一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法技术

本发明专利技术公开了一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法，首先，判别地铁服务能力瓶颈区段，在一定服务水平条件下，测算地铁运输能力和断面客流，以断面客流量与运输能力的比值作为地铁服务能力瓶颈区段的判别标准。其次，以地铁站点作为地面公交大站快线的备选停靠站点。最后，考虑站点数、线路长度、载客能力的约束，利用遗传算法确定地面公交大站快线服务停靠的站点，使得地铁服务能力瓶颈区段的客流断面饱和度平均值最小。设置地面公交大站快线是调控地铁服务能力瓶颈区段供求状态的一种策略，本发明专利技术能有效地分担地铁服务能力瓶颈区段的客流，缓解地铁服务能力瓶颈区段的供求矛盾。

An express station layout method of subway service capacity bottleneck section based on recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法
本专利技术涉及城市公共交通规划
，特别是一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的加快，城市人口与工作岗位迅速增加，交通出行量也随之大幅提升。地铁具有速度快、容量大、准点、可靠等优势，越来越受到各大城市的青睐，成为了城市居民首选的公共交通出行方式。然而随着城市规模和出行需求量的不断扩大，在地铁运营过程中，存在着高峰时段某些线路断面客流过大问题，地铁网络运输能力无法满足客流需求，使得地铁网络中形成了服务能力瓶颈。瓶颈的形成降低了地铁的运营效率，同时也严重影响乘客的出行体验。国内外在地铁服务能力瓶颈识别、地铁客流特性分析、地铁运输能力加强及地面常规公交系统调整等方面都取得了丰富的研究成果，但现有的技术研究仅仅针对如何识别地铁服务能力瓶颈及揭示其产生的原因，或者仅仅从地面常规公交的调整、定制公交及需求响应公交、公共自行车等方面完善公交系统。目前还缺乏针对地铁服务能力瓶颈区段过饱和客流疏解的有效方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法，本专利技术建立在识别地铁交通瓶颈区段的基础上，针对疏解过饱和地铁客流，以大站快线配置、网络客流分配、遗传算法为技术手段，使之向地面公交转移，实现客流在公交网络中的均衡分布。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法，包括以下步骤：步骤1、采集地铁网络相关信息，地铁网络相关信息包括服务水平、地铁列车编组、定员数、高峰发车间隔和地铁刷卡数据；步骤2、判别地铁服务能力瓶颈区段，具体如下：2.1、给定服务水平等级，确定在该服务水平等级条件下地铁线路的运输能力；2.2、测算地铁网络的断面客流量：提取地铁刷卡记录OD并导入数据库，将进站出行记录与出站出行记录相匹配，得到乘客的出行记录，计算OD出行表；利用CAD构建地铁网络模型，每个站点划分成一个交通小区；基于Wardrop第一原理，根据OD出行表，将客流分配到地铁网络，即得到地铁网络的断面客流量；2.3、计算各区段内断面客流量与运输能力的比值，该比值即为断面饱和度μi，μi＝v/C，其中，v为单位时间内的断面客流量，C为单位时间内的地铁线路的运输能力，当断面饱和度大于1.0时即为瓶颈区段；步骤3、确定大站快线的备选停靠站点和出行需求集合；3.1、瓶颈区段大站快线的备选停靠站点为V＝{1,2，...，s}，其中，s为地铁网络中站点的个数；3.2、出行需求集合为N＝{qij,i,j∈V}，其中，qij为第i个站点到第j个站点的需求量；步骤4、利用遗传算法，求解当地铁服务瓶颈区段的客流断面饱和度均值Z最小时，在瓶颈区段大站快线的备选停靠站点V中所选择的站点，这些站点即为大站快线的布设站点；步骤5、当大站快线线路连接的最大节点总数B值给定时，通过步骤4确定大站快线的布设站点，计算在不同乘客乘坐地铁的偏好系数k值条件下，k≥1,k∈R，R为实数，设置大站快线并布设相应站点前后，地铁瓶颈区段乘坐地铁客流量Dij，乘坐大站快线客流量dij及客流断面饱和度均值Z，比较大站快线实施前后的Dij，以检验大站快线对地铁瓶颈区段的客流分担效果。作为本专利技术所述的一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法进一步优化方案，步骤2.1中，给定服务水平等级，确定在该服务水平等级条件下，地铁线路的运输能力；C＝mnc车c车＝3600/h其中，c车为线路通行能力，即单位时间内能通行的最大列车数，h为列车最小行车间隔，C为单位时间内的地铁线路的运输能力，m为列车编组数，n为车辆定员数。作为本专利技术所述的一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法进一步优化方案，步骤4中，瓶颈区段的客流断面饱和度均值计算方法为：γi是用于判别第i个站点处是否为瓶颈区段的判别参数，若为瓶颈区段，则γi＝1，若为非瓶颈区段，则γi＝0；计算瓶颈区段的客流断面饱和度均值的约束条件为：(1)节点约束：B为自然数，B为大站快线线路连接的最大节点总数，δi是用于判别第i个站点是否为大站快线停靠站点判别参数，若第i个站点为大站快线停靠站点，则δi＝1，若第i个站点不是大站快线停靠站点，则δi＝0；(2)线路长度约束：lmin≤l≤lmax，其中，l为线路长度，lmin为最小线路开行长度，lmax为最大线路开行长度；(3)载客能力约束：即其中，dij为从第i个站点到第j个站点乘坐大站快线的客流量，mij为由第i个站点开往第j个站点的大站快线配车数，ω为每辆车的最大载客量，βij为第i个站点到第j个站点有向线路判别参数；若δiδj＝1且大站快线中第i个站点的访问顺序αi先于第j个站点的访问顺序αj时，则βij＝1，否则βij＝0；δj是用于判别第j个站点是否为大站快线停靠站点判别参数。作为本专利技术所述的一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法进一步优化方案，步骤5中乘坐地铁客流量：Dij＝qij×Φ；地铁客流分配系数：其中，Tij为地铁从第i个站点到第j个站点的时间，tij为大站快线从第i个站点到第j个站点的实际出行时间。作为本专利技术所述的一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法进一步优化方案，步骤5中乘坐大站快线客流量：大站快线客流分配系数：其中，Tij为地铁从第i个站点到第j个站点的时间，tij为大站快线从第i个站点到第j个站点的实际出行时间。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术根据地铁运输能力和乘客刷卡数据确定了地铁服务能力瓶颈区段的识别方法，并在此基础上，针对过饱和客流，以客流分担为目标，利用遗传算法确定了地面公交大站快线的站点布设方法，有效地将地铁拥挤区段客流向地面公交转移，提高地铁运行效率，改善乘客出行体验，促进公共交通网络的一体化、系统化发展。附图说明图1是本专利技术方法的流程图。图2是南京地铁网络客流分配结果示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：图1所示为基于地铁瓶颈区段识别的大站快线布设方法总体流程图。下面结合图1对本专利技术作进一步的说明。基于地铁瓶颈区段识别的大站快线布设方法，该方法主要包含以下5个步骤：步骤1，采集地铁网络相关信息。包括：地铁服务水平、地铁车辆编组、定员数、高峰发车间隔、地铁刷卡数据。其中，不同的地铁服务水平对应不同的列车定员数n；地铁车辆编组数为m；高峰发车间隔为h；地铁刷卡数据包括刷卡时间、线路ID、站点ID、逻辑ID、交易类型、交易额、余额、卡类型、卡物理ID、卡铭刻ID等10个字段，数据以ctl文件格式存储。步骤2，判别地铁服务能力瓶颈区段，具体步骤包括：2.1、给定服务水平等级，在该服务水平等级条件下，地铁线路的运输能力：C＝mnc车c车＝3600/h其中，c车为线路通行能力，即单位时间内能通行的最大列车数(辆)，h为列车最小行车间隔(s)，C为单位时间内的运输能力，m为列车编组数，n为车辆定员数；2.2、测算地铁网络的断面客流量：提取地铁刷卡记录OD并导入数据库，通过SQL对数据进行筛选与匹配，得到给定时间段内的所有出行记录，将乘客出行记录本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集地铁网络相关信息，地铁网络相关信息包括服务水平、地铁列车编组、定员数、高峰发车间隔和地铁刷卡数据；步骤2、判别地铁服务能力瓶颈区段，具体如下：2.1、给定服务水平等级，确定在该服务水平等级条件下地铁线路的运输能力；2.2、测算地铁网络的断面客流量：提取地铁刷卡记录OD并导入数据库，将进站出行记录与出站出行记录相匹配，得到乘客的出行记录，计算OD出行表；利用CAD构建地铁网络模型，每个站点划分成一个交通小区；基于Wardrop第一原理，根据OD出行表，将客流分配到地铁网络，即得到地铁网络的断面客流量；2.3、计算各区段内断面客流量与运输能力的比值，该比值即为断面饱和度μi，μi＝v/C，其中，v为单位时间内的断面客流量，C为单位时间内的地铁线路的运输能力，当断面饱和度大于1.0时即为瓶颈区段；步骤3、确定大站快线的备选停靠站点和出行需求集合；3.1、瓶颈区段大站快线的备选停靠站点为V＝{1,2，...，s}，其中，s为地铁网络中站点的个数；3.2、出行需求集合为N＝{qij,i,j∈V}，其中，qij为第i个站点到第j个站点的需求量；步骤4、利用遗传算法，求解当地铁服务瓶颈区段的客流断面饱和度均值Z最小时，在瓶颈区段大站快线的备选停靠站点V中所选择的站点，这些站点即为大站快线的布设站点；步骤5、当大站快线线路连接的最大节点总数B值给定时，通过步骤4确定大站快线的布设站点，计算在不同乘客乘坐地铁的偏好系数k值条件下，k≥1,k∈R，R为实数，设置大站快线并布设相应站点前后，地铁瓶颈区段乘坐地铁客流量Dij，乘坐大站快线客流量dij及客流断面饱和度均值Z，比较大站快线实施前后的Dij，以检验大站快线对地铁瓶颈区段的客流分担效果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集地铁网络相关信息，地铁网络相关信息包括服务水平、地铁列车编组、定员数、高峰发车间隔和地铁刷卡数据；步骤2、判别地铁服务能力瓶颈区段，具体如下：2.1、给定服务水平等级，确定在该服务水平等级条件下地铁线路的运输能力；2.2、测算地铁网络的断面客流量：提取地铁刷卡记录OD并导入数据库，将进站出行记录与出站出行记录相匹配，得到乘客的出行记录，计算OD出行表；利用CAD构建地铁网络模型，每个站点划分成一个交通小区；基于Wardrop第一原理，根据OD出行表，将客流分配到地铁网络，即得到地铁网络的断面客流量；2.3、计算各区段内断面客流量与运输能力的比值，该比值即为断面饱和度μi，μi＝v/C，其中，v为单位时间内的断面客流量，C为单位时间内的地铁线路的运输能力，当断面饱和度大于1.0时即为瓶颈区段；步骤3、确定大站快线的备选停靠站点和出行需求集合；3.1、瓶颈区段大站快线的备选停靠站点为V＝{1,2，...，s}，其中，s为地铁网络中站点的个数；3.2、出行需求集合为N＝{qij,i,j∈V}，其中，qij为第i个站点到第j个站点的需求量；步骤4、利用遗传算法，求解当地铁服务瓶颈区段的客流断面饱和度均值Z最小时，在瓶颈区段大站快线的备选停靠站点V中所选择的站点，这些站点即为大站快线的布设站点；步骤5、当大站快线线路连接的最大节点总数B值给定时，通过步骤4确定大站快线的布设站点，计算在不同乘客乘坐地铁的偏好系数k值条件下，k≥1,k∈R，R为实数，设置大站快线并布设相应站点前后，地铁瓶颈区段乘坐地铁客流量Dij，乘坐大站快线客流量dij及客流断面饱和度均值Z，比较大站快线实施前后的Dij，以检验大站快线对地铁瓶颈区段的客流分担效果。2.根据权利要求1所述的一种基于地铁服务能力瓶颈区段识别的大站快线布设方法，其特征在于，步骤2.1中，给定服务水平等级，确定在该服务水平等级条件下，地...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学武，王海啸，孙嘉，陈景旭，李海波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32