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《北京交通大学》 2018年
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城市轨道交通线路负荷实时推算模型及控制方法

陈志杰  
【摘要】:城市轨道交通网络化运营条件下,客流时空分布特征的复杂性、客流需求与运输能力之间的匹配关系的复杂性,对线路和车站的客流组织及安全保障提出了更高的要求。准确、及时地推算线路各列车以及车站基础设施的客流负荷,可以为运营管理部门提供路网客流分布的实时信息,从而实现轨道交通客流预警和应急响应。本文以客流为研究主线,基于轨道交通AFC刷卡数据,通过实时估计进站客流OD,推算乘客进出站和换乘走行过程参数,构建了线路实时客流推算模型。该模型可以实时计算高峰期间列车分区间满载率、站台候车乘客留乘概率、车站基础设施客流阻塞概率等指标,发现线路和车站基础设施的拥堵瓶颈点,制定合理的进站客流和换乘站换入客流的控流方案。具体研究内容包括:(1)乘客进站刷卡后的去向估计:分析了时间尺度与轨道交通进站乘客分流率的稳定性之间的相关性,建立了不同时间尺度下的进站乘客分流率的多模型组合估计方法,研究了不同时间尺度组合方式、车站周边土地利用类型等因素对估计结果的影响。案例结果表明,在早晚高峰期间,相比单一时间尺度的估计方法,本文提出的多时间尺度组合模型的15min分流率估计误差减小了近一半。这表明本文的研究成果可以为实时的车站和线路客流推算提供更准确的基础数据。(2)乘客进出站和换乘走行过程参数推算:考虑轨道交通换乘客流到达的脉冲特征,建立了基于离散时间Markov链的轨道交通车站客流的排队网络模型,研究了客流到达形式、车站换乘设施布局形式等因素对车站客流推算结果的影响。案例结果表明,与实际调查数据相比,本文模型的客流推算误差较小。与既有文献相比,本文模型的高峰期设施客流密度推算误差均有所下降。与既有商业软件相比,本文模型在满足一定客流推算精度的前提下其求解时间明显减少。(3)列车与车站基础设施负荷的实时推算:考虑连续到达的进站客流和脉冲式到达的换乘客流,构建了线路实时客流推算模型及平台。相比既有文献将车站看作单一节点而简化了乘客的进出站和换乘过程,本文客流推算平台构建了乘客从刷卡进站→步行通过楼扶梯等站内设施→站台候车→上车→下车换乘或离站的全出行过程,从而可以实时推算列车分区间满载率、站台候车乘客留乘概率、车站基础设施客流阻塞概率等指标。(4)列车与车站基础设施负荷的离线控制优化:在已搭建的客流推算平台的基础上,根据线路客流负荷分布特征,建立了针对进站客流和换乘站换入客流的控流强度优化模型。研究了进站和换乘客流的控流强度调整对早高峰期间线路的列车满载率、站台乘客留乘概率等指标的影响。案例结果表明,对于早高峰期间郊区线客流换入中心城区线路时,通过对线路端点站、换乘站以及换乘站之前紧邻的车站三类车站的进站或换乘客流采取控流措施,可增加中心城区接续线路列车能力利用的均衡性。(5)列车与车站基础设施负荷的在线控制:考虑离线优化的控流方案可能不满足实时客流需求的情景,构建了基于实时AFC刷卡数据的控流方案在线计算方法。该方法首先利用启发式算法在线快速获取控流方案,然后利用历史同时段的控流方案对在线获取的控流方案进行调整。案例结果表明,通过该计算方法得到的客流控制效果优于仅采用历史客流数据离线优化得到客流控制方案。同时该计算方法的在线求解时间能满足实时客流推算要求,得到的控流方案可以指导运营管理部门及时采取行之有效的客流控制措施。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:U293.13

【参考文献】
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