城市轨道交通网络客流分配模型和算法综述

城市轨道交通网络客流分配是推算客流分布的基础理论方法.本文首先介绍了既有的城市轨道交通客流分配模型,从客流分配建模中的网络建模架构,乘客出行行为假设和客流分配原理三方面对比分析了既有研究的模型特征.在分配模型分类的基础上,重点阐述了客流分配算法中的网络路径搜索、分配模型求解和客流行为模拟和分布仿真算法的研究进展.最后,提出了我国城市轨道交通客流分配在网络化运营新形势下的研究展望.     

城市轨道交通线路票价策略优化

票价策略是城市轨道交通经营定位决策的重要组成部分,是吸引客流和取得适当客流市场份额的关键因素,对城市轨道交通的经营状况和竞争能力起到决定性的作用.将城市轨道交通票价策略划分为票制方案和票价水平两部分,票制方案包括单一票制、计程票制和计站票制等.提出了基于客流弹性需求下运营企业的列车开行决策,对各种票制下的票价策略优化进行了全面考虑,建立了以包含客流需求和运营效益在内的社会利益最大化为目标函数的轨道交通线路票价策略模型.根据模型特点,设计了模拟退火算法求解.以长沙地铁2号线为例,计算得出了各种票制下的最优票价策略和实用票价策略.对票价策略进行了综合分析,给出了长沙地铁2号线的票价建议方案.     

城市轨道交通车站客流控制决策模型

基于车站空间分区的实时客流数据构建了城市轨道交通车站客流控制决策模型,保证车站客流组织的安全并实现车站资源的合理利用。该模型通过监测轨道交通车站空间分区的实时断面客流流量和流向,以空间分区间控制节点的通过能力与客流需求相匹配和资源节约为目标建立多目标整数规划模型。通过模型求解得到实时量化的客流控制策略,即车站客流控制设备的最佳开启数量或状态。考虑实时决策与控制措施施行的时间差异,提出通过控制策略的时间序列来判断控制措施的实施时机的方法。最后以深圳某地铁站进行实例分析。研究表明:该模型能在不同客流情况下为车站制定出客流控制策略,验证了决策模型的有效性。     

考虑拥堵传播的轨道交通车站站台承载人数研究

掌握拥堵传播条件下的轨道交通车站承载人数变化规律,是提高城市轨道交通系统安全保障能力的基础。从人、站、车多子系统角度出发,结合客流、站台及列车多属性特征,建立基于系统动力学的城市轨道交通车站承载人数计算模型。设计多组别灵敏度仿真分析实验,从多角度分析站台承载人数影响因素。结果表明,拥堵传播与正常条件下车站承载人数变化情况具有较大差别,列车发车间隔、乘客进站速率和去向比例对车站人数变化情况影响较大,列车到站间隔影响相对有限。研究结果可以为特定客流特征车站制定客流组织策略提供科学依据。     

基于区域划分的地铁网络脆弱性评价方法

结合地铁网络的拓扑结构和运营客流分布的特点,提出了基于区域划分的地铁网络脆弱性评价方法,其中分别定义了站点、路段和区域的脆弱值计算公式.由于区域脆弱值与区域划分密切相关,因此进一步设计了两种区域划分方法.一种是站点聚合法,侧重于反映地铁网络区域的结构脆弱性,其基本思路是以脆弱值高的站点为中心,迭代聚合与之耦合度高的站点进而形成脆弱区域;另一种是路段剔除法,侧重于反映客流分布对地铁网络脆弱性的影响,其基本思路是对给定的一个区域逐步从中剔除脆弱值低的线路实现区域划分.最后,利用一个现实的城市地铁系统验证评价方法的有效性.     

地铁列车运行仿真系统中三维视景建模和简化

随着计算机软、硬件技术的迅速发展,利用三维视景仿真技术动态描述列车运行仿真过程成为一个新的发展方向。简要介绍了三维视景技术在地铁列车运行仿真系统中的应用情况,以北京地铁一号线为例,分析了地铁三维视景模型的构成,研究了在PC机上利用Creator建立地铁三维模型的主要过程,详细分析了建模过程中的难点问题及相应的解决方法,最后介绍了适合地铁车站三维模型的简化方法。     

基于分形理论的城市轨道交通与城市协调性分析

基于分形理论从城市轨道交通车站加权中位点与城市交通需求加权中心吻合度、城市轨道交通网络与城市道路网络的分形一致性和方向协调性三个方面分别构建城市轨道交通与城市的协调性指标,然后构建综合协调性指标。以宜宾市智能轨道交通规划线网为例,分析了两个规划方案与宜宾市的协调性。结果表明方案一与宜宾市的综合协调性优于方案二,该方法及评价指标能较为全面的评价城市轨道交通与城市之间的协调性,能为选择最优方案提供一定依据,对加强城市轨道交通与城市的协调性也具有一定的指导意义。     

基于生命周期客流分摊成本的城市轨道交通定价方法

从便于乘客理解的角度,考虑乘客应该承担的成本及公平性问题,提出了基于生命周期客流分摊成本(Life Cycle Cost Apportioned in the entire passengers,LCCA)的城市轨道交通定价方法.该方法是在两部定价方法的基础上,将城市轨道交通项目生命周期的成本分摊到对应的客流上.论文给出了LCCA方法的计算模型及其检验准则,并简要分析了相关的政府补贴问题.将该方法应用于南京地铁2号线平均票价的测算,结果具有较强的可行性.     

城市轨道交通站点对常规公交客流的吸引范围

分析城市轨道交通站点公交客流吸引范围的概念,利用聚集效应理论建立客流吸引范围模型,还运用该模型进行实例分析,得到不同类型轨道交通站点对常规公交客流的吸引范围,对充分利用区域资源、把握区域出行特征、提高城市公共交通的运营效率具有重要的指导意义。     

基于车站仿真和LSTM的轨道交通换乘站动态性能评估方法

在轨道交通客流量快速增长的背景下，为有效评估换乘车站运营过程中动态性能，提出基于机器学习的换乘站动态性能评估方法。基于提出的有效换乘人数、换乘时间和拥挤度的动态性能评价指标，深入分析了车站动态性能的影响因素，利用考虑行车与行人的换乘车站仿真模型提供机器学习所需的时间序列数据，采用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)的机器学习方法，建立评价指标的预测获取方法，动态获取车站在不同条件下的运营状况。以犀浦站为例，运用仿真模型构建的2.24万个样本来训练预测模型。预测结果证明了预测模型的精度，并量化了购票比例对车站动态性能的影响。所提方法能够为轨道交通换乘车站换乘组织和客运作业提供有效建议。     

基于支持向量机方法的轨道交通乘客旅行时间短时预测方法研究

目前,北京市已建成总长456km的轨道交通网络,41个换乘枢纽,已基本形成网络化运营,轨道交通在北京公共交通系统乃至城市交通系统中发挥越来越大的骨干作用. 同时,由于北京城市空间调整,城市交通出行活动中心有随城区扩展外移之势,轨道交通出行旅行时间越来越受到关注. 因此,本文研究基于历史数据的轨道交通乘客旅行时间预测方法,引入支持向量机回归模型,并针对预测算法中模型参数的选择问题,提出基于遗传算法的预测模型参数寻优算法,用以提高预测精度. 最后选取实际轨道交通运营线路的动态信息进行计算,预测结果误差小于10%,获得了较高的精度. 生成的旅行时间预测信息,通过乘客信息系统的发布,能够有效减少旅客换乘走行与等待时间,均衡网络客流分布,提高轨道交通网络运营效率.     

基于时刻表的轨道交通网络动态配流模型研究

目前轨道交通配流问题的研究多以静态为主,难以描述乘客流量的动态变化特征,而轨道交通的网络化和基于时刻表的运行方式使得应用基于时刻表的动态配流方法研究轨道交通网络上的流量变化成为顺理成章的事,本文正是研究了轨道交通网络上的基于时刻表的动态配流模型.首先根据轨道交通网络的运行特点建立轨道交通的时空网络,表示并分析了时空网络上路径和路径费用的组成.然后建立了轨道交通时空网络上的均衡配流模型(user equilibrium),并通过相继平均算法(MSA)对模型进行求解,在传统的Dijkstra算法的基础上改进了最短路径的搜索方法.最后通过北京轨道交通网络的局部线路对本文的模型和算法进行了验证.     

基于牵引计算的城市轨道交通站后折返站能力计算方法

将牵引计算应用于城市轨道交通站后折返站的通过能力计算,并分析其计算效果.首先阐述并分析了站后折返的种类及其作业流程, 得出了单线折返与双线折返最小发车间隔的计算公式,同时提出了当咽喉区不能并行作业时车站折返线数目的合理设置建议;接着通过引入动力学方程, 给出了基于牵引计算求解站后折返能力的计算方法.最后采用建设中的北京地铁北京西站作为算例车站、DKZ4型列车作为算例列车, 求出了列车在节能与节时两种不同操控模式下的站后折返最小发车间隔,单线与双线折返时间相差明显.在此基础上与均加减速节时模式下的各项计算结果进行了对比分析, 各项指标差别明显,说明了在折返计算中采用牵引计算求解结果更准确.     

轨道交通网络列车衔接组织的递阶协调优化

协调轨道交通网络列车的运行组织，能够使运能资源得到合理配置。在分析网络协调性的基础上，将轨道交通网络视作动态大系统，建立换乘站子系统所在衔接层的换乘时间效益优化模型，再从网络协调层对换乘节点间列车衔接方案进行全局递阶优化，描述了相应的并行协调求解算法。结合实例模拟协调过程获得可选方案，对协调性和适用性做了比较，结果表明该方法可根据不同需求产生相应协调方案，为列车运行组织提供决策依据。     

基于二分图的城市公交网络拓扑性质研究

以北京市公交系统为例,用二分图模型对其进行描述,分别构建出公交站点网络和公交线路网络,对二分图、公交站点网络和公交线路网络进行了度的分布、集聚系数以及平均路径长度等拓扑参数的计算,并与规则网络和随机网络进行了比较,发现北京市公交系统具有"小世界"网络的性质.最后深入地研究了公交线路网络与公交站点网络拓扑参数形成的机理.     

城市轨道交通线网规划方案综合评价指标体系研究

线网规划方案评价贯穿于线网方案构架设计及评优决策的始终 .通过总结国内外现有评价指标体系的使用情况 ,结合我国城市当前的规划工作实际 ,运用层次分析法和模糊综合评价方法相结合的方法 ,提出了一套适用于我国城市轨道交通线网规划的综合评价指标体系 .