擁塞條件下的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)流量分配演化建模及疏導(dǎo)策略研究.pdf

1、我國進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的時代背景要求在滿足大客運(yùn)量運(yùn)輸安全和運(yùn)營效率的前提下，逐漸提升軌道交通客運(yùn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以人為本的客運(yùn)服務(wù)理念。然而，由于客運(yùn)需求與客運(yùn)能力供給的分布不均衡性，常常會在網(wǎng)絡(luò)上造成難以預(yù)見的網(wǎng)絡(luò)客流擁塞狀況，并且由于流量的動態(tài)演化性而產(chǎn)生各種急劇突發(fā)和影響重大的客運(yùn)安全問題，為安全運(yùn)營帶來極大的挑戰(zhàn)。隨著我國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化程度提高，在面臨嚴(yán)峻的客運(yùn)安全問題時，當(dāng)采取相應(yīng)管控措施時，目前多以經(jīng)驗(yàn)判斷為主，缺少對于擁塞

2、條件下的客流分布狀態(tài)的準(zhǔn)確把握和分析，缺少對于網(wǎng)絡(luò)流量演化的精確認(rèn)知和評估，缺失網(wǎng)絡(luò)流量擁塞的有效疏導(dǎo)和控制。而這些問題也是目前運(yùn)營管理人員、國內(nèi)外研究學(xué)者以至整個社會都高度重視的問題，因此需要從理論上進(jìn)行合理解釋，從技術(shù)方法上進(jìn)行科學(xué)建模，從實(shí)踐應(yīng)用上進(jìn)行有效驗(yàn)證。解決以上問題有利于提高城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下的大客流評估和分析技術(shù)，有利于提高網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)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(wǎng)絡(luò)擁擠管理控制的決策水平，

3、為城市軌道交通應(yīng)急處置和危機(jī)響應(yīng)能力提供重要的理論奠基和技術(shù)手段?；诖耍疚膶ㄒ韵卵芯績?nèi)容:
　　(1)分析城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建城市軌道交通物理網(wǎng)絡(luò)模型，并對列車運(yùn)行組織進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上研究了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)下的時間依賴性特征。綜合線網(wǎng)分布形式和運(yùn)輸組織方案，建立具有時變性質(zhì)的時刻表擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，并構(gòu)建了時刻表擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)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(diào)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(jī)效用理論，構(gòu)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(yīng)學(xué)習(xí)行為，從理論上構(gòu)建了乘客出行自適應(yīng)學(xué)習(xí)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(yán)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(fèi)用的隨機(jī)用戶均衡關(guān)系，并提出了求解該模型的有效算法，依據(jù)模型計(jì)算客流在路網(wǎng)的分配情況并分析了影響客流分配結(jié)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?qū)崿F(xiàn)誤差為11.2％的客流分配計(jì)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(shù)和方法，采用自底向上的建模方法，結(jié)合乘客出行的路徑選擇行為和自適應(yīng)學(xué)習(xí)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(yīng)學(xué)習(xí)模型。通過構(gòu)建日變條件下的客流動態(tài)演化仿真模型，模擬和復(fù)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(diǎn)下的客流在日變條件下的網(wǎng)絡(luò)全出行決策過程。通過仿真實(shí)驗(yàn)分析和解釋城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流演化過程。在此基礎(chǔ)上，通過構(gòu)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(biāo)，研究網(wǎng)絡(luò)流量演化評估和網(wǎng)絡(luò)客流留乘延誤評估方法，從客流的空間擴(kuò)散和時間擴(kuò)展角度刻畫網(wǎng)絡(luò)客流的路網(wǎng)

7、傳播過程。通過算例解釋了網(wǎng)絡(luò)的演化機(jī)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(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律，研究了通過城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸供給能力調(diào)配和客運(yùn)需求管控的最優(yōu)化技術(shù)，通過構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力資源優(yōu)化模型和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)限流模型，提出了以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率最優(yōu)和能力利用最大化為目標(biāo)的客流擁塞疏導(dǎo)理論技術(shù)和方法體系。實(shí)例證明了模型在調(diào)配網(wǎng)絡(luò)運(yùn)能運(yùn)力資源，實(shí)現(xiàn)流量最優(yōu)化控制，疏導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)方面具有較高的理論價值和應(yīng)用意義。

8、>　　論文研究的主要創(chuàng)新點(diǎn)主要有:1）從客流分配角度提出了城市軌道交通時刻表擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，并基于該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了k短時變路徑搜索算法，包括雙層拓?fù)渥訄D的深度優(yōu)先的分支邊刪除算法和時刻表擴(kuò)展的遍歷算法。該算法相較既有算法降低了復(fù)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(wǎng)絡(luò)流量分配與路徑留乘時間的隨機(jī)均衡條件，并以留乘時間作為決策變量構(gòu)建了考慮列車容量限制條件下的客流隨機(jī)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(gòu)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)演化模型，基于客流微觀行為學(xué)，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(fù)雜的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的日變演化過程。4）構(gòu)建了基于進(jìn)站流率最高和區(qū)間運(yùn)力利用率最高的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)限流模型，并提出了區(qū)分空間和時間粒度