一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法技术

本发明专利技术属于运能匹配度分析领域，具体涉及一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法。所述方法包括：(1)分析并确定干线铁路到达旅客出行方式选择的影响因素；(2)构建决定旅客出行方式选择行为的广义费用函数，给出广义费用函数中各影响因素权重系数的计算方法；(3)计算城市内不同交通方式的客流分担率；(4)根据城市轨道交通列车在客运枢纽站处的运行情况以及换乘城市轨道交通列车旅客的实际出行OD需求构建枢纽站处不同城市轨道交通列车的运输能力计算模型；(5)分析干线铁路到达客流和城市轨道交通运能之间的匹配性，给出城市轨道交通列车开行方案调整建议。本发明专利技术所述方法能够用于干线铁路与城市轨道交通之间的运能匹配分析。

A calculation method of capacity matching degree between trunk railway and urban rail transit

【技术实现步骤摘要】
一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法
本专利技术属于运能匹配度分析
，具体涉及一种以换乘枢纽站干线铁路高峰时段客流到达情况为基础的干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法。
技术介绍
区域轨道交通是指该区域内所含的全部可供旅客出行选择的轨道交通方式，主要有：普速铁路、高速铁路、市域铁路、城际铁路和城市轨道交通。根据各交通方式服务范围的不同，将其分为干线铁路、市域铁路和城市轨道交通。干线铁路是服务于中心城市之间的客流，主要包括：普速铁路、高速铁路和城际铁路。关于广义出行费用，旅客总是倾向于选择对自身效用最大的方式出行，也即出行费用最小的方式，通过分析选择经济、快速、方便、舒适和安全这五个旅客出行的基本要求作为广义费用的主要影响因素。是确定城市内各交通方式客流分担率的基础。客流分担率，是指各交通方式分担到的客流量占整体客流量的比率。运输能力是指在指定时间内，某线路或某方向所能运载的总旅客数。运能匹配可以用于分析换乘方式间运输能力的协调程度。目前，运能匹配度计算方法主要用来解决在换乘枢纽站处同制式之间的运能不匹配情况，而针对不同制式间运能匹配度的研究较少，且在计算城市轨道交通的运输能力时很少考虑不同列车、不同线路在计算方式上存在的差异。现有运能匹配度计算方法：(1)主要用于分析同制式之间的运能匹配性，对不同制式之间的运能匹配性分析较少；(2)已有的对干线铁路和城市轨道交通之间运能匹配性的研究，缺少对换乘客流的实际OD需求的分析；(3)在计算城市轨道交通的运输能力时，主要考虑列车发车间隔、定员人数、满载率和编组数。对不同线路、不同列车之间的差异性研究较少。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法，综合考虑了城市内各交通运输方式客流分担率的确定方法、干线铁路到达旅客在到达换乘枢纽站后的实际OD出行需求、干线铁路衔接的不同地铁线路的不同的运输能力计算方式之间的差异以及干线铁路与城市轨道交通之间运能匹配性分析流程。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法，所述方法包括：(1)分析影响旅客交通方式选择的因素，将旅客交通方式选择影响因素进行量化分析，基于各影响因素构建旅客广义出行费用函数，通过调查数据拟合得到广义出行费用函数中的各影响因素的权重系数；(2)计算城市内各交通方式的广义出行费用，并确定各交通方式的客流分担率；(3)根据不同城市轨道交通列车在与干线铁路客运枢纽站衔接的地铁站处的运行状况的不同，将在与干线铁路客运枢纽站衔接的地铁站处的城市轨道交通列车分为始发列车、途径列车和终到列车；分别构建始发列车、途径列车和终到列车三种列车运输能力的计算模型；在构建三种列车运输能力的计算模型时，考虑干线铁路到达旅客在换乘站选择城市轨道交通时的实际OD需求；(4)分析干线铁路与城市轨道交通在换乘枢纽站处的运能匹配性；(5)根据运能匹配性分析结果，给出城市轨道交通列车开行方案调整建议。进一步地，步骤(1)中，基于各影响因素构建的旅客广义出行费用函数为：Vi＝(θ1Ei+θ2Fi*V(T)+θ3Ci*V(T)+θ4Ki)*Si式中：Vi为第i种交通方式的广义出行费用，城市内的旅客交通方式包括地铁、公交、出租车、私家车和自行车，i＝1,2,…,5；Ei为第i种交通方式的经济性指标，Ei＝Ri*Li，Ri为第i种交通方式的运价率，Li为第i种交通方式的运行里程；Fi为第i种交通方式的快速性指标，Li为第i种交通方式的运行距离，Vi为第i种交通方式的平均运行速度；Ci为第i种交通方式的方便性指标，Ci＝(ti+wi)，ti为第i种交通方式的走行时间，wi为第i种交通方式的等待时间；Ki为第i种交通方式的舒适性指标，Ki＝Ji*10％，Ji为第i种交通方式的票价；Si为第i种交通方式的安全性指标，与伤亡事故率成反比例变化，根据历年的伤亡事故统计资料，确定Si的取值，Si∈[0,1]；由于各交通方式的伤亡事故率都很低，因此各交通方式的安全性水平比较接近，故很难对各交通方式的安全性进行排序并量化为费用。根据历年对各交通方式伤亡事故的统计资料可知：轨道交通的安全性要优于公路的安全性，但公路上的不同交通方式间基本无差别，为方便计算，在本专利技术中规定：轨道交通的安全性取值为0.99，公路的安全性取值为0.8。轨道交通即指地铁，公路交通包括：公交、私家车、出租车和自行车；V(T)为时间价值，θ1、θ2、θ3、θ4分别为经济性指标、快速性指标、方便性指标和舒适性指标的权重系数。进一步地，权重系数θ1、θ2、θ3、θ4是基于大量调查数据拟合获得，具体的确定方法为：(1)构建各评价因素和评价对象的判断矩阵并进行归一化处理：所述评价对象是指所研究的干线铁路客运枢纽站所在的城市；将干线铁路客运枢纽站所在城市根据经济发展情况划分为n个区域，影响旅客出行方式选择的影响因素个数为m；求各区域内包含的所有城市内交通方式在各影响因素下指标值的均值，得到如下的原始数据矩阵：其中，影响旅客出行方式选择的各因素的取值分别用各因素的量化指标来表示。量化指标包括：经济性指标、快速性指标、方便性指标和舒适性指标，分别对应各影响因素。其中：k为第k个影响旅客交通方式选择的因素；k＝1,2…..m；j为干线铁路客运枢纽站所在城市的第j个区域；j＝1,2…..n；xkj为第k个影响旅客交通方式选择的因素在城市第j个区域内的各交通方式指标值的均值；xmn为第m个影响旅客交通方式选择的因素在该城市第n个区域内的各交通方式指标值的均值；X为影响旅客交通方式选择的各因素在干线铁路客运枢纽站所在城市各区域内的各交通方式指标值的均值所构成的矩阵；对小者为优的成本性指标而言，标准化过程为：rkj为指标值xkj所对应的标准值；标准化后得矩阵：R为将矩阵X进行标准化之后得到的标准矩阵；rmn为将指标值xmn进行标准化之后得到的标准值；(2)定义熵定义第k个影响因素的熵Hk为：式中：fkj为第k个影响因素在第j个区域内取值的标准值占所有区域标准值之和的比率；(3)定义熵权定义并将得到各个影响因素的熵后，每个影响因素的熵权wk如下式计算：式中，0≤wk≤1，所述影响因素包括：经济性指标、快速性指标、便利性指标和舒适性指标，故m＝4；各影响因素的权重系数分别为：θ1＝w1，θ2＝w2，θ3＝w3，θ4＝w4。进一步地，步骤(2)中，客流分担率计算法为：对于城市内的Ω种运输方式，运用logit模型，计算出在干线铁路客运枢纽站处换乘市内交通运输方式的客流分担率Pi，其中，i＝1,2,3…Ω，Ω为城市内交通方式的总个数；即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法，其特征在于，所述方法包括：/n(1)分析影响旅客交通方式选择的因素，将旅客交通方式选择影响因素进行量化分析，基于各影响因素构建旅客广义出行费用函数，通过调查数据拟合得到广义出行费用函数中的各影响因素的权重系数；/n(2)计算城市内各交通方式的广义出行费用，并确定各交通方式的客流分担率；/n(3)根据不同城市轨道交通列车在与干线铁路客运枢纽站衔接的地铁站处的运行状况的不同，将在与干线铁路客运枢纽站衔接的地铁站处的城市轨道交通列车分为始发列车、途径列车和终到列车；分别构建始发列车、途径列车和终到列车三种列车运输能力的计算模型；在构建三种列车运输能力的计算模型时，考虑干线铁路到达旅客在换乘站选择城市轨道交通时的实际OD需求；/n(4)分析干线铁路与城市轨道交通在换乘枢纽站处的运能匹配性；/n(5)根据运能匹配性分析结果，给出城市轨道交通列车开行方案调整建议。/n

【技术特征摘要】
1.一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)分析影响旅客交通方式选择的因素，将旅客交通方式选择影响因素进行量化分析，基于各影响因素构建旅客广义出行费用函数，通过调查数据拟合得到广义出行费用函数中的各影响因素的权重系数；
(2)计算城市内各交通方式的广义出行费用，并确定各交通方式的客流分担率；
(3)根据不同城市轨道交通列车在与干线铁路客运枢纽站衔接的地铁站处的运行状况的不同，将在与干线铁路客运枢纽站衔接的地铁站处的城市轨道交通列车分为始发列车、途径列车和终到列车；分别构建始发列车、途径列车和终到列车三种列车运输能力的计算模型；在构建三种列车运输能力的计算模型时，考虑干线铁路到达旅客在换乘站选择城市轨道交通时的实际OD需求；
(4)分析干线铁路与城市轨道交通在换乘枢纽站处的运能匹配性；
(5)根据运能匹配性分析结果，给出城市轨道交通列车开行方案调整建议。


2.根据权利要求1所述一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法，其特征在于，步骤(1)中，基于各影响因素构建的旅客广义出行费用函数为：
Vi＝(θ1Ei+θ2Fi*V(T)+θ3Ci*V(T)+θ4Ki)*Si
式中：Vi为第i种交通方式的广义出行费用，城市内的旅客交通方式包括地铁、公交、出租车、私家车和自行车，i＝1,2,…,5；
Ei为第i种交通方式的经济性指标，Ei＝Ri*Li，Ri为第i种交通方式的运价率，Li为第i种交通方式的运行里程；
Fi为第i种交通方式的快速性指标，Li为第i种交通方式的运行距离，Vi为第i种交通方式的平均运行速度；
Ci为第i种交通方式的方便性指标，Ci＝(ti+wi)，ti为第i种交通方式的走行时间，wi为第i种交通方式的等待时间；
Ki为第i种交通方式的舒适性指标，Ki＝Ji*10％，Ji为第i种交通方式的票价；
Si为第i种交通方式的安全性指标，与伤亡事故率成反比例变化，根据历年的伤亡事故统计资料，确定Si的取值，Si∈[0,1]；
V(T)为时间价值，
θ1、θ2、θ3、θ4分别为经济性指标、快速性指标、方便性指标和舒适性指标的权重系数。


3.根据权利要求2所述一种干线铁路与城市轨道交通运能匹配度计算方法，其特征在于，权重系数θ1、θ2、θ3、θ4是基于大量调查数据拟合获得，具体的确定方法为：
(1)构建各评价因素和评价对象的判断矩阵并进行归一化处理：所述评价对象是指所研究的干线铁路客运枢纽站所在的城市；
将干线铁路客运枢纽站所在城市根据经济发展情况划分为n个区域，影响旅客出行方式选择的影响因素个数为m；求各区域内包含的所有城市内交通方式在各影响因素下指标值的均值，得到如下的原始数据矩阵：



其中：k为第k个影响旅客交通方式选择的因素；k＝1,2…..m；
j为干线铁路客运枢纽站所在城市的第j个区域；j＝1,2…..n；
xkj为第k个影响旅客交通方式选择的因素在城市第j个区域内的各交通方式指标值的均值；
xmn为第m个影响旅客交通方式选择的因素在该城市第n个区域内的各交通方式指标值的均值；
X为影响旅客交通方式选择的各因素在干线铁路客运枢纽站所在城市各区域内的各交通方式指标值的均值所构成的矩阵；
对小者为优的成本性指标而言，标准化过程为：



rkj为指标值xkj所对应的标准值；
标准化后得矩阵：



R为将矩阵X进行标准化之后得到的标准矩阵；
rmn为将指标值xmn进行标准化之后得到的标准值；
(2)定义熵
定义第k个影响因素的熵Hk为：



式中：
fkj为第k个影响因素在第j个区域内取值的标准值占所有区域标准值之和的比率；
(3)定义熵权
定义并将得到各个影响因素的熵后，每个影响因素的熵权wk如下式计算：



式中，0≤wk≤1，
所述影响因素包括：经济...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕红霞，倪少权，赖文静，陈钉均，潘金山，张杰，吕苗苗，李雪婷，陈韬，郭秀云，张慧，廖常宇，谢春，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51