一種基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及城市軌道交通的客流組織。更具體地，設(shè)及一種基于大站停車和多站 協(xié)同限流的地鐵客流組織方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大城市城市軌道交通建設(shè)發(fā)展迅速，路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市 軌道交通在城市交通中的客流分擔(dān)率不斷增加，隨之帶來(lái)早晚高峰時(shí)段部分線路或車站能 力不足的問(wèn)題，表現(xiàn)為線路最大滿載率超過(guò)100%的區(qū)間不斷增加，站內(nèi)乘客超飽和現(xiàn)象嚴(yán) 重，站臺(tái)乘客擁擠，候車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，乘車效率低下，同時(shí)乘客安全面臨威脅。
[0003] 在實(shí)際運(yùn)營(yíng)的地鐵路網(wǎng)中，不同線路由不同運(yùn)營(yíng)公司負(fù)責(zé)管理的實(shí)例并不少見(jiàn)， 相應(yīng)運(yùn)營(yíng)主體只關(guān)注自己所負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)線路保障客流安全與提高運(yùn)輸能力的問(wèn)題。
[0004] 針對(duì)早晚高峰時(shí)段的客流擁堵問(wèn)題，北京地鐵運(yùn)營(yíng)中采用進(jìn)站限流措施控制客 流，在站外設(shè)置限流欄控制進(jìn)站乘客數(shù)量。該措施在一定程度上緩解了大客流對(duì)車站和線 路造成的壓力，但是該措施的時(shí)間粒度較大，不同線路、車站按經(jīng)驗(yàn)各自限流，未考慮本站 限流對(duì)相鄰車站的客流影響，且對(duì)限流效果未進(jìn)行細(xì)化評(píng)估和改進(jìn)，仍有部分車站能力緊 張、部分?jǐn)嗝鏉M載率過(guò)高。
[0005] 因此，考慮到客流在車站及線路的傳播特性和大站停車策略，需要提供一種基于 大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法， 可W得到早晚高峰時(shí)段的最優(yōu)大站停車方案和多站協(xié)同限流組織方案。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0008] -種基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，該方法包括如下步驟：
[0009] S1、統(tǒng)計(jì)地鐵線路上各車站的客流特性；
[0010] S2、根據(jù)各車站的客流特性，設(shè)置地鐵線路的列車停站方案；
[0011] S3、根據(jù)各地鐵車站的客流特性和地鐵線路的列車停站方案，構(gòu)建列車和乘客的 時(shí)空轉(zhuǎn)移模型；
[0012] S4、根據(jù)列車和乘客的時(shí)空轉(zhuǎn)移模型，計(jì)算線路多站運(yùn)輸系統(tǒng)的加權(quán)值；
[0013] S5、動(dòng)態(tài)調(diào)整決策變量，優(yōu)化全部乘客的整體加權(quán)值，獲得最優(yōu)列車停站方案及相 應(yīng)的限流方案。
[0014] 優(yōu)選地，步驟S2中所述列車停站方案設(shè)置為；篩選除始發(fā)站和終到站外各車站的 客流特性中的進(jìn)出站總量大的車站作為大站，在單個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)開(kāi)行多列站站停列車與一 列大站f早列車。
[0015] 優(yōu)選地，步驟S3進(jìn)一步包括如下子步驟：
[0016] S3. 1、構(gòu)建由列車在車站的發(fā)車時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、到站時(shí)間和停站時(shí)間描述的 列車位置轉(zhuǎn)移子模型，并調(diào)整該子模型中對(duì)應(yīng)后續(xù)列車在本站或者相鄰車站的到達(dá)時(shí)間或 出發(fā)時(shí)間；
[0017] S3. 2、構(gòu)建由乘客位置和乘客狀態(tài)描述的站內(nèi)乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移子模型；
[0018] S3. 3、構(gòu)建站外限流人數(shù)變化子模型；
[0019] S3. 4、由所述列車位置轉(zhuǎn)移子模型、站內(nèi)乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移子模型和站外限流人數(shù)變 化子模型共同構(gòu)成列車和乘客的時(shí)空轉(zhuǎn)移模型。
[0020] 優(yōu)選地，步驟S3. 1進(jìn)一步包括如下子步驟：
[002。 S3. 1. 1、構(gòu)建由列車在車站的發(fā)車時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、到站時(shí)間和停站時(shí)間描述 的列車位置轉(zhuǎn)移子模型，模型公式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征在于，該方法包括 如下步驟： 51、 統(tǒng)計(jì)地鐵線路上各車站的客流特性； 52、 根據(jù)各車站的客流特性，設(shè)置地鐵線路的列車停站方案； 53、 根據(jù)各地鐵車站的客流特性和地鐵線路的列車停站方案，構(gòu)建列車和乘客的時(shí)空 轉(zhuǎn)移模型； 54、 根據(jù)列車和乘客的時(shí)空轉(zhuǎn)移模型，計(jì)算線路多站運(yùn)輸系統(tǒng)的加權(quán)值； 55、 動(dòng)態(tài)調(diào)整決策變量，優(yōu)化全部乘客的整體加權(quán)值，獲得最優(yōu)列車停站方案及相應(yīng)的 限流方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在于，步驟S2中所述列車停站方案設(shè)置為：篩選除始發(fā)站和終到站外各車站的客流特性中 的進(jìn)出站總量大的車站作為大站，在單個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)開(kāi)行多列站站停列車與一列大站停列 車。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在于，步驟S3進(jìn)一步包括如下子步驟： S3. 1、構(gòu)建由列車在車站的發(fā)車時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、到站時(shí)間和停站時(shí)間描述的列車 位置轉(zhuǎn)移子模型，并調(diào)整該子模型中對(duì)應(yīng)后續(xù)列車在本站或者相鄰車站的到達(dá)時(shí)間或出發(fā) 時(shí)間； S3. 2、構(gòu)建由乘客位置和乘客狀態(tài)描述的站內(nèi)乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移子模型； S3. 3、構(gòu)建站外限流人數(shù)變化子模型； S3. 4、由所述列車位置轉(zhuǎn)移子模型、站內(nèi)乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移子模型和站外限流人數(shù)變化子 模型共同構(gòu)成列車和乘客的時(shí)空轉(zhuǎn)移模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在于，步驟S3. 1進(jìn)一步包括如下子步驟： S3. 1. 1、構(gòu)建由列車在車站的發(fā)車時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、到站時(shí)間和停站時(shí)間描述的列 車位置轉(zhuǎn)移子模型，模型公式為：
公式中，k為列車編號(hào)，k = 1，2,……，K;n為車站編號(hào)，η = 1，2,……，N ; 為列 車k在車站η的發(fā)車時(shí)間；為列車k在車站η的到站時(shí)間為列車k在車站η的停 站時(shí)間；為列車k在車站η-1到車站η間的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，包括列車的純運(yùn)行時(shí)間和起 停附加時(shí)間；I為列車最小發(fā)車間隔時(shí)間； S3. 1. 2、判斷大站停列車在甩站車站的通過(guò)時(shí)間與前后列車的出發(fā)或到達(dá)時(shí)間的間隔 是否滿足列車在車站的最小作業(yè)時(shí)間約束，若不滿足，則調(diào)整對(duì)應(yīng)后續(xù)列車在本站或者相 鄰車站的到達(dá)時(shí)間或出發(fā)時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在于，步驟S3. 1. 2進(jìn)一步包括如下子步驟： S3. 1. 2. 1、判斷列車k在車站η的到站時(shí)間與列車k-Ι在車站η的發(fā)車時(shí)間間隔是否 滿足列車最小發(fā)到間隔時(shí)間要求，若不滿足，即，Ifd為車站通過(guò) 最小發(fā)到間隔時(shí)間，轉(zhuǎn)到步驟S3. 1. 2. 2 ;若滿足，結(jié)束調(diào)整； S3. 1. 2. 2、更新列車k在車站n-1和n-2的發(fā)車時(shí)間，令
，轉(zhuǎn)入步驟S3. 1. 2. 3 ; S3. 1. 2. 3、判斷車站n-2是否為始發(fā)站，若是，轉(zhuǎn)向步驟S3. 1. 2. 4 ;若否，轉(zhuǎn)入步驟 Step3. 1. 2. 6 ；
S3. 1. 2. 4、判斷列車k和列車k+l在車站n-2的發(fā)車間隔時(shí)間是否滿足最小發(fā)車時(shí)間 要求，若不滿足，即< J/，疒為車站發(fā)車最小間隔時(shí)間，轉(zhuǎn)入步驟S3. L 2. 5 ; 若滿足，結(jié)束調(diào)整； S3. 1. 2. 5、從列車k+l開(kāi)始，使后續(xù)每列車的發(fā)車時(shí)間均推遲 __ _ _ 結(jié)束調(diào)整； S3. 1. 2. 6、判斷列車k在車站n-2的發(fā)車時(shí)間與列車k+l在車站n-2的到站時(shí)間間隔 是否滿足最小發(fā)到間隔時(shí)間要求，若不滿足，即<+1^2 <J /rf，轉(zhuǎn)入S3. 1. 2. 7 ;若滿
足，結(jié)束調(diào)整； S3. 1.2. 7、更新列車k+l在車站n-3的發(fā)車時(shí)間，令 卜3 = 卜3 + Δ?3，更新 n = n-1，轉(zhuǎn)入步驟 S3· 1. 2· 3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在于，步驟S3. 2中所述站內(nèi)乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移子模型的模型公式為：
公式中，ak，n為列車k在車站η的下車乘客數(shù)；為列車k在到車站η前的車上乘客 數(shù)；Ptn為列車k在車站η的下車乘客率；s tn為列車k到達(dá)車站η完成乘客下車后的列車 剩余能力；nmax為列車的最大滿載率；TC為列車定員；b tn為車站η的站臺(tái)候車乘客中完成 上車k的乘客數(shù)；mg為列車k離開(kāi)車站η時(shí)列車上的乘客數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在于，步驟S3. 3中所述站外限流人數(shù)變化子模型的模型公式為：
公式中，％；為列車k在車站η停站時(shí)段到達(dá)車站入口想要進(jìn)站的乘客數(shù)為列車 k在車站η停站時(shí)段到達(dá)車站入口并進(jìn)站的乘客數(shù)；rn為車站η的入口乘客進(jìn)站比例；w k，n 為列車k在車站η停站時(shí)段被限制在車站入口不能進(jìn)站的乘客數(shù)；為列車k離開(kāi)車站 η時(shí)車站η站臺(tái)上滯留的乘客數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，其特征 在干，擊驟S4中i+笪線路名站沄綸系統(tǒng)的加叔倌的i+笪公式為，
公式中，j為列車k到車站η時(shí)的任意后續(xù)車站編號(hào)，Ci^為OD(n，j)的加權(quán)因子；a n j 為列車k在車站η的上車人數(shù)\"中OD是（n，j)的乘客比例，可通過(guò)給定的OD分配比例 獲得；Θ為限流乘客的懲罰系數(shù)；γ η為乘客候車車站的重要度權(quán)重；I u為OD (n，j)的里 程。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于大站停車和多站協(xié)同限流的地鐵客流組織方法，該方法包括如下步驟：統(tǒng)計(jì)地鐵線路上各車站的客流特性；根據(jù)各車站的客流特性，設(shè)置地鐵線路的列車停站方案；根據(jù)各地鐵車站的客流特性和地鐵線路的列車停站方案，構(gòu)建列車和乘客的時(shí)空轉(zhuǎn)移模型；根據(jù)列車和乘客的時(shí)空轉(zhuǎn)移模型，計(jì)算線路多站運(yùn)輸系統(tǒng)的加權(quán)值；動(dòng)態(tài)調(diào)整決策變量，優(yōu)化全部乘客的整體加權(quán)值，獲得最優(yōu)列車停站方案及相應(yīng)的限流方案。本發(fā)明所述技術(shù)方案克服了孤立、靜態(tài)考慮單個(gè)車站限制客流的局限性，考慮了各個(gè)車站客流變化對(duì)相鄰車站的影響，把車站和線路作為一個(gè)整體，使得整條線路的客流變化動(dòng)態(tài)聯(lián)系起來(lái)，比既有的單站限流方案有明顯的改善。
【IPC分類】G06Q50-00, G06Q10-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104866931
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510321138
【發(fā)明人】李海鷹, 姜曼, 許心越, 劉軍
【申請(qǐng)人】北京交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日