考虑动态随机客流的城市轨道交通列车时刻表仿真优化

为更加精准刻画动态随机客流与列车时刻表编制间的复杂匹配过程,综合考虑乘客动态随机到达过程、列车容量限制、车内拥挤度对乘客上下车速率影响、停站时间动态调整和列车运行安全防护等重要运营特征,构建城市轨道交通列车运行离散仿真模型。在此基础上,建立以最小化乘客平均候车时间为目标的随机非线性优化模型,并设计一种基于仿真的有限差分随机逼近算法,用于优化城市轨道交通发车方案。以国内某条线路的实际运营数据为例验证仿真模型及优化方法,结果表明所构建模型及算法具有较好的优化效果和计算效率,优化后的列车实绩运行时刻能更好地适应客流需求的动态随机性,且在不增加发车频次的前提下有效降低乘客平均候车时间,提升城市轨道交通运营管理水平。

动态随机客流下城轨列车运行调整策略

针对城市轨道交通中随机到达客流对列车运行造成的延误问题,将动态变化且服从泊松分布的客流到达率拟合为随机分布变量.结合随机规划理论,构建了以列车发车时间偏差及到站列车间隔偏差为最小化目标的期望模型.应用最优化方法中的K-T条件对所建模型进行求解,得出调整相关偏差的控制策略.通过实例仿真模拟列车运行在受到随机客流及外界干扰的影响下产生的延误,比较采取调整策略前后列车在各站的离站时间偏差及其优化水平,结果表明:所设计的列车运行调整策略能够有效减小列车延误约25%,使得在动态客流下的城市轨道交通列车运行更能"按图行车".

基于充分可观控实验方法的城市轨道交通客流随机分配模型优化

城市轨道交通起讫点间路径客流分配直接影响各条线路断面客流量的大小,进行科学精准的网络客流分配是实施客流统计分析、客流预测、运输计划编制、客运组织等工作的重要基础。基于城市轨道交通客流在轨道交通线网内的时空分布是充分可观控的理论,辨析影响客流随机概率分配的主要因素,建立网络模型架构,基于随机效用理论优化乘客出行的微观路径选择行为和决策过程,将客流随机分配模型中的有效路径效益值函数优化为分段函数。通过对结果进行路径分配比例验证及分线断面客流量验证,说明优化方法达到预期目标,为实现规范化、科学化、系统化的城市轨道交通清分奠定了坚实的基础。

基于集对分析的随机需求接驳公交调度模型

针对需求点的出行客流服从正态分布,基于集对分析理论,利用二元联系数刻画随机客流的确定和不确定部分,将其转化为带联系数的确定性数学模型,研究一类随机需求接驳公交调度模型,将乘客从需求点运输至轨道站点,追求总里程最少。同时,该模型集成了这些乘客的最大容忍在车时间对调度结果的影响。利用Cplex求解模型的精确解,结合实际算例,给出了不同车辆数的最优调度方案,比较了有无乘客在车时间限制的2种方案差异,并分析了客流的不确定程度对调度结果的影响。实验表明,随着客流的不确定程度逐渐增加引起需求点的上车人数变多,受车辆的额定载客量限制,这致使车辆偏好访问较远距离但不超过其额定载客量的需求点,因而总行驶里程也变大;考虑乘客的最大在车时间限制,这引导车辆提供"直达"服务,因而会增加总行使里程,但是满足了乘客的个性化出行需求。

轨道交通换乘常规公交平均候车时间模型

乘客平均候车时间建模在公交网络协调优化研究、公共交通效益分析等诸多研究领域起着至关重要的作用.本文首先将轨道换乘常规公交的客流分为固定客流和随机客流,并进行客流到站时间分布曲线拟合,结果表明固定客流到站时间的对数正态分布拟合效果最好,而随机客流到站时间的伽马分布拟合效果最好;在此研究的基础上,建立了基于客流分类的换乘客流晚高峰平均候车时间模型;最后,对北京市13号线龙泽站519路公交线路进行了模型应用,以检验模型的准确性.检验结果表明:模型能够准确地估计晚高峰换乘乘客的平均候车时间,相对误差在2.05%以内.

成网条件下地铁换乘量预测方法研究

换乘量预测是换乘站设计、客流组织及安全应急预案编制的重要基础。近年来,地铁网络化运营快速发展,成网条件下地铁换乘量预测成为一个亟待解决的问题。本文在研究成网条件下乘客路径选择行为的基础上,结合全网客流分布规律,提出成网条件下地铁换乘量预测方法。首先,考虑乘车时间、换乘次数、换乘时间和拥挤度等地铁服务水平变量后,通过引入角度费用指标表述路网结构和路径走向等网络特征对乘客路径选择的影响,建立地铁乘客出行路径选择模型,分析乘客潜在的路径选择偏好。其次,基于各因素等效乘车时间换算和乘客对出行时间的容忍程度分析,使用K-最短路算法构造所有站点间的有效路径集合,结合首末班车限制设计MSA法进行随机网络客流加载,提出不同时间粒度下各换乘站换乘量的统计算法。最后,基于本算法对北京市地铁换乘量进行预测,结果表明:角度费用对乘客的路径选择行为产生显著影响,全天换乘量的分时变化规律与实际情况相符,使用本方法预测换乘量具有较好的可靠性和准确度。

基于灵活编组的城轨车底运用计划及鲁棒客流控制策略

针对通勤客流需求的动态性、不均衡性和随机性等复杂特征,提出基于灵活编组的城轨车底运用计划及鲁棒客流控制策略两阶段随机规划模型.第1阶段为编组类型指派和车底运用计划优化模型,以极小化系统运营成本为目标;第2阶段为车站协同限流鲁棒优化模型,以极小化乘客等待时间为目标.通过线性化方法将原模型重构为可被CPLEX等优化软件直接求解的混合整数线性规划模型.算例结果表明,灵活编组模式在仅增加0.5%乘客等待时间的基础上,可降低约30.2%的系统运营费用,表明灵活编组方案在满足客流需求的同时可合理地降低运营费用.此外,所提出鲁棒客流控制策略能够避免传统鲁棒优化方法过于保守的问题,对于实际运营过程中随机客流需求具有较好的适应性.

考虑运行能效的公交区域时刻表优化

为准确计量公交区域时刻表优化过程中,客流出行与企业运营博弈产生的社会效益,构建兼顾随机客流需求和时刻表运行能效的双层规划模型。从公交乘客出行量与质的角度,分析随机客流需求与时刻表之间的互动关系;依据出行性质将客流需求分层细化,作为下层弹性需求交通网络流模型的输入;考虑客流需求、乘客出行效率及企业运营成本间的波动关系,设计公交区域时刻表运行能效作为上层模型的优化目标;采用Dial-MSA与遗传算法求解双层规划模型。实例计算结果表明,优化后的公交区域时刻表运行能效提高了7.3%。可见,优化后的公交区域时刻表更能满足客流需求,有效地提高时刻表运行能效,更好地实现动态适应性。