本文關(guān)鍵詞：城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流調(diào)控方法

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【摘要】：城市軌道交通以其快捷、準(zhǔn)時(shí)、安全、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),吸引和承載了越來越多的客流。因?yàn)槁肪W(wǎng)供給能力無法滿足出行需求,帶來網(wǎng)絡(luò)客流時(shí)空分布不合理,出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)頂D、出行延誤、出行不可達(dá)等現(xiàn)象,降低乘客出行質(zhì)量和路網(wǎng)服務(wù)水平。針對(duì)這些供需矛盾問題,本文提出客流調(diào)控方法,通過調(diào)節(jié)供需,改善客流分布,優(yōu)化供需匹配,提高路網(wǎng)服務(wù)水平和乘客出行質(zhì)量。圍繞城市軌道交通客流調(diào)控的理論與方法,本文主要完成了以下研究內(nèi)容：(1)城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建與分析總結(jié)城市軌道交通物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、列車運(yùn)行計(jì)劃、以及乘客出行特征,構(gòu)建由供給子網(wǎng)、需求子網(wǎng)和客流分布子網(wǎng)組成的城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò),刻畫網(wǎng)絡(luò)要素及其層次結(jié)構(gòu),給出運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的形式化描述。并分析運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)供給時(shí)空配置特征、供需匹配帶來的客流產(chǎn)生與流轉(zhuǎn)、剩余能力變化與出行調(diào)整。(2)城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)客流調(diào)控框架與方法概述總結(jié)供需匹配矛盾的一般性體現(xiàn),包括：客流擁擠、流轉(zhuǎn)停滯和流轉(zhuǎn)中斷；提煉出客流超限、超長延誤和出行不可達(dá)三種典型矛盾；分析矛盾成因,包括供給能力時(shí)空配置與出行需求分布不一致,以及乘客對(duì)路網(wǎng)剩余承載能力信息無法準(zhǔn)確掌握。據(jù)此,提出城市軌道交通客流調(diào)控框架及其對(duì)應(yīng)的調(diào)控方法。客流調(diào)控方法包括列車運(yùn)行計(jì)劃優(yōu)化、路網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)調(diào)整和運(yùn)營信息傳遞,其中通過微觀車站運(yùn)營調(diào)整來限制客流的方式即客流控制,通過運(yùn)營狀態(tài)信息傳遞的方式調(diào)節(jié)出行,即客流誘導(dǎo)。從客流調(diào)控瓶頸入手,重點(diǎn)分析容量約束下的客流控制與面向可達(dá)性的客流誘導(dǎo),例證兩種方法的必要性,及其對(duì)應(yīng)的調(diào)控策略。(3)容量約束下的網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制模型構(gòu)建與求解考慮候車節(jié)點(diǎn)容量、列車容量、列車時(shí)刻表、出行需求等約束,構(gòu)建以乘客平均延誤時(shí)間和個(gè)體最大延誤時(shí)間最小為目標(biāo)的流入客流協(xié)同控制模型；提出以粒子群算法為基礎(chǔ)、考慮客流超限與超長延誤來源的啟發(fā)式求解方法；求解中的需求加載既考慮了靜態(tài)隨機(jī)路徑選擇,又考慮了路網(wǎng)動(dòng)態(tài)均衡配流,以仿真的方式加載需求并求解適應(yīng)度；進(jìn)行了流入客流控制實(shí)驗(yàn),分析對(duì)比了控制前后路網(wǎng)客流的延誤程度,說明了均衡配流、客流控制對(duì)容量沖突消解起到的積極作用,驗(yàn)證了模型和算法的有效性。(4)面向可達(dá)性的客流誘導(dǎo)模型構(gòu)建與求解給出供給網(wǎng)絡(luò)約束和出行需求驅(qū)動(dòng)下的可達(dá)性誘導(dǎo)模型框架與誘導(dǎo)信息集合；提出求解最晚出發(fā)時(shí)間、最優(yōu)可達(dá)路徑和K最優(yōu)可達(dá)路徑的算法。以北京城市軌道交通路網(wǎng)為背景,選取實(shí)際運(yùn)營的列車運(yùn)行計(jì)劃,實(shí)驗(yàn)分析出行動(dòng)態(tài)可達(dá)性,以及客流誘導(dǎo)信息發(fā)布的變化,并討論了可達(dá)性信息發(fā)布對(duì)出行需求調(diào)控的有效性。通過本文的研究取得了如下創(chuàng)新性成果：(1)構(gòu)建了能夠反映城市軌道交通路網(wǎng)供給能力、出行需求、以及供需匹配的多層次、多屬性運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)模型。(2)歸納了容量約束下的客流超限、需求耦合帶來的超長延誤和時(shí)間約束下的出行不可達(dá)三類典型供需矛盾,挖掘矛盾成因,并據(jù)此提出城市軌道交通客流調(diào)控框架。(3)分析證明了為保障換乘站候車節(jié)點(diǎn)滿足安全容量約束,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制的必要性：提出了考慮候車節(jié)點(diǎn)容量約束的網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制模型以及考慮客流流入影響的求解方法。(4)從換乘銜接角度,分析證明城市軌道交通出行不可達(dá)這一現(xiàn)象存在的普遍性與必然性,以及可達(dá)性誘導(dǎo)的必要性,并構(gòu)建面向可達(dá)性的客流誘導(dǎo)模型。本文以城市軌道交通乘客出行需求與路網(wǎng)供給之間的關(guān)系與矛盾為契入點(diǎn),提出城市軌道交通客流調(diào)控理論,構(gòu)建客流調(diào)控框架,討論客流調(diào)控方法,給出運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)約束下的路網(wǎng)客流協(xié)同控制模型和可達(dá)性誘導(dǎo)模型,并進(jìn)行模型求解與實(shí)驗(yàn)分析,為優(yōu)化供需匹配,消解典型供需矛盾,提供解決方法,為提高路網(wǎng)的安全、效率與服務(wù)質(zhì)量提供理論的參考與支撐,也為客流調(diào)控的理論研究與工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：城市軌道交通 客流調(diào)控 運(yùn)營網(wǎng)絡(luò) 客流控制 客流誘導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U293.13
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 緒論14-32
• 1.1 研究背景及意義14-16
• 1.1.1 論文研究背景14-15
• 1.1.2 研究目的和意義15-16
• 1.2 研究內(nèi)容16
• 1.3 國內(nèi)外研究文獻(xiàn)綜述16-29
• 1.3.1 交通網(wǎng)絡(luò)模型相關(guān)研究16-20
• 1.3.2 路徑選擇與客流分配相關(guān)研究20-24
• 1.3.3 客流調(diào)控相關(guān)研究24-28
• 1.3.4 研究現(xiàn)狀評(píng)述28-29
• 1.4 技術(shù)路線與論文結(jié)構(gòu)29-32
• 1.4.1 技術(shù)路線29-30
• 1.4.2 論文結(jié)構(gòu)30-32
• 2 城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建與分析32-56
• 2.1 城市軌道交通路網(wǎng)分析32-34
• 2.1.1 城市軌道交通物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)32-33
• 2.1.2 列車運(yùn)行計(jì)劃33-34
• 2.2 乘客出行分析34-40
• 2.2.1 出行需求34-35
• 2.2.2 出行環(huán)節(jié)35-36
• 2.2.3 出行的約束條件36-37
• 2.2.4 出行選擇37-40
• 2.3 城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建40-48
• 2.3.1 已有網(wǎng)絡(luò)模型分析40
• 2.3.2 城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成40-41
• 2.3.3 運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)基本要素41-43
• 2.3.4 運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)43-44
• 2.3.5 運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)描述44-48
• 2.4 城市軌道交通運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)供需匹配過程48-55
• 2.4.1 運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的供給時(shí)空配置49-50
• 2.4.2 客流的產(chǎn)生與流轉(zhuǎn)50-52
• 2.4.3 網(wǎng)絡(luò)剩余承載能力與出行調(diào)整52-55
• 2.5 本章小結(jié)55-56
• 3 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流調(diào)控框架與方法概述56-78
• 3.1 運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)供需匹配矛盾56-61
• 3.1.1 供需矛盾體現(xiàn)56-57
• 3.1.2 典型供需矛盾57-59
• 3.1.3 矛盾成因分析59-61
• 3.2 客流調(diào)控框架61-62
• 3.3 客流調(diào)控方法概述62-64
• 3.3.1 供給調(diào)控62-63
• 3.3.2 需求調(diào)控63-64
• 3.3.3 供需協(xié)同調(diào)控64
• 3.4 客流調(diào)控的瓶頸問題64-76
• 3.4.1 客流調(diào)控的瓶頸問題概述64-65
• 3.4.2 容量約束下的客流控制65-69
• 3.4.3 面向可達(dá)性的客流誘導(dǎo)69-76
• 3.5 小結(jié)76-78
• 4 容量約束下的網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制模型與求解78-104
• 4.1 網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制模型78-83
• 4.1.1 已有的網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制模型分析78-80
• 4.1.2 客流控制的目標(biāo)與評(píng)價(jià)指標(biāo)80-82
• 4.1.3 容量約束下的網(wǎng)絡(luò)流入客流協(xié)同控制模型82-83
• 4.2 求解方法83-92
• 4.2.1 求解方法概述83-84
• 4.2.2 啟發(fā)式的解空間篩濾規(guī)則84-85
• 4.2.3 考慮約束的粒子群求解方法85-88
• 4.2.4 仿真推演與需求加載88-92
• 4.3 實(shí)驗(yàn)分析92-102
• 4.3.1 不分方向流入客流控制實(shí)驗(yàn)92-95
• 4.3.2 分方向流入客流控制實(shí)驗(yàn)95-98
• 4.3.3 實(shí)證分析98-102
• 4.4 本章小結(jié)102-104
• 5 面向可達(dá)性的客流誘導(dǎo)模型與求解104-126
• 5.1 面向可達(dá)性的客流誘導(dǎo)模型104-105
• 5.2 OD動(dòng)態(tài)可達(dá)性計(jì)算方法105-109
• 5.2.1 最晚可達(dá)時(shí)間計(jì)算方法105-107
• 5.2.2 最優(yōu)可達(dá)路徑計(jì)算方法107-109
• 5.3 時(shí)刻表約束的K短路徑計(jì)算方法109-118
• 5.3.1 K短路計(jì)算方法109
• 5.3.2 相關(guān)定義和概念109-112
• 5.3.3 查找K短路的關(guān)鍵步驟112-114
• 5.3.4 求解K短路徑的標(biāo)號(hào)設(shè)定算法114-117
• 5.3.5 考慮換乘時(shí)間的K短可達(dá)路徑117-118
• 5.4 實(shí)驗(yàn)分析118-124
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)概述118-119
• 5.4.2 動(dòng)態(tài)可達(dá)性的存在驗(yàn)證119-121
• 5.4.3 可達(dá)性信息傳遞示例121-122
• 5.4.4 可達(dá)性誘導(dǎo)調(diào)控效果討論122-124
• 5.5 本章小結(jié)124-126
• 6 結(jié)論與展望126-130
• 6.1 研究內(nèi)容及結(jié)論126-127
• 6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)127
• 6.3 論文不足與未來研究方向127-130
• 參考文獻(xiàn)130-138
• 附錄A 粒子群算法主程序138-145
• 附錄B 客流分配算法主程序145-147
• 附錄C 客流超限與超長延誤來源計(jì)算主程序147-153
• 附錄D 基于可達(dá)性的客流誘導(dǎo)算法應(yīng)用的系統(tǒng)界面153-154
• 作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果154-158
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集158

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