基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建与应用制造技术

本申请公开了一种基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建与应用，旨在解决公交线路性评价难以做到完善、客观、准确的技术问题。本申请主要包括构建受异常情况影响的公交停靠站点韧性本构模型、构建公交线路韧性宏观本构模型和微观本构模型、通过宏观或/和微观评价公交线路抵抗能力、恢复能力，并综合抵抗能力和恢复能力确定公交线路的韧性值；进行公交停靠站点韧性优化比较分析以获取最优改进方案。本申请借鉴、结合力学中的相关理念，考虑了乘客不同出行选择优先级情况，改进了仅单因素考虑在本构模型建立时的不完善性问题；考虑了异常情况拟合与实际差别较大的情况，改进了线性拟合在抵抗能力和恢复能力判断与实际误差较大的情况。误差较大的情况。误差较大的情况。

【技术实现步骤摘要】
基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建与应用


[0001]本申请属于城镇公交系统韧性评价
，尤其涉及一种基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建与应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国汽车保有量的迅速上升，交通拥堵问题也愈加严重。为了缓解交通拥堵问题，各地纷纷发展城市公共交通系统，实施公交优先发展战略，构建以城市轨道交通为骨干、常规公交为主体的城市公共交通系统，要持续完善城市公交服务网络，提升城市公交发展水平。在公交系统的长期运营中，日常已形成了较为稳定的客流需求。然而，大型活动或节假日等事件导致的出行需求暴增，将在城市公交站点处聚集大量客流，形成对城市公交系统的客流冲击，进而引发站点处、车内拥挤及候车时间长等问题；且站点客流突增还将沿线路蔓延至其它站点，进而影响整条公交线路的正常运营。因而，对公交停线路进行韧性进行有效评价进而为优化改进而提供相关的依据或参考，则势在必行。
[0003]当前，对城市公交线路实施韧性评价的方法主要有两种：
①
通过获取公交线路的静态基础数据和动态实时数据，将计算得到的公交车辆到达对应停靠站点的计划到达时间与实际到达时间之差，以及相邻停靠站点时间差作为直角三角形的两条直角边，进而构建韧性三角形，得到线路均匀韧性并最终计算公交线路韧性；但其数据、参数获取相对较难且数据精度要求较高；
②
通过模糊综合法，综合加权法等运筹学的方法对公交线路进行韧性评价，此方法虽然较为简单，但其主观性依然太强，难以反映交通学科的自然科学的本质属性。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本申请的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本申请专利技术人结合力学理念与交通知识，考虑乘客不同出行选择优先级情况，创造性的提出基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建与应用方法，旨在改进现有韧性评价方法主观性太强、不客观及相关数据获取较难的技术问题。
[0006]根据本申请公开的一个方面，提供一种基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建方法，包括如下步骤：
[0007]S1)构建受异常情况影响的公交停靠站点韧性本构模型；
[0008]S2)以某一公交线路的公交车运营路径为一个整体，对应于力学中的弹、黏、塑、脆性理论，面向乘客候车时间优先、空间优先原则，结合所述公交停靠站点韧性本构模型，构建公交线路韧性宏观本构模型；或/和
[0009]S3)结合公交停靠站点连续性和传递性的特性，以及有限元理论，构建公交线路韧性微观本构模型。
[0010]在本申请公开的一些实施例中，在所述步骤S1)中，受异常情况影响的站点分为异
常站点、相邻站点和间隔站点；异常站点分为直接受到客流冲击异常站点和间接受到客流冲击异常站点。
[0011]在本申请公开的一些实施例中，在所述步骤S2)中，构建所述公交线路韧性宏观本构模型的具体步骤为：
[0012](1)构建如下乘客公交线路到达人数与上车人数的函数关系式：Y＝KX；
[0013]其中，Y为上车人数；K为上车人数与到达本线路人数的比值系数，其为变量，根据线路韧性状态的不同进行相应变化；X为乘客公交线路到达人数；
[0014](2)构建公交线路宏观韧性本构模型
[0015]①
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为黏性状态，则公交线路状态为弹性状态，则在弹性阶段，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：
[0016]Y＝KX＝X
[0017][0018]0≤X≤(η
comf
C
‑
A
s
+D
s
)；
[0019]其中，T为发车间隔时间；T
wait
为乘客平均候车时间；A
s
为公交车辆到达站点S时线路内公交车车内人数；D
s
为公交车辆在站点S时内公交车下车人数；C为线路中所有公交车辆的额定载客量之和；η
comf
为乘客感到车内空间舒适的阈值；
[0020]②
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为黏性状态时，则公交线路状态为黏性状态；则黏性状态前期，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：
[0021]Y＝KX＝X
[0022][0023](η
comf
C
‑
A
s
+D
s
)＜X≤(η
ij
C
‑
A
s
+D
s
)；
[0024]黏性状态后期，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：
[0025]Y＝KX＝η
ij
C
‑
A
s
+D
s
[0026][0027](η
ij
C
‑
A
s
+D
s
)＜X≤(η
min
C
‑
A
s
+D
s
)；
[0028]其中，η
min
为乘客开始考虑转移至其它交通方式进行出行的车内空间拥挤度阈值；η
max
为乘客决定转移至其它交通方式进行出行的车内空间拥挤度阈值；η
ij
为乘客目的i、温度j下的公交车内实际拥挤度，其中，i＝1、2、3分别表示高峰期上班、高峰期下班、非高峰期休闲购物，j＝1、2、3分别表示温度舒适的春秋天、温度较高的夏天、温度较低的冬天；
[0029]③
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为塑性状态，则公交线路状态为塑性状态；则黏性阶段，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：
[0030]Y＝KX＝η
min
C
‑
A
s
+D
s
[0031][0032](η
min
C
‑
A
s
+D
s
)＜X≤(η
max
C
‑
A
s
+D
s
)；
[0033]④
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为脆性状态，则公交线路状态为脆性状态；则上车人数与线路达到人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：
[0034]Y＝KX＝0
[0035][0036](η
max
C
‑
A
s
+D
s
)＜X。
[0037]在本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力学本构模型的公交线路韧性评价模型的构建方法，包括如下步骤：S1)构建受异常情况影响的公交停靠站点韧性本构模型；S2)以某一公交线路的公交车运营路径为一个整体，对应于力学中的弹、黏、塑、脆性理论，面向乘客候车时间优先、空间优先原则，结合所述公交停靠站点韧性本构模型，构建公交线路韧性宏观本构模型；或/和S3)结合公交停靠站点连续性和传递性的特性，以及有限元理论，构建公交线路韧性微观本构模型。2.根据权利要求1所述的公交线路韧性评价模型的构建方法，其特征在于，在所述步骤S1)中，受异常情况影响的站点分为异常站点、相邻站点和间隔站点；异常站点分为直接受到客流冲击异常站点和间接受到客流冲击异常站点。3.根据权利要求1所述的公交线路韧性评价模型的构建方法，其特征在于，在所述步骤S2)中，构建所述公交线路韧性宏观本构模型的具体步骤为：(1)构建如下乘客公交线路到达人数与上车人数的函数关系式：Y＝KX；其中，Y为上车人数；K为上车人数与到达本线路人数的比值系数，其为变量，根据线路韧性状态的不同进行相应变化；X为乘客公交线路到达人数；(2)构建公交线路宏观韧性本构模型
①
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为黏性状态，则公交线路状态为弹性状态，则在弹性阶段，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：Y＝KX＝X0≤X≤(η
comf
C
‑
A
s
+D
s
)；其中，T为发车间隔时间；T
wait
为乘客平均候车时间；A
s
为公交车辆到达站点S时线路内公交车车内人数；D
s
为公交车辆在站点S时内公交车下车人数；C为线路中所有公交车辆的额定载客量之和；η
comf
为乘客感到车内空间舒适的阈值；
②
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为黏性状态时，则公交线路状态为黏性状态；则黏性状态前期，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：Y＝KX＝X(η
comf
C
‑
A
s
+D
s
)＜X≤(η
ij
C
‑
A
s
+D
s
)；黏性状态后期，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：Y＝KX＝η
ij
C
‑
A
s
+D
s
(η
ij
C
‑
A
s
+D
s
)＜X≤(η
min
C
‑
A
s
+D
s
)；
其中，η
min
为乘客开始考虑转移至其它交通方式进行出行的车内空间拥挤度阈值；η
max
为乘客决定转移至其它交通方式进行出行的车内空间拥挤度阈值；η
ij
为乘客目的i、温度j下的公交车内实际拥挤度，其中，i＝1、2、3分别表示高峰期上班、高峰期下班、非高峰期休闲购物，j＝1、2、3分别表示温度舒适的春秋天、温度较高的夏天、温度较低的冬天；
③
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为塑性状态，则公交线路状态为塑性状态；则黏性阶段，上车人数与线路到达人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：Y＝KX＝η
min
C
‑
A
s
+D
s
(η
min
C
‑
A
s
+D
s
)＜X≤(η
max
C
‑
A
s
+D
s
)；
④
当乘客平均候车时间为弹性状态，平均车内空间为脆性状态，则公交线路状态为脆性状态；则上车人数与线路达到人数之间的函数关系式以及候车时间和车内空间约束条件为：Y＝KX＝0(η
max
C
‑
A
s
+D
s
)＜X。4.根据权利要求1所述的公交线路韧性评价模型的构建方法，其特征在于，在所述步骤S3)中，构建公交线路韧性微观本构模型的具体步骤为：从起点站开始，依次构建各停靠站点韧性本构模型，直至异常站点停止，然后将所有已构建的公交停靠站点的韧性本构模型按照到站乘客人数占比加权得到公交线路韧性微观本构模型：若线路为弹性状态，则Y＝KX＝XY＝KX＝X若线路为黏性状态前期，则Y＝KX＝XY＝KX＝X若线路为黏性状态后期，则
若线路为塑性状态，则若线路为塑性状...

【专利技术属性】
技术研发人员：严亚丹，宋天成，仝佩，孙攀旭，翟晓琪，王东炜，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：