基于元胞自动机的城市轨道交通拥堵状态传播的仿真方法技术

本发明专利技术提供了一种基于元胞自动机的城市轨道交通拥堵状态传播的仿真方法。该方法包括：构建城市轨道交通仿真路网，基于城市轨道交通的AFC数据计算各站台元胞在仿真时间步长内的进站和出站人数，计算仿真时间步长内线路的输送能力；建立基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵传播模型；基于城市轨道交通大客流拥堵传播模型和仿真时间步长内线路的输送能力利用转换规则函数得到列车满载率，判断各车站站台和区间的拥堵状态。本发明专利技术对通勤大客流场景下城市轨道交通网络中车站和区间的拥堵传播过程进行仿真，加强对传播中的概率事件以及车站个体行为与变化的描述，为大客流场景下的网络运营状态分析、应急预案的制定等提供有效的技术手段。

【技术实现步骤摘要】
基于元胞自动机的城市轨道交通拥堵状态传播的仿真方法
本专利技术涉及轨道交通运营管理
，尤其涉及一种基于元胞自动机的城市轨道交通拥堵状态传播的仿真方法。
技术介绍
城市轨道交通运营逐步进入网络时代，网络规模效应使城市轨道交通对客流的吸引能力急剧增加，产生了大客流现象。目前，由通勤出行导致的城市轨道交通大客流拥堵已逐渐成为一种普遍化、常态化的现象，由于缺少对大客流危机产生和发展机理的科学认识，针对大客流危机问题仍缺乏有效的控制和处理手段。有关客流拥堵传播问题的研究最先出现在道路交通网络中。ChrisWright等提出理想栅格网络上由单一所瓶颈引起的交通拥挤传播模型，YMoreno等发现存在一个与网络拓扑结构相关的负荷临界值，Lubos发现网络上结点的自修复时间、拥堵延迟时间、内部噪声强度同样存在临界值，朱明皓、张毅媚等从经济学的角度出发，剖析城市道路交通拥堵的产生机理。吴建军等采用SIR(Susceptible-Infective-RemovalModel)模型、SEIR(Susceptible-Exposed-Infective-RemovalModel)模型研究小世界网络上交通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于元胞自动机的城市轨道交通拥堵状态传播的仿真方法，其特征在于，包括：构建城市轨道交通仿真路网，所述城市轨道交通仿真路网为多个站台元胞构成的元胞空间；设置仿真时间步长，基于城市轨道交通的AFC数据计算各站台元胞在所述仿真时间步长内的进站和出站人数，计算所述仿真时间步长内线路的输送能力；基于所述城市轨道交通仿真路网和所述各站台元胞在所述仿真时间步长内的进站和出站人数，建立基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵传播模型；基于所述城市轨道交通大客流拥堵传播模型和所述仿真时间步长内线路的输送能力利用转换规则函数得到列车满载率，判断各车站站台和区间的拥堵状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于元胞自动机的城市轨道交通拥堵状态传播的仿真方法，其特征在于，包括：构建城市轨道交通仿真路网，所述城市轨道交通仿真路网为多个站台元胞构成的元胞空间；设置仿真时间步长，基于城市轨道交通的AFC数据计算各站台元胞在所述仿真时间步长内的进站和出站人数，计算所述仿真时间步长内线路的输送能力；基于所述城市轨道交通仿真路网和所述各站台元胞在所述仿真时间步长内的进站和出站人数，建立基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵传播模型；基于所述城市轨道交通大客流拥堵传播模型和所述仿真时间步长内线路的输送能力利用转换规则函数得到列车满载率，判断各车站站台和区间的拥堵状态。2.根据权利要求1所述的基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵状态传播的仿真方法，其特征在于，所述的构建城市轨道交通仿真路网，所述城市轨道交通仿真路网为多个站台元胞构成的元胞空间，包括：G＝(V',E)，G为城市轨道交通路网客流传播网络，即为元胞空间，V'表示轨道交通网络中的站台集合，对于普通车站，将普通车站的上、下行分别视为两个独立的站台元胞，对于换乘车站，将每个换乘方向的换乘站台看做一个站台元胞，E为城市轨道交通网络中的有向边集合，有向边的方向即为列车的运行方向与拥堵传播的方向，对各个站台元胞进行编号。3.根据权利要求1所述的基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵状态传播的仿真方法，其特征在于，所述的设置仿真时间步长，基于城市轨道交通的AFC数据计算各站台元胞在所述仿真时间步长内的进站和出站人数，计算所述仿真时间步长内线路的输送能力，包括：设置仿真开始、结束时段，统计城市轨道交通网络中各线路的发车间隔，选取所有线路的最大发车间隔为仿真时间步长T0；根据时间步长划分时间区段，基于城市轨道交通系统的AFC数据库中特征日各时段的AFC数据，结合每条出行记录的起始站与终到站，通过数据库筛选功能获取并记录每个站台元胞在仿真时间步长内的进站和出站人数；计算线路在所述仿真时间步长内的输送能力S；S：线路的输送能力；S0：列车的承载能力；T：线路的发车间隔；T0：仿真时间步长。4.根据权利要求3所述的基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵状态传播的仿真方法，其特征在于，所述的基于所述城市轨道交通仿真路网和所述各站台元胞在所述仿真时间步长内的进站和出站人数，建立基于元胞自动机的城市轨道交通大客流拥堵传播模型，包括：用四元组(G,Q,V,f)表示城市轨道交通大客流拥堵传播模型，其中G表示元胞空间,Q表示元胞状态集合,V表示元胞邻域，f表示元胞状态的转换规则；1:元胞空间G＝(V',E)；2:元胞状态集合,定义元胞站台i在t时刻的状态向量为si(t)，表征元胞站台i的拥堵状态；3：元胞邻域，以元胞空间的邻接矩阵A定义各站台元胞的邻居关系，站台...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，肖文锦，韩宝明，尹浩东，赵鹏，李得伟，鲁放，周玮腾，王莹，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11