基于時(shí)刻表的地鐵動(dòng)態(tài)配流模型研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快,國(guó)內(nèi)主要城市地鐵建設(shè)快速發(fā)展,各大城市地鐵運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)逐步形成,地鐵客流網(wǎng)絡(luò)化特征日趨明顯。與過去的單條或少數(shù)幾條地鐵線路的客流特征相比,網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)地鐵乘客的路徑選擇行為以及在此基礎(chǔ)上形成的網(wǎng)絡(luò)客流時(shí)空分布特征均發(fā)生較大變化。按照目前北京地鐵票制和票價(jià)政策,由于乘客換乘不需刷卡付費(fèi),導(dǎo)致線路路徑流量和線路換乘流量的不確定性,給城市地鐵運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理和客流組織帶來了挑戰(zhàn)。因此,對(duì)地鐵網(wǎng)絡(luò)中乘客的路徑選擇規(guī)律以及客流分配方法

2、進(jìn)行深入研究,對(duì)提高城市地鐵運(yùn)營(yíng)精細(xì)化管理水平具有重要意義。
　　本文的研究主要圍繞城市地鐵網(wǎng)絡(luò)客流分配問題而進(jìn)行。通過對(duì)城市地鐵乘客出行特性的調(diào)查分析,得到影響乘客路徑選擇的主要因素以及相關(guān)規(guī)律,對(duì)乘客屬性與路徑選擇行為之間的相關(guān)性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,基于調(diào)查數(shù)據(jù)確定了乘客分類模式,特別是提出了基于乘客屬性的地鐵配流模型及算法,并對(duì)算法進(jìn)行了實(shí)證研究;同時(shí),考慮了地鐵需求的動(dòng)態(tài)屬性,給出了基于時(shí)刻表的地鐵時(shí)空擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的概念和構(gòu)建方法

3、,在此基礎(chǔ)上,建立了基于時(shí)刻表的地鐵客流動(dòng)態(tài)分配模型及算法,并利用北京地鐵網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)客流數(shù)據(jù)對(duì)模型及算法的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。具體而言,論文主要就以下方面進(jìn)行了研究:
　　(1)為了充分掌握乘客的路徑選擇行為,同時(shí),為了給后續(xù)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持和相關(guān)參數(shù)估計(jì),針對(duì)北京市地鐵運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行了乘客路徑選擇行為調(diào)查,并對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明:不同屬性的乘客對(duì)路徑選擇存在明顯差異,不同屬性乘客對(duì)時(shí)間和換乘等影響因素的關(guān)

4、注程度呈現(xiàn)明顯差異。
　　(2)基于調(diào)查數(shù)據(jù),采用卡方檢驗(yàn)方法,對(duì)乘客屬性和路徑選擇之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析,根據(jù)分析結(jié)果可知,在調(diào)查問卷所涉及到的乘客屬性中,只有職業(yè)、出行目的和個(gè)人收入這三個(gè)屬性和路徑選擇行為具有較強(qiáng)相關(guān)性。同時(shí),對(duì)以上三個(gè)屬性進(jìn)行了合并分類,每個(gè)屬性劃分為兩大類,并對(duì)不同類別屬性與路徑選擇進(jìn)行了相關(guān)性分析。最后,對(duì)這三個(gè)屬性進(jìn)行交叉分類,產(chǎn)生八個(gè)乘客類別,進(jìn)而對(duì)樣本數(shù)較少的類別進(jìn)行了合并,最終,將全部乘客劃分為

5、五個(gè)類別。
　　(3)提出了考慮乘客類別的城市地鐵網(wǎng)絡(luò)流量分配方法,根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù),對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行了估計(jì)和驗(yàn)證,并對(duì)O-D需求進(jìn)行了類別劃分,最后,通過實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)模型和算法進(jìn)行了實(shí)證分析。得出如下結(jié)論:基于乘客分類的地鐵配流方法相對(duì)于不考慮乘客分類的方法,其計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際;通過對(duì)模型中相關(guān)參數(shù)的靈敏度分析可知,表示乘客對(duì)網(wǎng)絡(luò)熟悉度的參數(shù)θi對(duì)計(jì)算結(jié)果影響相對(duì)較小,而有效路徑判定條件中的擴(kuò)展系數(shù)H以及換乘懲罰參數(shù)αi和βi

6、對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大;通過對(duì)所有五類乘客所占百分比的變化對(duì)配流結(jié)果影響的分析可知,由于第二類和第三類乘客的路徑選擇偏好與其他類別相比有較大差異,因此這兩類乘客所占乘客比例的變化對(duì)配流結(jié)果的影響較大。這些結(jié)論證明了根據(jù)乘客屬性對(duì)乘客進(jìn)行分類,并對(duì)不同類別的乘客重新進(jìn)行模型參數(shù)估計(jì)并進(jìn)行客流分配方法的合理性和必要性。
　　(4)總結(jié)了地鐵網(wǎng)絡(luò)的時(shí)變特征和O-D需求的時(shí)變特征,給出了基于物理站點(diǎn)和區(qū)間的地鐵網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的定義和描述,結(jié)合列

7、車運(yùn)行時(shí)刻表信息,定義了基于時(shí)刻表的地鐵時(shí)空擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)以及時(shí)空路徑的概念,在此基礎(chǔ)上,給出了基于時(shí)刻表信息構(gòu)建地鐵時(shí)空擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的基本方法,并對(duì)該網(wǎng)絡(luò)中的基本元素進(jìn)行了定義和描述。
　　(5)綜合考慮影響乘客出行選擇的主要因素,分析和研究地鐵乘客路徑選擇行為的時(shí)效性,基于地鐵時(shí)空擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò),考慮了乘車時(shí)間、換乘因素以及車內(nèi)擁擠因素,構(gòu)建了基于地鐵時(shí)空擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的路徑廣義費(fèi)用模型,在此基礎(chǔ)上,提出了基于時(shí)刻表的地鐵網(wǎng)絡(luò)客流動(dòng)態(tài)分配模型,并采