一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法技术

本发明专利技术公布了一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，所述方法首先分析综合枢纽轨道交通系统末班车时段的运营特征，调查末班车时段乘客的换乘特征、综合枢纽站的布局及列车时刻表，提出末班车时段乘客路径选择的主要影响因素；乘客换乘行为特性及换乘时间量化分析，定性分析综合枢纽内乘客到达换乘点的时空规律；优化地铁列车开行时刻表，通过相应的模型及求解算法，准确判断出综合枢纽末班车时段乘客的换乘需求及所需时间，更新优化现有的地铁列车开行时刻表。本发明专利技术以乘客总等待时间最小为目标，根据现有的地铁开车时刻方案，不改变车的数量的情况下优化地铁列车的开行时刻表，具有较快的计算速度和较好的求解效果。具有较快的计算速度和较好的求解效果。具有较快的计算速度和较好的求解效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法


[0001]本专利技术属于运筹优化领域，尤其涉及一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法。

技术介绍

[0002]由于城市轨道交通有着多方面的优势，受到中国城市居民的青睐。在城市的规模化发展过程中起到了不可或缺的作用。现如今，城市轨道交通发展越来越重视与各种其他交通方式衔接的程度。乘客选择换乘的机会变得更多。使用城市轨道交通出行的乘客数量持续增加。在许多城市中，很多线路已经展示出饱和或者是超饱和状态。在城市轨道交通中，可把一天的时间划分成不同时期。在每个时期，时刻表优化主要是为了优化某种指标，并找出最合理的解决办法。
[0003]换乘站的空间分布决定了乘客的走行路线。并且决定了地铁网络的连通程度。城市地铁网络并非24小时不间断运营。故而需要考虑夜间时段的列车衔接问题。在换乘站，一些乘客从一条线路换到另一条线路。而末班地铁列车通常是夜间乘客选择地铁列车的最后机会。为了解决这个换乘问题，末班车在换乘站的到达时间应该被很好地协调。否则，一些午夜乘客会错过末班车服务(即换乘地铁失败)，然后他们必须乘坐昂贵的出租车或长时间的午夜公交车才能回家。随着地铁网络的扩展，最后的列车问题变得越来越紧迫。乘客通常必须转移到其他线路以完成他们在网络中的旅行。所以，末班车的时刻表优化就变得非常重要。因为这意味着换乘的乘客搭上地铁的最后机会。研究综合枢纽末班车时段衔接方法，确保乘客从高铁列车上能成功搭乘末班地铁离开综合枢纽，这一问题具有很强的现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，旨在找到部分城市地铁网络线路的末班车的最佳发车时间。从而使更多的乘客能够以较短的换乘连接时间成功乘坐地铁末班车。此外，借助理想的末班车时刻表可以确保交通顺畅。简而言之，在有实际列车运行限制的情况下，通过最优地确定末班车从地铁网络中的出发的时间，按时准确地达到换乘站来解决枢纽内高铁和地铁末班车衔接的问题，在乘客到达密集的区段内，减少列车的开行间隔，在乘客到达较少的时间段内，增加列车的开行间隔，从而加大末班车的连接能力，较为快速的载走枢纽内的换乘乘客，减少乘客的换乘等待时间，减少枢纽内留存乘客，提高地铁的服务水平。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，它包括以下步骤：
[0007](1)分析综合枢纽轨道交通系统末班车时段的运营特征，调查末班车时段乘客的换乘特征、综合枢纽站的布局及列车时刻表，提出末班车时段乘客路径选择的主要影响因素；
[0008](2)乘客换乘行为特性及换乘时间量化分析，定性分析综合枢纽内乘客到达换乘点的时空规律；
[0009](3)优化地铁列车开行时刻表，通过相应的模型及求解算法，准确判断出综合枢纽末班车时段乘客的换乘需求及所需时间，更新优化现有的地铁列车开行时刻表。
[0010]所述步骤1中，对乘客走行行为、设施选择行为、排队行为特性、等候行为特性采用合适的方法调查分析，采集综合枢纽内的各类设施信息及列车时刻表，提出末班车时段乘客路径选择的主要影响因素。
[0011]所述步骤2中，明确综合枢纽乘客换乘时间的基本组成，确定换乘服务水平衡量指标，研究期望走行时间及拥挤延误的相关计算分析方法，构建综合枢纽内乘客换乘模型及地铁站处末班车乘客换乘衔接模型
[0012]所述步骤3中，基于换乘行为特性分析结果，构建乘客走行行为、设施选择行为及排队行为的刻画模型；明确换乘时间的构成，界定换乘服务水平，采用运筹领域中的动态规划方法，准确判断出综合枢纽末班车时段乘客的换乘需求及所需时间，帮助综合枢纽更新优化现有的地铁列车开行时刻表，帮助更多的乘客达到衔接换乘的目的，提升综合枢纽夜间时段的服务水平。
[0013]本专利技术具有以下优点：
[0014]1.本专利技术探讨了乘客在末班车时段的出行特征，分析乘客换乘可达性及可靠度的评价标准。结合乘客个体特征，分析了末班车时段乘客的心理特征及其对换乘步行速度及路径选择的影响。研究了末班车时段乘客进行路径选择的主要影响因素，可达性因素是最重要的因素。能否成功搭乘末班车对于乘客来说至关重要。
[0015]2.本专利技术构建了乘客换乘行为模型，现有的综合枢纽乘客换乘模型大都将夜间乘客的到达并换乘的过程假定为到达率恒定的泊松过程，服务台的服务率及服务台数在分析过程中也假定为定值，且乘客的到达换乘率严格小于服务台的服务率，这与实际的综合枢纽乘客换乘行为不符，本论文构建了乘客到达率，服务台服务率及服务台数均可随时间变化，允许出现过载状态的乘客排队行为模型，给出了合理的假设及具体的计算方式，具有很好的应用性质。
[0016]3.本专利技术采用基于动态规划的综合枢纽末班车衔接求解思想，以所有的乘客等待时间最少为目标，优化现有的地铁列车时刻表，在不改变列车数量的前提下，使乘客的换乘服务水平更高。通过动态规划顺推法得到最小的乘客等待时间，再通过动态规划逆推法得到最优的各个时间节点，使用DP方程求解算法可以使问题在很短时间内求解出最优解，具有很强的实用性。
附图说明
[0017]图1为基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法的基本流程图；
[0018]图2为乘客末班车时段换乘流线图；
[0019]图3为综合枢纽乘客换乘衔接拓扑图。
具体实施方式
[0020]以下将结合附图，对本专利技术的具体实施方案做详细说明：
[0021]一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，其具体步骤如图1所示，具体包括：
[0022]1)末班车时段乘客路径选择的影响因素：
[0023]综合枢纽夜间高铁到达之后，大量的乘客需要换乘离开综合枢纽，轨道交通能否在末班车时段很好的衔接高铁时刻表，使更多的乘客能乘坐地铁离开对于提高整个枢纽夜间时段的服务水平至关重要。末班车时段的换乘是路径能否可达的关键条件，若乘客从高铁下车之后未赶上枢纽站内的末班车，则换乘失败，路径也由可达变为不可达。不同乘客对待换乘末班车的心里不一致。由于城市轨道交通末班车时段具有路径可达的不确定性特征，不同风险倾向的乘客对于同一条路径的评价结果并不相同。追求“绝对可靠”路径的乘客，可能选择行程时间、换乘走行距离及等待时间都较长的绕行路径；而追求“冒险精神”的乘客，可能考虑选择不一定可靠但效益最大化的最短路径，所以需要对综合枢纽内的乘客换乘因素进行调查分析。
[0024](1)首先需要确定综合枢纽内换乘客流量数据，在乘客流密度较低的时候，从摄像机拍摄视频上观测乘客走形时的脚部位置，根据乘客脚部依次跨越观测区域边界的时间以及观测区域边界之间的距离推算乘客通过观测区域的平均速度，用观测区域内乘客数量除以该区域的面积可以得到观测区域内的乘客流密度。在乘客流密度较高时，在正对观测区域两条边界的位置各摆放一台型号相同的摄像机，用于同步拍摄，两台摄像机拍摄时的拍摄参数及拍摄角度(垂直于乘客行进方向)均一致，这样就可以用同一乘客依次出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分析综合枢纽轨道交通系统末班车时段的运营特征，调查末班车时段乘客的换乘特征、综合枢纽站的布局及列车时刻表，提出末班车时段乘客路径选择的主要影响因素；步骤2：乘客换乘行为特性及换乘时间量化分析，定性分析综合枢纽内乘客到达换乘点的时空规律；步骤3：优化地铁列车开行时刻表，通过相应的模型及求解算法，准确判断出综合枢纽末班车时段乘客的换乘需求及所需时间，更新优化现有的地铁列车开行时刻表。2.根据权利要求1所述的一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，其特征在于：所述步骤1中，对乘客走行行为、设施选择行为、排队行为特性、等候行为特性调查分析，利用摄像机拍摄视频记录观测区域乘客平均速度、乘客流密度，采用问卷调查的方式，确定乘客的候车时间数据及偏好，此外在进行拍摄的同时调查人员对到达的乘客进行抽样询问，抽样率不低于50％，当有85％以上被询问的乘客来自同一高铁车次时，认为该次拍摄得到的数据是有效的。3.根据权利要求1所述的一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，其特征在于：所述步骤2中，建立拓扑图表示综合枢纽内设施之间的联系，记第一个到达高铁站的乘客时刻为0，则所有乘客到达出站检票口的总时间与乘客总数呈对数关系，到达时刻的标准差σ与总人数呈线性关系，而且到达时刻的分布情况服从正态分布；单列车的乘客出站时刻的概率密度函数可表示为：其中μ是乘客到达时刻分布的均值，单位是s；在密集时间段不同车次的乘客到达情况可以视为正态分布的叠加，设定枢纽内换乘客流速度使用空间平均速度表示，可表示为：其中V代表乘客的空间平均速度；L代表乘客走的距离；ti代表第i位乘客走完这段路程需要的时间；N代表观测到的乘客总数；则乘客换乘过程所需时间可表示为其中T是代表乘客换乘所需的总时间；Ti是代表乘客走第i段路程所需时间，单位是s；Li是代表第i段路程的长度，单位是m；Vi是代表乘客走第i段路程的平均速度,单位是m/s。4.根据权利要求1所述的一种基于动态规划的综合枢纽末班车衔接方法，其特征在于：所述步骤3中，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：于滨，刘忠山，崔少华，薛勇杰，张力，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：