基于遗传算法的公交线路发车间隔优化

为优化公交企业运营管理,提出基于遗传算法的公交线路发车间隔优化方法。通过对公交线路发车间隔进行优化,平衡公交企业运营成本和乘客出行成本。以公交企业运营成本及乘客等车时间成本最低为目标,通过加权求和设定目标函数;考虑乘客舒适度、公交线路车辆满载率以及政府部门规定的最大最小发车间隔等因素,针对客流的高峰和平峰时段,建立相关约束条件;以郑州市60号公交线路为例,利用遗传算法对发车间隔优化模型进行了求解,得到了各时段的公交发车间隔,并将优化前成本与优化后成本进行比较,有效降低18%～26%的线路总成本。     

基于运营指标的超长公交线路拆分方法

针对超长公交线路在运营中出现的问题,以合理化调整公交线网为目的,通过对公交运营指标的分析,研究超长公交线路的拆分方法。在运营指标的选取中,主要考虑了线路长度、平均运距和满载率等因素与客流均衡性的关系。在高峰时段线路满载运营的假设条件下对这些关系进行了分析,进而提出计算线路拆分后合理长度的迭代算法。针对实际线网中常见的3种线路形态分别提出了拆分策略。选取北京市对应于各线路形态的3条超长线路进行实例分析,分析和计算结果与线路实际调整后的运营表现基本一致。结果证明调整后线路的长度直接受到原线路满载率和断面不均衡系数的影响。     

公交线路车辆排班模型及算法研究

针对公交运营调度系统中的车辆排班问题,以公交车辆的线路安排为对象,在不考虑线路一车辆匹配约束的条件下,建立起公交线路车辆排班模型,从而达到排班车辆最少的优化目标。首先,分析公交车辆在典型工作日内不同时间段的排序特征;然后,深入剖析组合最优化理论中的固定工件排序问题,并将其应用于建立公交线路车辆的排班模型,进而提出排班模型的求解算法;最后,结合10条公交线路的到发时刻表对该模型作了具体的应用,并通过Gantt图直观显示公交线路车辆的最优调配安排．     

公交车的调度优化研究

公交运营调度是整个公交企业管理业务的核心。依据石家庄市32路公交线路调查的客流数据,建立了兼顾乘客和企业经营者双方利益的目标优化模型,编排出适合其实际行车运营的调度表,从而为车辆调度提供了可靠的依据。     

一种城市公交车发车频率的优化模型

公交运营调度是整个公交企业管理业务的核心。提高我国城市公交的运营调度水平,是改善城市公交服务质量、提高公交吸引力的重要途径。分别从公交乘客利益和公交企业利益角度分析了公交车调度问题,建立了以公交车载客量最大为目标函数,乘客无滞留及等车时间有限为约束条件的公交车辆发车频率的非线性优化模型,兼顾了乘客和企业经营者双方利益。进一步结合哈尔滨市某路公交线路调查数据进行了优化计算,证明模型具有较强的实用性和有效性。     

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为提高城际公交的运营效率,对不同线路的运营车辆进行了跨线调度研究.从系统的角度分析了车辆跨线调度的可行性,构建了各发车场站的逆差函数,通过同城市的不同场站之间及同场站的不同线路之间的跨线调度,最大化削减了城际公交线路运营的车队规模,从而节约了客运企业的运营成本.对城市Y、Z之间的城际公交线路,维持线路正常运营所需的最小车队规模为38辆,而经过跨线调度优化后,仅需32辆,优化了运营车辆数目.本研究可以有效提高运营车辆的利用率,最大程度减少运营成本.     

融合客流大数据和成本最优化的公交动态排班方法

为提高公交排班效率和准确性,提出一种基于客流OD数据的动态排班模型。首先,模型将影响公交车辆排班的因素划分为静态因素、可变因素和动态因素,给出每日客流变化情况下动态影响因素计算方法;其次,以满足乘客需求减少公交企业运营成本为目标,探索多目标最优排班方案求解方法,实现公交运营效益最大化;最后,以广州560路公交线路为例进行模型仿真验证。仿真结果表明:模型求解结果可以在不降低乘客服务质量的同时有效减少车辆使用量,提升车辆满载率,工作日减少车辆13.3%,非工作日减少车辆26.6%。在满足社会效益的情况下节约企业运营成本。     

单线纯电动公交车辆柔性调度优化

为解决纯电动公交车因充电错过最佳接续发车班次使公交车数量增加的问题，以公交车辆运营总成本最小为目标，构建允许存在误时发车的纯电动公交车辆柔性调度优化模型，通过最大可能地增加一辆公交车可执行班次的数量，减少车辆使用数量及运营成本. 设计遗传算法求解模型，为提高求解效率，将时刻表按班次发车顺序进行排序，以减少染色体数量. 数值实验结果表明：与纯电动公交车辆刚性调度相比，柔性调度能够极大地减少车辆使用数量；误时上限的取值对公交运营成本影响较大.     

公交线路资源配置与高峰客流协调评价研究

公交线路资源配置与高峰客流协调发展是公交系统可持续发展的重要保障.对二者协调程度进行评价,通过对公交系统规划与运营的深入研究,运用数据包络分析法,以公交车辆数、站点数、沿线客流强度为投入指标,以高峰客流量、高峰满载率适宜度为产出指标组成评价指标体系,并建立二者之间协调评价模型.以哈尔滨市主城区86 条公交线路为评价单元,利用数据包络分析法的CCR模型,得到了每条线路的相对效率值,对每条线路进行协调度评价.结果表明,40 条处于强协调状态、34 条处于弱协调状态、9 条处于轻度失调状态、3 条处于严重失调状态,公交线路总体上处于弱协调状态.提出的评价方法在实际运营中具有较强的实用性,可为公交规划与运营管理提供理论依据.     

广州市公交与地铁调度协同发展方案

研究公交与地铁调度协同发展,以地铁客流为基准匹配接驳公交的发车间隔和运力配置等,可有效减少乘客换乘等待时间,提升公交与地铁衔接一体化效益。首先建立以乘客换乘时间和公交企业运营费用的总成本最小化为目标的运营计划优化模型,确定调度协同的综合启动阈值,通过分析接驳公交客流分布特征,初步制定各接驳公交晚高峰时段的发车时刻表;其次以满载率等为约束条件,确定初始车型建议,得到初始的调度协同方案;最后对线路的满载率分析,对于存在满载率过高或过低的线路调整发车间隔和车型配置,得到最终的公交与地铁调度协同方案。研究结果有利于解决广州市目前公交与地铁换乘时间过长问题,提高接驳公交的吸引力和竞争力。     

重大公共卫生灾害主动限流背景下城市轨道交通网络集成韧性

分析了重大公共卫生灾害对城市轨道交通网络集成韧性的影响机理；基于韧性曲线模型对传统韧性测度方法进行了修正，构建了面向重大公共卫生灾害影响的城市轨道交通网络集成韧性测度方法；评估了城市轨道交通网络节点重要度水平，运用复杂网络构建了城市轨道交通网络拓扑模型，对节点客流进行了模拟分配；应用SEZIR传染病传播模型模拟了灾害传播过程，研究了城市轨道交通在重大公共卫生灾害背景下的集成韧性水平演化规律；以西安市疫情发展过程为研究对象，对主动客流限制下城市轨道交通网络的集成韧性水平进行了模拟和数值分析。研究结果表明：主动客流限制措施能够有效提高城市轨道交通网络对重大公共卫生灾害的阻断能力，当客流限制水平达到30%后，重大公共卫生灾害传播过程趋于平缓；主动客流限制措施会直接导致城市轨道交通网络运行效率降低，但能够提升城市轨道交通网络在重大公共卫生灾害影响下的集成韧性水平；当客流限制水平分别为70%、40%和20%时，城市轨道交通网络集成韧性水平的改善提升效果更加明显，累积改善效果分别可达到10.73%、46.87%和226.81%。     

轨道交通与城市协同发展的空间差异性分析：以北京市为例

为识别轨道交通与城市协同发展程度的空间差异性，以及不同空间范围内城市发展水平对轨道交通客流影响的差异性，引入描述空间集聚特征的莫兰指数Moran's I 建立轨道站点周边城市发展水平评价方法，将轨道站点周边城市发展水平和站点客流空间集聚分布特征作为轨道交通与城市发展协同程度判断标准，划定若干研究区域，利用地理加权回归GWR 模型研究两者空间相关性和城市发展因素对轨道交通客流的影响. 实证研究表明：轨道站点周边城市发展水平与站点客流协同程度较高的区域，城市发展水平对站点客流影响更大；将城市发展因素对站点客流影响程度进行排序，密度高于交通便捷程度、功能多样化程度和发展紧凑度.     

需求响应机制下轨道交通出行预约与列车运行计划优化方法

轨道交通供给侧的计划性与需求侧的时变性相互冲突，为更好地协同供需双方，提出了需求响应机制下城市轨道交通列车运行计划的优化方法，包括出行预约和需求响应2个环节；建立了需求响应与列车运行计划协同优化模型，以最小化乘客出行成本和列车运行成本为目标，重点关注乘客由于预约行为产生的延误时间成本；考虑列车运行、运输能力、编组情况、客流分布等因素，设计了基于乘客优先级的自适应大规模邻域搜索算法，外层优化列车运行计划，内层优化客流分配方案，最终实现客流的供需匹配；以北京地铁八通线为例，按照需求响应机制对该线路全天的需求处理与运输组织进行数值试验，并对试验结果从车底运用、乘客等待时间和满载率分布三方面进行分析。研究结果表明:该优化方法可使开行的列车数降低13.8%，同时采用多编组模式，使用车辆数减少了29.8%，这能够有效压缩列车走行公里数，削减企业开支；能够在保证乘客基本出行的前提下，最高可将乘客平均在站等待时间缩短约35.3%，并且预约比例的提升对等待时间的削减效果明显；优化后的运行计划能控制列车满载率维持在设定水平，有效降低人员密度，避免人群大规模聚集，对城市轨道交通疫情的有效防控做出有益探索。      

北京市轨道交通线网客流分布及成长规律

为了应对城市轨道交通快速建设带来的客流规模及分布的变化,有必要对线网客流变化趋势及成长规律进行研究。以北京市轨道交通系统IC卡数据为基础,从客流量的空间、时间分布等角度分析轨道交通网络化运营客流特征。分析轨道交通新线开通产生的诱发客流和转移客流,揭示新线开通对既有线路客流分布的影响。最后,从线网规模、线位、线网布局等方面归纳轨道交通线路及线网客流成长的一般规律。     

基于灰色理论的城市轨道交通短期客流预测研究

城市轨道交通短期客流的预测是制定列车调度计划、车站客运组织工作的关键。在研究城市轨道交通的断面客流特征的基础上,建立基于灰色预测的城市轨道交通短期客流预测模型,提出通过若干组连续历史客流数据构建灰色预测模型,以此类推对未来客流进行预测。以某城市轨道交通网络客流为例进行计算,得到预测数据与真实数据误差较小,验证了该模型与方法的有效性。     

基于乘客群体特征的城市轨道交通满意度研究

为提高城市轨道交通服务质量、优化乘客乘车体验、提升城市轨道交通在公共交通中的竞争力，对城市轨道交通乘客满意度开展研究。首先，选取乘客特征因素，引入皮尔逊积矩相关系数来分析乘客满意度与乘客特征因素的相关关系，提取对满意度存在显著影响的乘客特征因素。然后，运用主成分分析法刻画乘客群体特征，据此对乘客进行分类，并采用克鲁斯卡尔-沃利斯检验法来分析其满意度的差异性。基于此，对某城市地铁A号线2019年乘客满意度调查数据进行了分析，结果显示：地铁A号线乘客的出行频率、出行目的和收入水平与乘客满意度显著相关。通过主成分分析将乘客划分为常乘客与非常乘客，发现两者对城市轨道交通服务的关注点不同，常乘客更关注乘车效率，非常乘客更关注信息指引准确性，运营单位应针对不同乘客群体展开差异性服务。     

城市轨道交通故障下客流分布计算及评估方法

为了精细化掌握城市轨道交通故障对乘客出行的影响,对等车、上车和下车过程的客流与列车交互状态进行抽象,建立了站台等待乘客、车内乘客等客流分布数据的计算方法,设计了动态客流仿真算法及乘客服务水平评估指标. 以实际线路为背景,以正常运营场景为参照,计算和评估了故障场景下的客流时空分布,分析了乘客等待时间对列车和站台上客流分布及出行时间的影响. 算例结果表明:具体故障下乘客多等待能通过避免离开而减少部分出行时间,但与正常场景相比,列车满载率高、站台人数多的现象增多;最大等待时间15 min与9 min相比,离开人数减少77.0%,带惩罚的总旅行时间降低超过10.0%,留乘发生率一样,但最大留乘人数增加94.1%,最大等待人数增加29.6%.      

客流特征视角下的轨道交通网络特征及其脆弱性

为提高城市轨道交通网络脆弱性评估的客观性, 将乘客需求特性集成到网络脆弱性的计算中; 在城市轨道交通网络Space L空间下静态拓扑结构的基础上, 以客流为权重建立了轨道交通加权网络; 基于客流指标提出了车站连接强度和加权节点介数, 用于反映动态网络结构特征, 度量节点间相互作用强度; 针对城市轨道交通网络客流的时空特性, 结合网络客流需求特性, 基于出行消耗最大容限阈值, 构建了站点故障条件下的乘客有效路径子图和网络客流的OD损失率, 进而评估城市轨道交通网络的脆弱性; 以西安城市轨道交通网络为例, 从网络客流视角分析了城市轨道交通网络特征及其脆弱性。研究结果表明: 西安市轨道交通网络具有小世界网络特性, 平均路径长度为10.7, 其中小寨站和北大街站为网络关键节点, 其车站连接强度分别为166 795、149 059, 加权节点介数分别为0.365、0.369, 这两个站点的中断对西安市轨道交通网络效率的影响分别为40.1%、39.4%;乘客出行容限阈值极大地影响着网络中站点的重要性排序, 网络脆弱性随着乘客出行容限阈值的增大而逐渐降低; 脆弱性与介数的相关性强于脆弱性与度和强度的相关性, 随着出行容限阈值的增大, 加权介数与其脆弱性的关联性逐渐降低。可见, 提出的计算指标和方法突出了客流特征与乘客需求对轨道交通网络脆弱性的影响, 能够很好地体现轨道交通网络的功能特性。      

考虑均衡性的城市轨道交通线路负荷水平评估研究

线路负荷水平的评价工作是优化运输组织方案的重要前提。首先，本文分析了采用单一均值性指标表征负荷水平不能体现线路内负荷分布偏差的问题。为此，从城市轨道交通线路客流与运输能力匹配的角度出发，以列车负荷为评价单元，建立包括负荷均值和标准差率二维指标的线路负荷水平评估模型。负荷均值指标考虑了各评价单元加权计算，以反映每个评价单元对线路负荷水平的贡献程度，标准差率指标表征负荷均衡性。模型分析得出，线路所有区间的运力同等规模变化不影响标准差率指标，相对提高大客流区间或大客流方向上的输送能力能够改善线路负荷的均衡性。算例分析表明：客流方向不均衡系数超过 1.4 时，应考虑运力优化措施以提高运输能力利用的均衡；组织列车大小交路方案和不成对行车模式，能够提高线路负荷的均衡程度。     

长沙地铁2号线运营初期客流特征分析

开展客流特征研究对科学合理地设计轨道交通系统、优化运营组织设计具有重要意义。以长沙地铁2号线的地铁刷卡数据为研究对象,运用数理统计方法对其开通初期三年的运营客流进行分析,着重分析断面不均衡系数、车站进出站高峰系数与车站周边土地利用性质的相关性,线路客运量高峰系数与该线功能定位的关系,以及乘降量和换乘量的客流特征。针对上述结论对设计和运营提出建议,可为轨道交通的设计、建设、运营提供参考,也可为大城市轨道交通客流预测结果的合理性判断提供依据。