城市轨道交通车站接驳客流组合预测模型

[目的]接驳设施的合理配套是充分发挥城市轨道交通功能的重要保障,为量化描述城市轨道交通车站的客流来源分布及接驳交通方式分担率,提出一种车站接驳客流组合预测模型。[方法]介绍了国内外客源区划定、车站选择模型、接驳方式选择方面的研究现状。建立接驳客流组合预测模型,即接驳方式选择模型和车站选择模型,二者均采用嵌套式Logit模型,可通过接驳方式选择模型ROOT层(根层)的Logsum实现两种模型的衔接。[结果及结论]接驳方式选择模型输出ROOT层的Logsum可用于表征空间点对的各接驳方式综合竞争力,能够更全面地反映综合成本。车站选择模型利用离散化的手机信令集计数据进行标定,在南京主城区地铁车站的研究实例中,车站选择模型标定的校正伪R 2达到了0.872,说明模型解释效果较好。对比实例研究结果与调查数据可知,所提车站接驳客流组合预测模型对接驳客流的来源分布及所采用的交通方式的定量描述能力较好。

基于用户均衡的双模式接驳公交一体化布局优化

接驳公交是城市公共交通系统的重要部分,用于解决轨道交通乘客“最后一公里”出行难题。针对固定线路接驳公交中边缘地区乘客步行前往公交站时间较长的问题,提出在固定线路公交服务范围边缘处布置需求响应公交,从而实现双模式接驳公交一体化布局。为科学且人性化地划分不同模式接驳公交的服务范围,基于用户均衡理论,提出以乘客出行时间均衡为目标的双模式接驳公交一体化布局模型;为在多个达到均衡条件的布局方案中进一步挑选出最优布局方案,建立以乘客出行时间最小为目标的优化模型,并设计遗传算法求解。最后,以重庆东站站前片区为研究案例验证模型与算法的可行性与有效性,求解结果证明双模式接驳公交一体化布局可以在不增加投入车辆数的前提下相比单一固定线路运营模式降低乘客出行时间成本32%;但需求响应模式的加入也会导致公交人均能耗上升83%。

异质需求下响应型接驳公交车速引导与路径规划协同研究

为加强“轨道+公交”网络融合,进一步提升公交出行的乘客满意度和运营效率,本文设计了响应型接驳公交车速引导与路径规划协同优化模型。首先,基于乘客接驳出行需求的异质性请求信息,通过规范化处理统一纳入模型;以区间车速表征实际情况下的道路弹性行驶时间,通过车速引导策略协同规划公交运行线路,扩大模型优质解空间。其次,根据响应型接驳公交大规模和高动态的特性,采取滚动时域优化思想,通过周期驱动将服务时间划分时域,在每个时域开始时调用静态规划模型,并设计文化基因算法求解;通过事件驱动将动态请求分类,对即时请求采用最邻近算法插入已规划路径。最后,运用Sioux Falls网络算例对比验证模型和算法的有效性,并应用于以许昌东站为背景的实例进行分析。结果表明:所构建的协同优化模型能依据接驳出行需求异质性,利用车速引导策略优化响应型接驳公交路径规划;协同优化后,满载率提高10.8%,运营成本和人均时间成本分别降低12.85%、10.79%。

考虑候选站点和全服务过程的需求响应接驳公交调度

考虑乘客对接驳服务从出发至到达全过程的要求,以及人的可移动性与城市道路特性,基于乘客对出发时间的下界要求(最早出发时间)和到达接驳终点须不晚于后段服务时刻表的到达时间上界要求(最晚到达时间),且在选择出行端点时有多个步行可达站点,提出考虑候选站点和全服务时间窗的需求响应接驳公交调度问题。首先,建立需求和站点集合间的映射,构建考虑节点关系和空间距离的阻抗矩阵,以车辆启用成本和里程成本最小化为目标,将问题转化为带有全服务过程时间窗和容量约束的车队规模配置和车辆路径联合优化问题,建立商业求解器可解的混合整数线性规划模型。其次,引入车辆编号对称性消除约束和同站需求序列唯一性约束,加速模型求解。为求解较大规模问题,设计多种基于问题特性的邻域结构和自适应邻域模拟退火算法。最后,以广州大学城公交子网络为例,设计不同影响因素下的数值实验,实验表明:相较于需求仅指定唯一上车站点的情况,引入候选站点减少所需车辆及行驶距离,使固定成本和可变成本分别降低25%和22.19%,总成本下降23.32%。全服务时间窗约束相较于单点一端时间窗和行程时间约束较为严格,候选站点的引入可弥补其较紧的时间要求对路径成本和乘客行程时间的增长效应。结果表明,全服务时间窗可保证乘客的服务质量,候选站点的引入可有效减少运营成本。

城市轨道交通接运公交线路优化设计

针对城市轨道交通接运公交线路优化问题,以乘客出行时间最少以及接运效率最大为双重约束目标,以接驳线路的非空约束、线路重复系数、公交运载能力以及在模型运行时所需符合实际参考值等作为模型的约束条件,选取遗传算法对模型求解。

城市轨道交通车辆辅助高压母线环形馈线控制方案

目的:为解决地铁车辆在车间维护时,由于不规范操作引起的维护人员异常触电问题,提出一种城市轨道交通车辆辅助高压母线环形馈线控制方案。方法:所提方案主要从高压箱安全回路、馈线接触器箱安全环路、环形馈线控制及中压母线控制4个方面进行设计。在车辆高压箱前盖板设置行程开关、车间电源插座盖板位置开关和接地隔离开关。既有高压电路中增加馈线接触器箱,其包含馈线接触器、低压控制电路及箱体盖板行程开关。设置网络控制单元及逻辑控制单元对高压箱前盖板状态、车间电源状态、接地隔离开关状态及馈线接触器箱盖板状态进行采集,并根据盖板及隔离开关位置状态进行逻辑诊断。结果及结论:①当上述各状态均在正常位置时,馈线接触器线圈得电,高压馈线贯穿全车两个动力单元。②当任一盖板状态发生异常断开时,两个动力单元的馈线接触器线圈失电,高压馈线断开且仅提供所在动力单元内部的供电;同时,逻辑诊断单元控制三相并网继电器失电,控制三相母线接触器断开,三相母线只进行本动力单元并网。③除受高压安全环路控制外,三相母线还能进行自身状态保护,无短路故障时闭合三相母线接触器,短路故障时断开三相接触器,辅助逆变器诊断为内部短路,切除相应辅助逆变器后重新并网;若辅助逆变器诊断为外部短路,则断开三相接触器。④整车网络故障时,当辅助逆变器检测到内部短路故障,则断开三相接触器。

面向轨道交通接驳的多模式公交线网优化

为提升轨道交通可达性,结合不同形式地面公交的特点,将其用于轨道接驳服务,提出轨道交通、常规公交和需求响应公交的多模式公交线网布局,探究成本最优下的多模式公交线网结构及对应的接驳公交服务模式。模型以公共交通企业成本和乘客出行成本之和最小为目标函数,以轨道交通线路数、常规公交线路数、步行区域大小、轨道交通及两种接驳公交的发车间隔为决策变量,建立多模式公交线网优化模型求解得到最优决策变量取值、系统成本及线网效能。以苏州市为例进行案例研究,结果表明,采用混合接驳方式后公交线路数由633条减少至540条。此外,该系统协同发展三种公交模式,能够有效应对未来城市需求增长和经济发展等情形。

复杂路网下灵活接驳公交路径优化研究

为解决现实路网中存在单行路,以及双向隔离的情况下灵活公交车辆路径优化问题,本文创新提出一种新型的公交车运营服务模式,允许公交车临时偏移基准线路服务乘客需求站点,途径特殊路段可同时服务道路两侧的乘客需求.同时提出一种以最小化公交车运营时间为目标的路径优化模型,在当多辆公交车运营在目标服务区域内时,模型可以用于寻找最短路径以便最近的车辆来服务乘客需求.其次,就模型的求解给出了一种三阶段求解算法,将待求解问题转化为旅行商问题,有效提升了求解速度.最后,利用案例分析验证了模型和算法的有效性,能在合理的时间范围内求解出运营车辆路径.

基于改进遗传算法的接运公交线路生成优化模型

城市轨道交通接运公交线路布设效果直接影响到轨道交通线路的运营效率.为了探讨轨道交通接运公交线路的最优布设方案,以最少线路接运最大客流量为目标,建立了线路生成的优化模型,并给出了求解该模型的改进遗传算法.以北京地铁5号线宋家庄站和刘家窑站的接运公交线路布设方案为例进行分析,结果表明:两个轨道交通站点布设6条接运公交线路能够使接运公交线路的载运能力最大,为205人/(km/h).

基于遗传算法的城市轨道交通接运公交线网规划

分析了城市轨道交通接运公交线网的功能,初步界定了车站影响区,并将其离散化编码表示.定义参数,以运营者消耗和使用者消耗之和最小为公交线网优化目标函数,建立模型,最后介绍了使用遗传算法搜索最优路线的计算步骤.

基于换乘网络的城市轨道交通关联公交接驳线网优化

轨道交通和常规公交是城市公共交通系统中最主要的两种方式,它们之间的有效接驳是城市公共交通一体化的重要环节,由此形成了公交接驳线网优化问题(FBNDP)。以FBNDP问题的既有研究成果为基础,通过对公交接驳线网和轨道交通运营线路组成的换乘网络上乘客出行方案的分析,将换乘费用加入到乘客出行费用中,使换乘网络客流出行费用考察更为全面。以最小化乘客出行成本和常规公交运营者开行成本为优化目标,建立基于换乘网络的接驳线网优化模型(FBNDP-TN模型)。模型中,客流不再具有唯一终点(多对一),而是每个公交站点与轨道车站间均有客流需求这种更一般情形(多对多情形)。并设计了更严格遵守频率约束的遗传算法,对测试算例网络上客流"多对一"和"多对多"进行了比较分析。算例分析结果表明:优化方法具有较好的性能,客流分布对接驳线网结构具有显著影响。

响应型接驳公交运行路径与车辆调度的协调优化

响应型接驳公交运行线路与车辆调度是相互影响的,二者需协调优化。基于效用理论,研究二者的协调方法。根据乘客时间窗要求,确定车辆到达需求点的时间要求,分析乘客和车辆早到或晚点产生的正、负效用,并分别构建乘客和运营商的效用函数。以乘客和运营商的总效用最大为目标,以车辆容量、乘客时间窗及车辆到达时间等为约束,构建运行路径与车辆调度的一体化优化模型。结合蒙特卡洛模拟,设计了该模型的多种群遗传求解算法。案例分析表明:对比固定的发车时刻,协调优化能有效增加总效用;在固定需求的情况下,采用该方法,能优化确定最佳车辆配置数。

响应型接驳公交系统基于关键点的动态路径优化

针对目前接驳公交系统动态路径优化研究缺失的问题,提出了一种在动态需求、动态行程时间下响应型接驳公交基于关键点的动态路径优化方法;以乘客需求点和路网节点为关键点,提出了基于关键点的动态路径更新规则和更新过程;以系统总运营成本最小为目标构建了同时接送模式、单车型多车辆的响应型接驳公交在关键点处的路径优化模型,并设计了求解该模型的遗传算法。研究结果表明:本研究的方法能有效地获取在动态需求、动态行程时间下响应型接驳公交的动态最优路径;在相同路网条件、相同乘客需求下,同时包含乘客需求点、路网节点的关键点构成方式更适应动态路网、更有利于节省出行成本,同时接送模式能有效地减少发车次数、减少总运行时间、提升座位平均利用率;关键点构成方式和运营模式对动态最优路径、运营效率均有显著的影响。

轨道交通接运公交发车间隔及票价优化模型

考虑轨道交通接运公交发车间隔及票价的乘客需求弹性,对接运公交系统的成本及收入进行分析,建立了以最大系统总收益值为目标函数、轨道客运量份额为主要约束条件的非线性规划模型,并探讨了它的求解方法。算例结果和参数灵敏度分析表明,优化模型在约束条件内存在局部最优解,系统总收益值随着平均单个乘客等待时间和票价的增加以不同的速度减少,乘客对票价增减的敏感性比对发车间隔增减的敏感性强。

多车场响应型接驳公交运行线路与调度的协调研究

为提高响应型接驳公交运行效率,提出响应型接驳公交系统多车场协同运行、多车型协调调度、线路与调度协调设计的思想。引入虚拟车场将多车场设计问题转换为单一车场设计问题;建立混合需求问题的两阶段法来分阶段处理预约需求和实时需求;构建预约需求下车辆路径与调度的协调优化模型及其求解算法。计算结果表明:在给定相同的预约需求和混合需求下,与独立运行相比,协同运行的总费用分别降低了8.6%和13.0%,车辆总运行时间分别减少了5.7%和12.5%;多车场的协同运行有效地提高了运营效率。小型车比例增加50%,大型车比例同时减少50%时,系统总费用的变化率在独立运行和协同运行下分别达到11.2%和5.9%,车型比例对系统总费用具有显著影响。

多分区响应型接驳公交路径与发车时间的协调优化

为进一步提升响应型接驳公交的整体性能,提出了一种同时考虑分区间与分区内预约需求的车辆路径与发车时间协调优化方法,并构建多目标协调优化模型来分配边界上的预约需求、安排车辆路径和发车时间。优化模型中,优化目标是尽量使存在冲突的运营商利润和乘客满意度同时达到最大;考虑的约束包括接驳车辆容量限制、最大行程时间限制等。采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法求解多目标协调优化模型,算例表明:与发车时间固定下的路径优化相比,发车时间与路径的协调优化能显著提升系统性能。若追求运营商0利润最大,与固定分配相比,边界上的需求协调分配时,系统利润增加7.4%,但满意度有所降低;若追求满意度最大,与25座的相比,采用容量15座的接驳车时,系统利润增加了0.8%,满意度也增加了0.06,协调分配和车辆容量的影响显著。

双层城市公交网络设计及优化方法研究

提出了建立"公交骨架线路"+"公交接运线路"双层城市公交网络结构的思路,构建了双层城市公交网络的优化模型,针对不同层次分别设计了求解的遗传算法和禁忌搜索算法,通过实验计算证实了算法具有良好的寻优性能,为城市公交网络的规划与设计提供了有力的理论支持。

轨道交通直流电缆绝缘诊断技术现状及展望

当前直流馈电电缆绝缘诊断主要依靠离线周期性测试和各类保护的动作报警,本文首先分析了现行诊断技术的不足,指出现行诊断技术由于其局限性、被动性已不能满足轨道交通安全运营的需求,应对直流馈电电缆绝缘实施在线监测技术。分析了将交流电缆监测技术应用于直流馈电电缆的可行性。结果表明,交流电缆在线监测技术不能移植于直流馈电电缆,但放电法和直流泄漏电流法可以借鉴参考,有必要进一步开展相关方面的技术研究。

基于Mexh小波变换的直流馈线保护方法

由于机车恒转矩电流与远端短路电流特征相近,因此对两种电流的区分是直流馈线保护的难点。钢轨在通过短路电流时会产生集肤效应,使其电流时间常数发生较大改变;而机车在用电时由于其自身结构特点,其电流时间常数改变较小。采用基于Mexh小波变换方法提取时间常数变化特征以区分机车恒转矩电流与远端短路电流,该方法可以作为电流上升率保护的有效补充。采用北京地铁仿真数据及直流馈线录波数据对该方法进行了验证,证明了该方法的有效性。

基于对地电容与过渡电阻识别的故障选线方法

在简要分析配电网现有单相接地故障选线方法的优缺点基础上,提出了一种新的选线方法。先利用配电网单相接地故障数据,根据故障前后线路电流电压变化量之间的关系来计算各馈线对地电容,在此基础上估算每条出线故障相的过渡电阻,最后通过比较过渡电阻进行选线。该选线方法不受中性点接地方式、过渡电阻和故障位置的影响,通过仿真分析验证了该方法的有效性。