軌道交通車站服務(wù)設(shè)施優(yōu)化配置——基于位相分布的仿真優(yōu)化方法.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，城市軌道交通在城市、特別是大城市交通中發(fā)揮著重要作用。城市軌道交通車站是由基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)設(shè)施和軌道交通工作人員組成的運行系統(tǒng)，是乘客集散的紐帶。城市軌道交通系統(tǒng)的投入和提升，促使市民采用公共系統(tǒng)出行，其服務(wù)設(shè)施的性能自然地成為了乘客和運營公司關(guān)注的焦點。車站服務(wù)設(shè)施的性能反映了設(shè)施設(shè)計的合理性，不合理的設(shè)計易導(dǎo)致設(shè)施的堵塞、乘客在服務(wù)設(shè)施之間旅行時間過長、空間利用率低下、資源浪費和乘客候車時間的增加，這也表明車

2、站服務(wù)設(shè)施設(shè)計與其性能之間有重要聯(lián)系。與此同時，城市軌道交通車站的服務(wù)設(shè)施還必須滿足由設(shè)計規(guī)范和設(shè)計手冊規(guī)定的服務(wù)水平(LOS)的要求，但存在幾點不足之處，例如:1）沒有考慮到乘客到達(dá)過程的隨機性;2）沒有考慮乘客在設(shè)施中步行速度的波動性和狀態(tài)依賴性;3）各服務(wù)設(shè)施單獨設(shè)計和配置，它們之間的相關(guān)性被忽略;4）沒有考慮到當(dāng)乘客的交通需求接近或超過服務(wù)設(shè)施的服務(wù)能力時發(fā)生的擁堵現(xiàn)象。除此之外，現(xiàn)有的分析方法非常復(fù)雜、求解困難。
　　城

3、市軌道交通的服務(wù)設(shè)施和客流組成了一種獨特的排隊系統(tǒng)，可通過使用解析排隊和仿真模型來建模和分析。由于同時考慮到乘客到達(dá)過程和設(shè)施服務(wù)時間的隨機性，因此，在本文的研究中詳細(xì)地介紹了離散事件仿真(DES)模型以及基于仿真下城市軌道交通站點服務(wù)設(shè)施分析和設(shè)計的優(yōu)化方法。由于位相型(PH)分布考慮到了隨機因素影響，因此它被用來表示乘客的到達(dá)和設(shè)施服務(wù)過程。此外，采用結(jié)合了離散仿真模型和優(yōu)化算法的基于仿真方法來設(shè)計服務(wù)設(shè)施，消除了在數(shù)學(xué)優(yōu)化情況下為

4、求解顯式解析表達(dá)式時間過長的缺陷.
　　在本文中研究了三種不同的服務(wù)設(shè)施:流通設(shè)施（走廊和樓梯），票務(wù)服務(wù)設(shè)施(自動售票機(TVM)，票亭(TO)和自動檢票閘機(AFG))和電梯。首先，將城市軌道交通服務(wù)設(shè)施看作一個排隊系統(tǒng)，用改進(jìn)的基于PH分布的解析排隊模型來評估服務(wù)設(shè)施的性能，并作為驗證基于PH分布的離散仿真模型準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)。然后將城市軌道交通站服務(wù)設(shè)施抽象為離散仿真模型，根據(jù)相位型(PH)隨機變量計算乘客到達(dá)和服務(wù)過程。分別

5、將電梯、票務(wù)設(shè)施和流通設(shè)施抽象為服從PH/PH[K]/l/inf、PH/PH/c/∞和PH/PH(n)/C/分布的離散仿真模型。首先通過解析排隊模型來驗證這些離散仿真模型的準(zhǔn)確性，然后進(jìn)行性能分析，解析結(jié)果顯示基于指數(shù)分布(M)和定長分布(D)的模型總是低估了不同的乘客抵達(dá)率，服務(wù)設(shè)施服務(wù)率和變異系數(shù)的平方(SCV)。由于這些設(shè)施的現(xiàn)有模型沒有考慮乘客到達(dá)和設(shè)施服務(wù)過程的隨機性，因此與實際不符.
　　此外，流通設(shè)施（走廊和樓梯）寬

6、度和票務(wù)設(shè)施配置數(shù)量是城市軌道交通車站重要的設(shè)計參數(shù)。為了支持流通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的寬度設(shè)計和票務(wù)設(shè)施的最優(yōu)配置，提出了在基于仿真充分考慮客流的隨機性和狀態(tài)依賴性、服務(wù)水平(LOS)和堵塞概率控制的優(yōu)化方法。該新方法通過建立離散仿真(DES)模型和采用遺傳算法(GA)求解來實現(xiàn)自動重新配置流通設(shè)施的寬度和票務(wù)設(shè)施的數(shù)量。將本文所提出的基于仿真的優(yōu)化方法和現(xiàn)有的基于指數(shù)分布(M)和定長分布(D)的設(shè)計方法應(yīng)用于設(shè)計流通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的寬度及實現(xiàn)票務(wù)設(shè)施

7、的最優(yōu)配置。得到的結(jié)果有如下有趣發(fā)現(xiàn):(1)采用本文提出的方法所設(shè)計得到的流通設(shè)施寬度更大;(2)當(dāng)乘客到達(dá)時間間隔的變異系數(shù)的平方增大時，本文所提出的設(shè)計方法加大了流通設(shè)施的寬度，而其他兩種方法得到的流通設(shè)施寬度保持不變;(3)當(dāng)乘客到達(dá)率增大時，本文提出的方法所得到的流通設(shè)施拓寬速度快于其他兩種方法;(4)所需的票務(wù)設(shè)施數(shù)量隨乘客達(dá)到率和到達(dá)間隔變異系數(shù)的平方的增加而增加;(5)由于忽略了乘客的隨機效應(yīng)，故基于現(xiàn)有模型得到的票務(wù)設(shè)施

8、配置數(shù)量不足.
　　文中提出的離散仿真模型和基于仿真下采用PH分布的優(yōu)化方法通過充分考慮乘客的隨機性和狀態(tài)依賴性來克服現(xiàn)有分析和設(shè)計方法中的缺點，因此，在分析、設(shè)計服務(wù)設(shè)施的過程中不能忽略乘客達(dá)到過程和設(shè)施服務(wù)過程的變異系數(shù)平方。此外，將用于流通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的PH/PH(n)/C/C離散模型簡化為單個通道設(shè)施的PH/PH(n)/C/C離散仿真模型，并且結(jié)合基于仿真的優(yōu)化方法來設(shè)計單個通道設(shè)施的寬度，這個模型也可以作為一個用來驗證基于P