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专利号: 2020101577543
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种城市轨道交通动态客流分配方法,其特征在于,所述方法包括:将城市轨道交通列车的时间信息、旅客出行路径的空间信息和旅客出行路径的时间信息加入到物理网络中,建立城市轨道交通时空服务网络;

根据旅客的行为将旅客出行路径分为多个弧段,根据各个时段中城市轨道交通网络的状态,分别构建旅客在每一个弧段的广义出行费用计算模型,和总广义出行费用计算模型;

根据网络的运输能力,判断网络当前状态,根据广义出行费用计算模型计算旅客的广义出行费用,根据网络状态和广义出行费用对客流进行分配,得到客流分配结果;

所述将城市轨道交通列车的时间信息、旅客出行路径的空间信息和旅客出行路径的时间信息加入到物理网络中,建立城市轨道交通时空服务网络,包括:根据列车时刻表,将每一车次列车在各站的到达时刻和出发时刻添加到抽象物理网络的节点上,构成时空服务网络;

将时空服务网络中每一条城市轨道交通线路下的每一班次列车前序节点的出发时刻和后序节点的到达时刻用弧段连接起来形成每一班次列车的运行弧段;

将网络中同一节点上的同一线路的同班次列车的到达时刻和出发时刻用弧段连接起来形成该班次列车在该节点的停站弧段;

所述方法还包括:

根据运输能力和客流数量区分城市轨道交通网络的状态,所述状态包括畅通状态、拥堵状态和中断状态;

所述根据旅客的行为将旅客出行路径分为多个弧段,根据各个时段中城市轨道交通网络的状态,分别构建旅客在每一个弧段的广义出行费用计算模型,和总广义出行费用计算模型,包括:构建旅客进站走行弧的广义出行费用计算模型和出站走行弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客在车旅行弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型,所述旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型包括畅通状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型和拥堵状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客换乘走行弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客总广义出行费用计算模型,所述旅客总广义出行费用计算模型包括畅通状态的总广义出行费用计算模型和拥堵状态的总广义出行费用计算模型;

其中,所述进站走行弧的广义出行费用计算模型和出站走行弧的广义出行费用计算模型分别包括公式(1)和公式(2):公式(1)和公式(2)中, 为出行时段g时,旅客在i站进站走行弧的广义出行费用;

Ti‑in为旅客在i站的进站时间; 为车站i在g时段的站内拥挤程度; 为出行时段g时,旅客在j站出站走行弧的广义出行费用;Tj‑out为旅客在j站的出站时间;

所述在车旅行弧的广义出行费用计算模型中,包括公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)和公式(7);

公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)和公式(7)中,Tij‑lk为旅客乘线路l第k次列车从i站到j站的时间; 为轨道交通线路l第k次列车在j站的到达时刻; 为轨道交通线路l第k次列车在i站的到达时刻; 为t时刻,线路l的第k次列车在i站与(i+1)站间车厢的拥挤度; 为t时刻,线路l的第k次列车在i站与(i+1)站间的载客量;α、β为车厢拥挤度计算公式的校正系数;Ylk为城市轨道交通线路l的第k次列车座位能服务的旅客量;

为t时刻,旅客乘坐城市轨道交通线路l的第k次列车从i站到达与其相邻后一车站((i+1)站)的在车旅行弧的广义费用; 为轨道交通线路l第k次列车在i站的出发时刻;

所述畅通状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型和拥堵状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型分别包括公式(8)和公式(9):为出行时段g时,畅通状态旅客在i站站台等候弧的广义出行费用;

为出行时段g时,拥堵状态旅客在i站站台等候弧的广义出行费用; 为线路l的发车间隔;vg为时段g出行的旅客平均需要多等的列车数;

所述旅客换乘走行弧的广义出行费用计算模型包括公式(12):公式(12)中, 为出行时段g时,旅客在h站换乘走行弧的广义费用;Th‑transfer为旅客在换乘站h站换乘时的走行时间;h为城市轨道交通某个换乘站;

所述畅通状态的总广义出行费用计算模型和拥堵状态的总广义出行费用计算模型分别包括公式(13)和公式(14):所述根据网络的运输能力,判断网络当前状态,根据广义出行费用计算模型计算旅客的广义出行费用,根据网络状态和广义出行费用对客流进行分配包括:步骤S301.输入当前时刻的物理网络数据及客流数据;

步骤S302.判断当前时刻时空服务网络是否中断;

步骤S303.若存在中断,则更新时空服务网络数据,更新后,继续重复步骤S302判断时空服务网络是否中断;

步骤S304.若不存在中断,则根据运输能力是否满足客流需求判断当前路网的状态;

步骤S305.若运输能力满足客流需求,则计算当前时段旅客在畅通网络中的广义出行费用,利用logit模型进行客流分配;

步骤S306.若运输能力不足以满足客流需求,则将客流平均分解为3个分表,计算该时段旅客的广义出行费用并对第一个分表的客流进行分配,在第一个分表分配的基础上重新计算出行费用,直至完成所有客流的分配,并累计每一次的客流分配量,得到当前时刻各路段的客流分配量;

步骤S307.更新下一个时刻的路网信息及客流数据重复步骤S301‑步骤S306,完成所有时刻客流分配后将得到的结果累加,得到路网的客流分配结果。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通动态客流分配方法,其特征在于,所述方法还包括:构建旅客在城市轨道交通路网中的出行路径。

3.根据权利要求2所述的城市轨道交通动态客流分配方法,其特征在于,所述构建旅客在城市轨道交通路网中的出行路径,包括:将旅客进入城市轨道交通系统的车站和时间,在对应车站的时间轴上标注出来;

将旅客的进站信息标注点与其所乘坐列车的出发时刻连接,形成旅客在出发车站的活动弧段;

根据旅客实际经过的车站和线路,依次将代表各车站的时空节点连接起来,直至旅客出站。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通动态客流分配方法,其特征在于,所述畅通状态可用公式(10)判断得到:Abilityg≥Numg          (10)

所述拥堵状态可用公式(11)判断得到:

Abilityg<Numg        (11)

公式(10)和公式(11)中,Abilityg为时段g时轨道交通网络的运输能力;Numg为时段g时轨道交通网络的客流量。

5.一种城市轨道交通动态客流分配系统,其特征在于,所述系统包括:网络构建模块,用于将城市轨道交通列车的时间信息、旅客出行路径的空间信息和旅客出行路径的时间信息加入到物理网络中,建立城市轨道交通时空服务网络;

建模模块,用于根据旅客的行为将旅客出行路径分为多个弧段,根据各个时段中城市轨道交通网络的状态,分别构建旅客在每一个弧段的广义出行费用计算模型,和总广义出行费用计算模型;

客流分配模块,用于根据网络的运输能力,判断网络当前状态,根据广义出行费用计算模型计算旅客的广义出行费用,根据网络状态和广义出行费用对客流进行分配,得到客流分配结果;

所述将城市轨道交通列车的时间信息、旅客出行路径的空间信息和旅客出行路径的时间信息加入到物理网络中,建立城市轨道交通时空服务网络,包括:根据列车时刻表,将每一车次列车在各站的到达时刻和出发时刻添加到抽象物理网络的节点上,构成时空服务网络;

将时空服务网络中每一条城市轨道交通线路下的每一班次列车前序节点的出发时刻和后序节点的到达时刻用弧段连接起来形成每一班次列车的运行弧段;

将网络中同一节点上的同一线路的同班次列车的到达时刻和出发时刻用弧段连接起来形成该班次列车在该节点的停站弧段;

所述系统  还包括:

根据运输能力和客流数量区分城市轨道交通网络的状态,所述状态包括畅通状态、拥堵状态和中断状态;

所述根据旅客的行为将旅客出行路径分为多个弧段,根据各个时段中城市轨道交通网络的状态,分别构建旅客在每一个弧段的广义出行费用计算模型,和总广义出行费用计算模型,包括:构建旅客进站走行弧的广义出行费用计算模型和出站走行弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客在车旅行弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型,所述旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型包括畅通状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型和拥堵状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客换乘走行弧的广义出行费用计算模型;

构建旅客总广义出行费用计算模型,所述旅客总广义出行费用计算模型包括畅通状态的总广义出行费用计算模型和拥堵状态的总广义出行费用计算模型;

其中,所述进站走行弧的广义出行费用计算模型和出站走行弧的广义出行费用计算模型分别包括公式(1)和公式(2):公式(1)和公式(2)中, 为出行时段g时,旅客在i站进站走行弧的广义出行费用;

Ti‑in为旅客在i站的进站时间; 为车站i在g时段的站内拥挤程度; 为出行时段g时,旅客在j站出站走行弧的广义出行费用;Tj‑out为旅客在j站的出站时间;

所述在车旅行弧的广义出行费用计算模型中,包括公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)和公式(7);

公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)和公式(7)中,Tij‑lk为旅客乘线路l第k次列车从i站到j站的时间; 为轨道交通线路l第k次列车在j站的到达时刻; 为轨道交通线路l第k次列车在i站的到达时刻; 为t时刻,线路l的第k次列车在i站与(i+1)站间车厢的拥挤度; 为t时刻,线路l的第k次列车在i站与(i+1)站间的载客量;α、β为车厢拥挤度计算公式的校正系数;Ylk为城市轨道交通线路l的第k次列车座位能服务的旅客量;

为t时刻,旅客乘坐城市轨道交通线路l的第k次列车从i站到达与其相邻后一车站((i+1)站)的在车旅行弧的广义费用; 为轨道交通线路l第k次列车在i站的出发时刻;

所述畅通状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型和拥堵状态旅客站台等候弧的广义出行费用计算模型分别包括公式(8)和公式(9):为出行时段g时,畅通状态旅客在i站站台等候弧的广义出行费用;

为出行时段g时,拥堵状态旅客在i站站台等候弧的广义出行费用; 为线路l的发车间隔;vg为时段g出行的旅客平均需要多等的列车数;

所述旅客换乘走行弧的广义出行费用计算模型包括公式(12):公式(12)中, 为出行时段g时,旅客在h站换乘走行弧的广义费用;Th‑transfer为旅客在换乘站h站换乘时的走行时间;h为城市轨道交通某个换乘站;

所述畅通状态的总广义出行费用计算模型和拥堵状态的总广义出行费用计算模型分别包括公式(13)和公式(14):所述根据网络的运输能力,判断网络当前状态,根据广义出行费用计算模型计算旅客的广义出行费用,根据网络状态和广义出行费用对客流进行分配包括:步骤S301.输入当前时刻的物理网络数据及客流数据;

步骤S302.判断当前时刻时空服务网络是否中断;

步骤S303.若存在中断,则更新时空服务网络数据,更新后,继续重复步骤S302判断时空服务网络是否中断;

步骤S304.若不存在中断,则根据运输能力是否满足客流需求判断当前路网的状态;

步骤S305.若运输能力满足客流需求,则计算当前时段旅客在畅通网络中的广义出行费用,利用logit模型进行客流分配;

步骤S306.若运输能力不足以满足客流需求,则将客流平均分解为3个分表,计算该时段旅客的广义出行费用并对第一个分表的客流进行分配,在第一个分表分配的基础上重新计算出行费用,直至完成所有客流的分配,并累计每一次的客流分配量,得到当前时刻各路段的客流分配量;

步骤S307.更新下一个时刻的路网信息及客流数据重复步骤S301‑步骤S306,完成所有时刻客流分配后将得到的结果累加,得到路网的客流分配结果。