考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化研究

为应对日趋严重的地铁系统拥堵问题及客流过饱和情况,从系统优化角度出发,将服务供给侧与需求侧综合为一个整体进行研究。考虑乘客的持续性到达特征,提出考虑跳停策略的城轨列车运行图与车站限流协同优化方法。首先,引入列车运行图与车站限流相关决策变量,以提高列车运行效率、减少客流乘车延误人数为优化目标,建立轨道交通列车运行与车站限流协同优化双目标整数非线性规划模型。其次,为便于模型求解,引入0-1变量,使用时间重构和大M方法将模型中的非线性约束线性化处理,将模型重构为整数线性规划模型,利用CPLEX软件求解。算例结果表明,双目标优化方法与传统单目标优化方法相比,相较于仅考虑列车服务时间,本文模型可使客流乘车延误人数显著减少;相较于仅考虑客流乘车延误人数,本文方法可使列车服务时间降低2%~3%。

城市轨道交通高峰时段车站协同限流安全控制研究

城市轨道交通早晚高峰客流量大,限流措施可有效缓解车站设施设备负荷,保证车站运营组织安全生产。通过分析限流的作用和影响因素,提出车站间限流安全控制实施方式,根据流量平衡原理,分析客流在车站单点、线路和路网上的协同限流方法并研究限流参数的计算方法。最后以北京地铁13号线为例进行了车站协同限流安全控制实例分析与计算。

城市轨道交通相邻多车站动态协同限流研究

为应对城市轨道交通车站高峰期客流压力,限流已经成为常态应对措施,而经常采用的限流策略大多针对单个车站,缺少对相邻多个车站的协同考虑。基于客流在车站间的传播效应,以乘客总延误时间最小为目标,以站台及列车能力为约束条件,构建城市轨道交通相邻多车站协同限流决策模型,同时为实现实时动态控制,引入滚动时域控制方法,优化多车站动态协同限流流程。以北京地铁8号线为例,经过相邻若干车站运营数据进行限流策略计算。结果表明,该模型限流可以在不造成车站服务人数损失的同时,将乘客总延误时间降低21%。

高峰时段城市轨道交通快慢车与多站限流协同优化方法

针对城市轨道交通线路高峰时段客流组织压力大、乘客出行时效要求高等特征,提出一种快慢车组织与多车站限流相协调的协同优化方法。该方法考虑快车跨站与越行方式、列车承载能力和车站乘客安全容量等主要约束条件,建立以乘客总出行时间最少和各站各状态内上车人数占总候车人数比例方差之和最小为目标的优化模型,设计嵌套混合遗传算法求解。以某市域轨道交通线路为算例并对不同目标的权重系数分配进行敏感性分析。研究结果表明:对比站站停及不考虑车站协调限流的方案,该方法分别在乘客出行效率及乘客出行公平性方面有所优化,能有效缓解大客流车站的客流组织压力。

基于可控性的城市轨道交通客流控制车站识别方法

为进一步拓展可控性理论在城市轨道交通客流控制领域的应用,首先根据相邻车站间进出站客流和断面客流的关系,论证城市轨道交通客流网络为线性时不变系统,证明可控性理论在城市轨道交通网络上的适用性。基于严格可控性框架和滞留人数为核心的子网生成策略,得到客流控制车站的识别方法。进一步地,引入机器学习领域的相关评价指标评估该方法的效果。研究结果表明:平峰时段北京市城市轨道交通网络的可控性为0.043,意味着该时段的网络状态较为稳定,无需采取客流控制措施;高峰时段,识别方案在拥堵生成到消散的过程中,更加侧重于对线网中心车站的控制。通过识别方法得到的客流控制方案与实际客流控制方案的吻合度最高可达70%。当两种方案控制车站的数量相同时,识别方法得到的客流控制方案更加侧重于对城市西部和中心区域的站点进行控制。

基于时空协同优化的多目标城市轨道交通延误恢复研究

针对城市轨道交通延误引起滞留旅客较多和短期运力不足的情况,提出同时采用车站限流措施和灵活跳停策略的列车延误调整方法。通过构建多目标线性规划模型,对延误列车运行图进行优化调整,将优化目标分为延误旅客总人数最小化和线路延误总时间最小化2部分,同时引入跳停决策变量,考虑跳停对计算线路总延误时间的影响,精确调整线路延误列车运行时间。多目标线性规划模型既有效缓解因滞留旅客过多造成的站台拥挤,又快速恢复因某趟列车延误造成的大面积晚点。最后通过实际算例对模型进行验证,计算结果表明该模型相较于传统的运行时刻调整策略可有效缓解站台滞留旅客的拥挤情况,缩短线路总延误时间,快速恢复城市轨道交通系统的正常运营。