擁塞條件下的城市軌道交通網絡流量分配演化建模及疏導策略研究.pdf

1、我國進入網絡化運營的時代背景要求在滿足大客運量運輸安全和運營效率的前提下，逐漸提升軌道交通客運技術，實現(xiàn)以人為本的客運服務理念。然而，由于客運需求與客運能力供給的分布不均衡性，常常會在網絡上造成難以預見的網絡客流擁塞狀況，并且由于流量的動態(tài)演化性而產生各種急劇突發(fā)和影響重大的客運安全問題，為安全運營帶來極大的挑戰(zhàn)。隨著我國城市軌道交通網絡復雜化程度提高，在面臨嚴峻的客運安全問題時，當采取相應管控措施時，目前多以經驗判斷為主，缺少對于擁塞

2、條件下的客流分布狀態(tài)的準確把握和分析，缺少對于網絡流量演化的精確認知和評估，缺失網絡流量擁塞的有效疏導和控制。而這些問題也是目前運營管理人員、國內外研究學者以至整個社會都高度重視的問題，因此需要從理論上進行合理解釋，從技術方法上進行科學建模，從實踐應用上進行有效驗證。解決以上問題有利于提高城市軌道交通網絡化運營下的大客流評估和分析技術，有利于提高網絡化運營條件下的擁塞狀態(tài)分析和管理能力，有利于提高城市軌道交通網絡擁擠管理控制的決策水平，

3、為城市軌道交通應急處置和危機響應能力提供重要的理論奠基和技術手段?；诖耍疚膶ㄒ韵卵芯績热?
　　(1)分析城市軌道交通網絡架構，構建城市軌道交通物理網絡模型，并對列車運行組織進行分析，在此基礎上研究了城市軌道交通網絡下的時間依賴性特征。綜合線網分布形式和運輸組織方案，建立具有時變性質的時刻表擴展網絡，并構建了時刻表擴展網絡下的k短時變路徑搜索算法。
　　(2)根據(jù)城市軌道交通乘客出行行為調查分析了乘客出行的主要行為因

4、素和行為特征。根據(jù)乘客出行決策選擇過程，根據(jù)影響因素的確定性和動態(tài)性，將乘客出行中的影響因素分為基本決策因素和附加決策因素，基于隨機效用理論，構建乘客路徑選擇模型;考慮乘客對于信息依賴程度、乘客的理性出行程度和理性出行激發(fā)閾值，研究分析了乘客出行的自適應學習行為，從理論上構建了乘客出行自適應學習模型。
　　(3)通過建立擁塞條件下的城市軌道交通客流動態(tài)分配模型，研究嚴格考慮列車容量限制和乘客留乘因素影響下的客流分配問題，證明了能力

5、限制條件下和乘客留乘費用的隨機用戶均衡關系，并提出了求解該模型的有效算法，依據(jù)模型計算客流在路網的分配情況并分析了影響客流分配結果的參數(shù)敏感性，完善了城市軌道交通客流分配理論。本文所提出的客流分配模型，能夠實現(xiàn)誤差為11.2％的客流分配計算，同時能推算客流擁塞條件下的車站乘客留乘時間。
　　(4)基于多智能體仿真建模技術和方法，采用自底向上的建模方法，結合乘客出行的路徑選擇行為和自適應學習行為，提出了解決路徑重疊下的客流路徑選擇模

6、型和序列過程的列車選擇模型，同時提出了日變條件下的乘客自適應學習模型。通過構建日變條件下的客流動態(tài)演化仿真模型，模擬和復現(xiàn)不同信息依賴條件、不同理性程度和決策激發(fā)改變閾值的行為特點下的客流在日變條件下的網絡全出行決策過程。通過仿真實驗分析和解釋城市軌道交通網絡客流演化過程。在此基礎上，通過構建車站-區(qū)間流量線性比例矩陣和客流留乘延誤時長指標，研究網絡流量演化評估和網絡客流留乘延誤評估方法，從客流的空間擴散和時間擴展角度刻畫網絡客流的路網

7、傳播過程。通過算例解釋了網絡的演化機理，并提出了擁塞狀態(tài)的數(shù)值化評估方法。
　　(5)根據(jù)客流的分布情況和網絡演化規(guī)律，研究了通過城市軌道交通網絡運輸供給能力調配和客運需求管控的最優(yōu)化技術，通過構建了網絡運力資源優(yōu)化模型和網絡協(xié)調限流模型，提出了以網絡運營效率最優(yōu)和能力利用最大化為目標的客流擁塞疏導理論技術和方法體系。實例證明了模型在調配網絡運能運力資源，實現(xiàn)流量最優(yōu)化控制，疏導網絡擁塞狀態(tài)方面具有較高的理論價值和應用意義。

8、>　　論文研究的主要創(chuàng)新點主要有:1）從客流分配角度提出了城市軌道交通時刻表擴展網絡，并基于該網絡構建了k短時變路徑搜索算法，包括雙層拓撲子圖的深度優(yōu)先的分支邊刪除算法和時刻表擴展的遍歷算法。該算法相較既有算法降低了復雜度，并具有更優(yōu)的搜索效率。同時證明了城市軌道交通網絡流量分配與路徑留乘時間的隨機均衡條件，并以留乘時間作為決策變量構建了考慮列車容量限制條件下的客流隨機均衡分配模型，為基于時刻表的客流分配模型提供建模思路。2)提出了聯(lián)合

9、分層選擇行為的乘客決策模型，構建了從乘客出行中的路徑選擇和列車選擇的決策樹模型，為客流網絡出行決策提供了新的研究思路和建模方法。3）提出了通過乘客出行行為建模的日變網絡演化模型，基于客流微觀行為學，研究城市軌道交通客流日變演化問題。模型通過考慮乘客對信息依賴程度，乘客理性程度和乘客理性決策激發(fā)變量的變化分析復雜的城市軌道交通網絡中的日變演化過程。4）構建了基于進站流率最高和區(qū)間運力利用率最高的網絡協(xié)調限流模型，并提出了區(qū)分空間和時間粒度