网络可控性的城市轨道交通客流网络限流优化控制方法

轨道交通网络初步形成后,客流会呈现出几何倍数的增长,线网客流之间的关联性越来越强,时空分布上会出现极度的不均衡性,如何从根源上解决网络客流均衡的问题成为了轨道交通企业、政府、设计院等重点研究的问题,文章从运营组织、乘客需求、城市综合管理3个角度对网络客流均衡方法进行了初步探讨和阐述。

轨道交通高峰时段乘客滞留站台已经是运营管理部门面临的重大安全问题,考虑到目前运能提高空间较小,提出了对相关车站进行客流控制的安全管理措施。通过分析轨道交通客流特征及其拥堵传播规律;在满足安全约束条件下,基于受影响乘客数最少为目标构建路网协调客流控制优化模型;并设计了基于遗传算法的求解方法;最后以实际路网为背景进行了案例分析,验证了该模型和算法的有效性。

对城市轨道交通网络的客流动态估计进行优化，可以为城市轨道交通网络的顺畅运行和社会的安全稳定奠定基础。突发事件会引起市民的恐慌，使城市轨道交通网络中客流分布时刻发生变化，导致传统的估计模型不能准确把握客流动态分布规律，无法对不确定因素进行预判，降低了估计的准确率。为提高准确率，提出一种基于拓扑网络模型的突发事件下城市轨道交通网络客流的动态估计方法。根据拓扑网络的原理建立城市轨道网络模型，根据单位时间内各车站起始点客流的历史数据获得受到突发事件影响的评价模型，能够得到突发事件下随着时间变化受到影响的客流量，实现突发事件下城市轨道交通网络客流动态的准确估计。仿真结果表明，改进算法能够提高突发事件下城市轨道交通网络客流动态估计的准确率和效率。

城市轨道交通网络客流控制方法研究

根据城市轨道交通形成网络具有客流量大规模增长、换乘线路间运能不匹配、客流控制难度大、换乘关系复杂、乘客吸引力强等客流组织特点,采用城市轨道交通网络客流控制办法,以及单线级和网络级客流联控模式的限流数值计算,以广州城市轨道交通的客流组织为例,通过对限流车站和限流数值的计算,提出客流控制方案。2010年广州亚运会期间各种控制方法的成功实施,有效发挥了城市轨道交通网络的优势。

本文首先根据北京城市轨道交通网络的特点，以静态非平衡分配模型中的最短路径分配为理论基础，实现历史客流在断面上的分配，得到具有参考价值的断面客流。然后通过大量bp神经网络建模试验，对北京城市轨道交通客流预测问题，建立了合理的预测模型。最后利用bp神经网络模型对13号线西直门站至2号线西直门站的换乘断面客流进行预测，并与最小二乘拟合结果进行对比分析，得出合理的客流预测结果。

通过对封闭系统理论研究,建立适用于网络化客流组织模型,从而便于动态客流分析、组织、控制.

针对目前轨道交通运营管理无法实时掌握客流情况的现状,在全网各站点闸机实时数据以及历史数据的基础上,结合agent仿真技术对进站客流建模,建立全网络条件下轨道交通客流分布模型.快速、全面地对轨道交通各个站点、线路之间的客流分布、运行情况进行直观仿真.通过向运营企业提供列车实时客流参数,使其可以全面把握全网各站点、各列车的实时客流情况,以此及时调整列车运行方案.另外,出行者也可以通过手机客户端了解网络客流状况,根据自身情况选择合适的出行方案.

城市轨道交通网络是城市公交系统的重要组成部分。以北京地铁和深圳地铁为研究对象，建立两个城市的轨道交通网络模型，利用两个城市的地铁乘客刷卡数据，估计城市轨道交通需求od；基于复杂网络理论分析两个城市轨道交通网络的拓扑结构，提出城市轨道交通网络脆弱性的评价指标；建立城市公共交通双层网络，对城市轨道交通网络的脆弱性进行更深层次的分析。研究结果表明：北京市与深圳市轨道交通网络脆弱边地理分布很相似，深圳市轨道交通网络平均而言更加脆弱；轨道交通网络的脆弱性与其网络复杂度密切相关；城市常规公交网络可以降低城市轨道交通系统的脆弱性。

对我国主要城市轨道交通网络鲁棒性进行仿真研究,有助于保证我国轨道交通网络的稳定安全运营。鲁棒性需要着重研究枢纽站点相对于全局的作用,传统方法直接将地理网络拓扑化未突出重要站点,或者直接忽略一般站点对网络的作用来突出枢纽站点,两者均存在一定偏差。基于图论和复杂网络理论,提出一种改进的赋权网络鲁棒性评价方法,全面考虑一般站点与重要站点,从多个静态指标衡量网络拓扑结构鲁棒性,并动态仿真站点受到破坏后网络性能的变化。结果显示,深圳轨道交通网络综合鲁棒性能较强,杭州和西安轨道交通建设发展较均衡,郑州轨道交通网络鲁棒性最差。通过增强轨道交通网络的集聚效应,增加可换路径,缩短换乘距离能够提高网络鲁棒性。

客流分析是轨道交通运营组织的基础,传统的客流分析方法无法从海量的乘客历史出行大数据中提取与挖掘乘客出行规律和特征。大数据可视化为获得洞察大规模复杂客流数据能力提供支撑。基于城市轨道交通网络实际运营需求,从客流认知、可视化、人机交互的综合视角出发,基于gis地图、网络迁徙图、日历图、散点图、弦图等可视化图形,研究大规模复杂网络od客流、断面、进出站和换乘客流大数据可视化的运营需求关键技术与实现方法。对上海城市轨道交通网络客流大数据进行实例分析,可视化展示结果有利于运营管理人员掌握网络客流时空变化特征以及演变规律,为制定科学行车与客运组织方案提供决策依据。

限流是应对高峰时段的超负荷运行以及突发事件大客流冲击时的一种有效的客运组织方案。从限流的定义及作用分析出发，提出了限流方案的制定原则、实施条件、实施方法和评价指标，并对上海轨道交通网络的限流方案与实践效果进行了总结与评价。目前限流方案的制定主要依靠运营管理人员经验，其全局性和动态性等方面的考虑明显不足。

为预防突发事件对城市轨道交通网络的影响,提高应变能力、增强运营稳定性,有必要对其网络可靠性进行分析。以上海市轨道交通网络为实证对象,基于l空间和p空间方法建立两种网络拓扑结构,分析其复杂网络的静态特性。提出针对车站删除方法的4种攻击策略,并对各种攻击策略下网络可靠性的变化进行比较分析。结果表明,轨道交通车站网络和换乘网络对随机攻击具有鲁棒性,对蓄意攻击具有脆弱性;动态攻击策略对网络可靠性的影响比静态攻击策略更大。

随着城市轨道交通路网规模的不断扩大,网络复杂性越来越高,od间乘客出行路径更加多样化.但是,由于路网中各条线路在换乘站之间的衔接性不太完善,经常会发生乘客无法经换乘抵达目的地或者等待时间过长的问题.本文在分析轨道交通网络可达性影响因素的基础上,对两种类型的可达性算法进行了研究,并基于此进行了网络可达性系统的架构设计和实现,证明了算法的可行性.可达性算法和系统的投入运营将对提高轨道交通出行效率、出行的便捷性和准确性起到非常重要的作用.

随着城市轨道交通线网规模的不断扩大,网络复杂性越来越高,od间乘客出行路径更加多样化.但是,由于线网中各条线路在换乘站的衔接不太完善,经常会发生乘客须多次换乘抵达目的地或者换乘时间过长的问题.本文在分析城市轨道交通网络可达性影响因素的基础上,对网络可达性计算系统架构及实现进行了探讨,希望为后续的具体规划建设工作提供参考.

随着轨道交通不断地发展,我国很多城市的轨道交通已经完成了从单一路线到交通网的转变,其运输能力不仅大幅提升,而且运营管理也更加复杂.鉴于这一现状,本文对城市轨道交通的网络化运营问题展开了讨论,在开篇介绍了网络化运营的具体内涵,其中包括运输网的形态和客流特征.浅述了共线运营、多交路运营、快慢车运营这三种主要的网络化运营方法,并且概述了轨道交通网络化的国内外研究趋势.

轨道交通网络的不断扩大和延伸，在大大提升城市交通的可达性、便捷性、可靠性，提高居民出行效率的同时，也带动了轨道交通沿线商业、物业的发展，逐渐形成以交通线路为中心、规模化的大型商圈。轨道交通网络的发展正在打破城市传统圈层结构，对重塑城市形态起到巨大的推动作用；构建以轨道交通引领的开放型运输网络和多枢纽交通体系，通过轨道交通系统的建设促进城市交通运输供给服务能力和水平的提升，更好满足居民出行需求，更好支撑引领经济社会发展，是推进城市交通供给侧结构性改革的有效途径之一。

针对城市轨道交通环境内乘客日益增长的无线宽带上网及信息获取等需求,提出在轨道交通环境建设wifi系统的主要技术方案,主要包括轨道交通站厅、站台以及列车车厢内的wifi覆盖方式。并对轨道交通隧道环境下建设wifi系统方案进行重点分析,结合各种情况提出建议措施。最后对轨道交通环境下的wifi系统应用进行介绍。

本文介绍了轨道交通环境中建设wlan网络的技术要求及常见应用,对轨道交通wlan网络在轨道交通运营方面、商业经营方面的影响进行了重点分析,最后提出了轨道交通wlan网络的发展前景。

针对网络换乘性能,提出了计算城市轨道交通网络换乘次数的矩阵算法。利用图论建立网络数学模型,利用可达矩阵计算了网络拓扑结构的平均换乘次数。在此基础上考虑客流量的影响,通过挖掘地铁afc（自动售检票）数据,计算按客流量加权的平均按乘次数。定义网络换乘效率为实际按乘次数与理论换乘次数的比值,并以北京地铁为例进行计算。计算结果验证了算法的有效性。

城市轨道交通的短时客流预测数据对运营组织单位面对潜在的大客流或突发事件的应对准备工作有着重要的作用.以原始移动通信数据作为换乘站点换乘客流统计的数据来源,得到了精确的单条线路某个换乘站的换乘人数,并结合自动售检票系统的统计数据,通过建立elman神经网络模型对客流数据进行样本对训练,得到下游车站未来lh内断面客流量的预测结果.预测结果误差符合要求,为站点的运营组织方案提供了良好的数据支撑.同时为了对比说明建立了arima模型,并对预测结果作出分析比较.

客流数据作为运营工作的基础,是安排运力、组织列车和评价运营效果的依据。研究客流数据在城市轨道交通网络化运营组织中的应用,是提高路网乘客服务水平、降低运营成本的前提条件。结合北京城市轨道交通运营管理实际情况,针对网络化运营条件下的客流特性,分析了客流数据在路网列车运行计划编制、网络化运营组织协调、应急指挥工作中的应用,为网络化列车运行的合理组织提供了理论依据。