一种城市轨道交通随机客流加载方法技术

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通随机客流加载方法
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种城市轨道交通随机客流加载方法。
技术介绍
城市轨道交通网络随机客流加载是城市轨道交通客流需求预测的最终环节，通过客流加载不仅可以获得断面流量、换乘量及线路流量等重要客流指标以指导列车运能配备和列车运行计划编制，还能得到不同运营主体的运费清分表，因此高效准确的客流加载有重要的现实意义。目前的城市轨道交通网络随机客流加载方法，分为基于集计理论的加载和基于非集计理论(Logit或Probit模型)的加载。基于集计理论的随机客流加载结果显示的是宏观统计规律，而基于非集计理论的随机客流加载从行为解释角度分析乘客出行路径的微观选择行为，因而基于非集计理论的随机客流加载更能反映现实、更准确。但目前基于非集计理论的城市轨道交通网络随机客流加载，缺乏考虑路网拓扑结构和路径走向对乘客路径选择的影响；一般用分段函数表示拥挤费用，无法反映拥挤费用对乘客路径选择偏好影响的连续变化，且其中的部分参数一般来源于经验值；一般忽视首末班车限制对客流加载结果的影响。
技术实现思路
为了克服现有技术结构的不足,本专利技术提供一种城市轨道交通随机客流加载方法。本专利技术实施例公开了一种城市轨道交通随机客流加载方法，包括以下步骤：1.1、初始化，将一天平均划分为多个时间窗，并加载路网拓扑数据、列车时刻表、各时间窗下OD分布量，同时设定时间窗总数为n，设定标记时间窗的变量t的初始值为1，设定路段拥挤费用指标的初始值CN1＝0；1.2、读取第t时间窗的OD分布量，基于基本有效路径集合，计算各路径的首末班车时间，判断该时间与第t时间窗的关系，生成动态有效路径集合RSETt；1.3、基于动态有效路径集合RSETt和城市轨道交通乘客出行路径选择模型，确定OD间各有效路径选择比例，获得路径流量，其中，城市轨道交通乘客出行路径选择模型的效用函数同步骤1.2中基本有效路径集合构建时所建立的城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数；1.4、统计各路段的客流量，更新路段拥挤费用CNt+1；1.5、终止判断，如果t<n，则t＝t+1，从步骤1.2继续迭代；否则，该方法终止。所述步骤1.2中基本有效路径集合的构建包括以下步骤：2.1、构建城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数，效用函数中的变量除了票价、进出站时间、乘车时间、站台等车时间、换乘走行时间、换乘次数和拥挤费用因素，还引入了角度费用来表达路网拓扑和路径走向对乘客路径选择的影响；2.2、基于等效乘车时间系数，将其他因素均转化为乘车时间；2.3、确定乘客对时间的容忍阈值；2.4、利用Double-sweep搜索算法确定基本有效路径集合。本专利技术进行客流加载时加入了首末班车时间限制条件，构造了动态有效路径集合，且核心模型引入了角度费用表达路网结构和路径走向对乘客路径选择的影响，将拥挤费用处理为车厢满载率与路段乘车时间的乘积，用同一函数反映拥挤费用对乘客路径选择偏好影响的连续变化，提高了加载合理性和路径流量估算精度。附图说明当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，其中：图1为本专利技术实施例城市轨道交通随机客流加载方法流程图。图2为角度费用示例图。具体实施方式参照图1-2对本专利技术的实施例进行说明。为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种城市轨道交通随机客流加载方法，该方法的具体实施方式如下。S1、初始化：(1)将一天平均划分为各个时间窗，第1时间窗是每天的起始时间段，设定标记时间窗的变量t的初始值为1，时间窗总数为n。(2)加载路网拓扑数据、列车时刻表、各时间窗下OD分布量等基础数据。(3)路段拥挤费用的初始值为0，即CN1＝0。S2、读取第t时间窗的OD(起点至终点)分布量，基于基本有效路径集合，计算各路径的首末班车时间，判断该时间与第t时间窗的关系，生成动态有效路径集合RSETt(第t时间窗的有效路径集合)。动态有效路径集合RSETt的生成方法，是在第t时间窗下将基本有效路径集合中各路径做如下处理：路径的首班车时间大于第t时间窗的终止时刻或路径的末班车时间小于第t时间窗的起始时刻的路径不考虑；路径的首班车时间处于第t时间窗之间的路径按正常通行路径考虑；路径的末班车时间处于第t时间窗之间的路径以末班车时间为节点细化为小时间窗，并根据小时间窗所占时间窗的比重确定小时间窗下OD分布量，该路径在该小时间窗下算作正常通行路径；所有正常通行路径均为有效路径，且在第t时间窗下的有效路径组成的集合即为动态有效路径集合RSETt。S3、基于RSETt和城市轨道交通乘客出行路径选择模型(时间窗处于早高峰、晚高峰或平峰期，模型参数不同)，确定OD间各有效路径选择比例，获得路径流量。式中，为从起点r到终点s的OD之间第k条有效路径的路径流量，qrs为从r到s的分时OD分布量，单位为人次；为从r到s的OD之间第k条有效路径的路径选择效用，由S2中的基本有效路径集合构造时所建立的城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数确定。S4、基于路径流量、路径的路段构成和列车时刻表，更新路段拥挤费用CNt+1，路段拥挤费用为路段满载率与路段乘车时间的乘积，即CNt+1＝qplinkt*TRlink(2)其中，CNt+1为在第t+1个时间窗时更新的路段拥挤费用，单位为小时；qplinkt为第t时间窗的路段满载率；TRlink为路段的乘车时间，单位为小时。S5、终止判断。如果t<n，则t＝t+1，从S2继续迭代；否则，该方法终止。S6、输出各时间窗下的路径流量和路段流量。其中，上述S2中基本有效路径集合的构建过程如下(1)构建城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数。基于MNL(MultinomialLogit)模型，构建了城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数，该函数不仅考虑了票价、进出站时间、乘车时间、站台等车时间、换乘走行时间、换乘次数和拥挤费用等因素，还引入了角度费用来表达路网拓扑和路径走向对乘客路径选择的影响，同时将拥挤费用处理为车厢满载率与相应路段运行时间的乘积。式中，为从r到s的OD之间第k条路径的路径选择效用的确定项；为从r到s的OD之间第k条路径的第i个特征属性值(包括乘车时间、票价、进出站走行时间、站台等车时间、换乘走行时间、换乘等车时间、换乘次数、拥挤费用和角度费用(路径走向)等因素)；βi为相应特征属性的参数；m为影响因素个数。其中，角度费用，如图2，是对乘客出行路径每一路段走向偏离从起点到终点的直达方向的惩罚，该值应随偏离角度和路段长度的增加而递增，且变化趋势也随偏离角度的递增而增大，即角度费用函数是一阶可导，且导函数是大于0的递增函数，表示如下：所述角度费用的计算公式如下：...

【技术保护点】
一种城市轨道交通随机客流加载方法，其特征在于，包括以下步骤：1.1、初始化，将一天平均划分为多个时间窗，并加载路网拓扑数据、列车时刻表、各时间窗下OD分布量，同时设定时间窗总数为n，设定标记时间窗的变量t的初始值为1，设定路段拥挤费用的初始值CN1=0；1.2、读取第t时间窗的OD分布量，基于基本有效路径集合，计算各路径的首末班车时间，判断该时间与第t时间窗的关系，生成动态有效路径集合RSETt；1.3、基于动态有效路径集合RSETt和城市轨道交通乘客出行路径选择模型，确定OD间各有效路径选择比例，获得路径流量，其中，城市轨道交通乘客出行路径选择模型的效用函数同步骤1.2中基本有效路径集合构建时所建立的城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数；1.4、统计各路段的客流量，更新路段拥挤费用CNt+1；1.5、终止判断，如果t

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通随机客流加载方法，其特征在于，包括以下步骤：1.1、初始化，将一天平均划分为多个时间窗，并加载路网拓扑数据、列车时刻表、各时间窗下OD分布量，同时设定时间窗总数为n，设定标记时间窗的变量t的初始值为1，设定路段拥挤费用的初始值CN1＝0；1.2、读取第t时间窗的OD分布量，基于基本有效路径集合，计算各路径的首末班车时间，判断该时间与第t时间窗的关系，生成动态有效路径集合RSETt；其中，基本有效路径集合的构建过程见步骤2.1-2.4，而第t时间窗下动态有效路径集合RSETt的生成过程如下：路径的首班车时间大于第t时间窗的终止时刻或路径的末班车时间小于第t时间窗的起始时刻的路径不考虑；路径的首班车时间处于第t时间窗之间的路径按正常通行路径考虑；路径的末班车时间处于第t时间窗之间的路径以末班车时间为节点细化为小时间窗，并根据小时间窗所占时间窗的比重确定小时间窗下OD分布量，该路径在该小时间窗下算作正常通行路径；所有正常通行路径均为有效路径，且在第t时间窗下的有效路径组成的集合即为动态有效路径集合RSETt；1.3、基于动态有效路径集合RSETt和城市轨道交通乘客出行路径选择模型，计算第t时间窗下OD分布量在各有效路径上的分配比例，将第t时间窗下的OD分布量乘以该比例，即获得第t时间窗下各路径的路径流量；所述路径流量的计算公式如下：式中，为从起点r到终点s的OD之间第k条有效路径的路径流量，qrs为从r到s的分时OD分布量，为从r到s的OD之间第k条有效路径的路径选择效用的确定项，该确定项同步骤1.2中基本有效路径集合构建时所建立的城市轨道交通乘客出行路径选择效用函数的确定项；1.4、基于路径流量、路径的路段构成和列车时刻表，更新路段拥挤费用CNt+1，路...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚恩建，张永生，潘龙，杨扬，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：