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(guò)去的單條或少數(shù)幾條地鐵線(xiàn)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(xiàn)路路徑流量和線(xiàn)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(lái)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(wèn)題而進(jìn)行。通過(guò)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(lèi)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(wèn)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(lèi),每個(gè)屬性劃分為兩大類(lèi),并對(duì)不同類(lèi)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(lèi),產(chǎn)生八個(gè)乘客類(lèi)別,進(jìn)而對(duì)樣本數(shù)較少的類(lèi)別進(jìn)行了合并,最終,將全部乘客劃分為

5、五個(gè)類(lèi)別。
　　(3)提出了考慮乘客類(lèi)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(lèi)別劃分,最后,通過(guò)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(lèi)的地鐵配流方法相對(duì)于不考慮乘客分類(lèi)的方法,其計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際;通過(guò)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(guò)對(duì)所有五類(lèi)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(lèi)和第三類(lèi)乘客的路徑選擇偏好與其他類(lèi)別相比有較大差異,因此這兩類(lèi)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(lèi),并對(duì)不同類(lèi)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(chē)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(chē)時(shí)間、換乘因素以及車(chē)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