和城市轨道交通系统运营成本为综合目标，建立混合整数规划模型。通过模拟退火算法，设计给出了某一线路的列车时刻表和车底调度方案，并通过算例分析验证其可行性。结果表明，该模型可以根据乘客需求设计出一个合适的列车时刻表和车底调度协同优化方案。     

基于客流需求的列车时刻表和车底调度协同优化

随着城市规模的扩大，对城市轨道交通的需求日渐增长，对城市轨道交通的运营服务质量提出了较高要求。根据乘客需求，以最小乘客总等待时间和城市轨道交通系统运营成本为综合目标，建立混合整数规划模型。通过模拟退火算法，设计给出了某一线路的列车时刻表和车底调度方案，并通过算例分析验证其可行性。结果表明，该模型可以根据乘客需求设计出一个合适的列车时刻表和车底调度协同优化方案。