运行计划约束下的动态可达性分析与计算

在城市轨道交通中,随着各条线路的末班车按运行计划逐站完成载客任务,路网上OD两点间的可达路径逐渐变少,直至两点间不可达,这样的路网服务能力随时间的动态变化,称为动态可达性.本文研究运行计划约束下的路网动态可达性计算方法,以支持末班车开行的优化,实现搭乘末班车出行乘客目的地可达的最大化.本文首先分析了末班车开行带来的动态可达性,给出了最晚可达时间、路径可达性、OD可达性定义.在此基础上,提出了末班车开行下路网可达性的计算方法与最晚可达时间求解的递归算法.最后,以路网可达性最大为目标,将可达性计算方法应用于末班车换乘衔接优化.通过算例分析验证了可达性计算方法的有效性.     

应急车辆动态路径选择的两阶段优化模型

为研究突发事件情境下交通路网动态变化时的应急车辆路径选择问题，提出应急车辆动态路径选择的两阶段调度优化模型。通过结合路网动态状况和应急救援特征，建立基于最大路径可靠度和最短行程时间的两阶段优化模型；通过混沌搜索改进布谷鸟算法初始种群，并加入蛙跳算法改进局部搜索操作，设计混合布谷鸟算法，改善全局寻优能力；以某市某区部分区域路网为例，将该区域路网实时交通数据应用于模型和求解算法中。实验表明，利用两阶段优化模型和算法编码方案能成功获得出发点到救援点的动态可靠路径，相同行驶路径情况下模型与算法求解的最短行程时间与实地驾车获得的最短行程时间最大误差不超过8%，说明优化模型可行。3 种不同算法求解K最短路径的结果发现，混合布谷鸟算法得到的最短行程时间比粒子群算法和 经典布谷鸟算法得到的结果都要小，且计算时间最短，表明混合布谷鸟算法求解的结果最优，性能最好。     

基于蚁群算法的动态路径选择优化方法

为了确保城市路网交通流平稳运行和各路段交通流量合理分配,提出了一种基 于伪随机状态转移规则的动态路径选择优化方法.该方法首先计算路段上流量和路阻,利 用伪随机状态转移规则和路径、路段信息素更新规则,模拟了出行者在路网节点的择路 行为,实现了路径选择过程中静态先验知识、动态交通状态及路径选择随机性的综合.算 例结果表明,该方法能够体现不同 OD 需求下路径选择的叠加效果和时延效果,相对于 平衡分配法可获得更好的路网交通均衡性,对于时变路况环境下的路径诱导系统也具有 一定的应用价值.     

城市快速路网行程时间计算与最优路径选择算法

为提高城市快速路网的整体功能和运行效益,利用实时动态交通数据,根据动态交通因素对路段通行时间的影响,将城市快速路网划分为非拥塞和拥塞两种情况,基于安全停车距离和剩余通行能力,分别计算了两种情况的路段通行时间,提出了以行程时间最短为目标的城市快速路网行程时间计算与最优路径选择算法.将该算法应用于西安城市快速路网进行案例分析,结果表明:该算法的最优路径计算结果与实际相符,误差在15%以内;最优路径的距离约为最短路径的1.84倍.      

一种基于路网变化的动态路径规划策略

就车辆动态时间最短路径诱导问题展开研究,提出了一种便于工程实施的变起点、定目标点的动态行程时间最短路径规划方案. 基于该方案,在一种大型方阵图下,就Dijkstra、A*、D* Lite等几种动态路径规划算法的计算时间进行了对比分析,针对车载动态导航设备实时性要求高、计算量要求尽可能小的特点,提出了一种基于路网变化的跳变的动态路径规划策略,根据路网中路段权值变化的具体情况,选取更加节省时间的搜索方式. 利用东莞市区电子地图和路网历史流量数据进行实验,实验结果表明,该策略可以有效减少路径动态规划的计算时间,有一定的工程应用价值.     

基于路径关联性的交叉口群动态划分方法

交叉口群是路网交通流协调控制的基本单元,其动态范围划分与路网协调控制效益直接相关。在对经典Whitson路段关联性模型进行改进的基础上,考虑局部路网上交通流OD的空间分布特征建立了相邻交叉口之间的路径关联性模型;基于路径关联性模型计算结果,应用层次聚类方法对信号控制交叉口群进行动态划分。最后对路段关联性和路径关联性的交叉口群动态划分方法进行了算例验证和对比分析。研究结果表明,考虑路径关联性动态划分交叉口群可以减少对局部路网中主要OD路径的分割,从而降低主干道交通流的总停车次数和停车延误。     

基于交通控制与诱导的准动态交通分配策略与算法研究

交通出行诱导系统下的路网动态交通分配是进行交通出行诱导方案分析、评价的基础。本文主要考虑交通控制与诱导信息对路段阻抗的影响和出行者对交通诱导信息的接受程度,给出了两种准动态交通分配的策略：修改了出行路径阻抗和改变了出行路径选择。并基于常规非平衡交通分配,通过OD需求量“全有全无”方法,实现了OD变需求影响下的多时段连续准动态交通分配。最后,通过示例路网,验证了所研究的分配策略与算法的正确性。     

城市OD区间道路总容量的模型研究

定义了城市OD间路网总容量,根据交通流平衡分配原理,以路径走行时间与路径上交通流量之间的关系为基础,建立了利用路段观测交通量和OD区路径走行时间推算城市OD间道路网容量的数学模型。证明了该模型存在唯一的解,通过算例对该模型进行了验证,表明模型能逼近实际。     

基于空铁联运OD可达性的高铁时刻表优化模型

空铁联运的优势之一在于提高客流起讫点(Origin-Destination,OD)的可达性,为机场所服务的地区提供更多出行机会.考虑"高铁接续航空""航空接续高铁"两类接续服务,引入两类0-1变量表达高铁与航空的接续关系及OD可达关系,提出空铁联运OD可达性约束,描述高铁在空铁换乘枢纽的到发时刻、接续变量和OD可达变量...     

城市路网交通信号分层分布式控制优化方法

合理的路网信号控制结构对提高城市交通系统运行效率具有重要意义。本文综合考虑控制性能和计算效率，提出路网交通信号分层分布式控制策略。在控制结构的上层，引入Webster方法实时更新周期时长；在下层，采用模型预测控制方法对交叉口信号控制问题进行建模，以最小化路网总行程时间为目标，优化信号绿信比，并利用Benders分解思路将原问题分解为独立求解单个交叉口信号配时方案的Primal问题和协调优化相邻交叉口间交通流交互作用的Master问题，提出一种基于Benders分解的双层分布式信号协调控制优化算法。通过两个实际路网算例，验证分层分布式控制方法的有效性，并针对上下层的控制方法设置对比实验。结果表明：基于Benders分解的分布式模型预测控制方法能求得接近集中式控制的整体优化解(路网总行程时间差在3.26%以下)，在兼顾控制性能的同时大幅提升优化求解的计算效率，相较于集中式控制，计算时间减少的幅度可达42.24%；在不同实验场景下，分布式控制方法的控制效果均优于定时控制方法，路网总行程时间约减少9.40%～20.57%。此外，在上层加入周期优化层后，分层控制方法能根据实时交通状态调整周期时长...     

基于换乘站停站时间延长的城市轨道交通末班车时刻表优化

在城市轨道交通网络中,提高末班车乘客换乘成功性对其夜间出行有重要意义.通过压缩末班车区间运行时间与非换乘站停站时间,延长换乘站停站时间,建立以换乘成功客流量最大为目标的时刻表优化模型,实现末班车双向衔接成功.将模型刻画为混合整数线性规划问题,通过对模型简化,利用CPLEX分支切割算法进行求解.最后,以武汉地铁网络为案例,验证模型的有效性.结果表明,模型可利用CPLEX快速求得精确解.末班车停站时间延长可有效提高末班车间换乘衔接成功性;在末班车收车时间可推迟情形下,推迟收车时间可进一步提升末班车换乘效果.     

中国铁路客车无障碍设计研究

为获取我国铁路客车无障碍设计的相关依据,从分析乘客的需求出发,先后建立了行动不便旅客乘坐铁路客车的需求模型、车厢的无障碍流线模型和无障碍区域的基本布局模型,对比得出了最优的理论布局方案;通过真人实验和虚拟人仿真研究,明确了轮椅回转空间、通行宽度、轮椅使用者手的可及范围等关键尺寸;最后整理提出了我国铁路客车无障碍信息符号及其放置位置.研究结果表明:我国铁路客车应设有优先座位、专用无障碍车厢和通用齐全的无障碍信息符号;宜将轮椅席位和无障碍厕所集中设置于无障碍车厢侧门入口处的两侧;优先座位数应不低于每列车总席位的5%;列车8节及以下数量编组时应设置1个轮椅席位,8节以上编组时应设置2个轮椅席位;无障碍流线上的转弯处应预留轮椅转弯空间,直径应不小于1 500 mm;通行的最小宽度应不小于950 mm;操控设备宜安装于离地板面高389~1 354 mm范围;操作台面深度宜小于423 mm.      

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在铁路网络中,列车运行通过车站时可能会受到其他运行线列车运行的干扰,本文对列车运行受干扰时的节能操纵优化进行了研究。根据问题的数学描述和列车运行动力学方程,建立了最优化模型,并采用变长度染色体遗传算法,结合工况序列表,对问题进行了求解。通过仿真计算,给出了受干扰时列车运行的速度距离曲线,与无干扰时的速度距离曲线进行了比较,分析了速度、时间之间的相互变化,并结合能耗距离曲线,揭示了列车节能操纵的一些原则,最后将运算结果与其他方法计算出的结果进行了比较。比较结果表明,变长度染色体遗传算法是一个有效的算法,可以很好地应用在列车节能操纵优化的研究中。     

Delay Restoration of Single-Track Railway Rescheduling

On the basis of analysis of the principle of delay restoration in a disturbed schedule, a heuristic algorithm for rescheduling trains is developed by restoring the total delay of the disturbed schedule. A discrete event topologic model is derived from the original undisturbed train diagram and a back propagation analysis method is used to label the maximum buffer time of each point in the model. In order to analyze the principle of delay restoration, the concept of critical delay is developed from the labeled maximum buffer time. The critical delay is the critical point of successful delay restoration. All the disturbed trains are classified into the strong-delayed trains and the weak-delayed trains by the criterion of the critical delay. Only the latter, in which actual delay is less than its critical delay, can be adjusted to a normal running state during time horizon considered. The heuristic algorithm is used to restore all the disturbed trains according to their critical details. The cores of the algorithm are the iterative repair technique and two repair methods for the two kinds of trains. The algorithm searches iteratively the space of possible conflicts caused by disturbed trains using an earfiest-delay-first heuristics and always attempts to repair the earliest constraint violation. The algorithm adjusts the weak-delayed trains directly back to the normal running state using the buffer time of the original train diagram. For the strong-delayed trains,the algorithm uses an utility function with some weighted attributes to determine the dynamic priority of the trains, and resolves the conflict according to the calculated dynamic priority. In the end, the experimental results show that the algorithm produces ＂good enough＂ schedules effectively and efficiently in disturbed situations.     

考虑客流时变需求的大小交路列车时刻表优化模型

以城市轨道交通放射线为研究对象,考虑客流时变需求和高峰期乘客滞留现象,以乘客等待时间、列车运行时间和车辆走行公里最小为目标,以发车间隔、列车满载率及其均衡性、发车比例为约束,构建了城市轨道交通大小交路列车时刻表优化模型.运用离散事件系统建模方法,建立基于乘客活动和列车运行过程的动态仿真模型,并将其与遗传算法相结合,提出了计算机仿真的遗传算法进行求解.算例结果表明,优化后的时刻表可以使运力与客流需求更加匹配,有效降低了高峰期乘客拥挤程度,并提高了各次列车满载率的均衡性.在企业运营成本相等的情况下,优化后的乘客等待时间减少了1 266.2 h,降幅达16.5%.     

高速铁路长大坡道动车组运行性能分析方法

当动车组运行通过长大坡道时,车辆与轨道的耦合振动作用会对列车牵引制动效率产生重要的影响.为更准确地分析动车组列车通过长大坡道时的运行性能,基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑列车牵引制动行为与线路平纵断面的影响,建立高速铁路长大坡道动车组运行性能分析模型,采用线路试验数据对模型进行验证,对比分析三维模型与传统一维模型的差...     

共线运营条件下城市轨道交通的通过能力研究

城市轨道交通网络列车共线运营能够充分利用轨道通过能力,提高轨道交通服务水平。以上海轨道交通3、4号线为背景,重点研究城市轨道交通共线运营条件下的列车通过能力,借此可对共线运营的列车运营组织提出建议。     

基于出行数据的城市公交网络可达性研究

可达性是评估交通便利程度的有效指标，城市公共交通良好的可达性能够吸引更多人选择这类方式出行.基于公交刷卡、发车时间间隔等多源数据，提出考虑线路和流量的车站等待时间计算方法；利用换乘时间阈值拼接出行数据，获取起讫车站出行时间，建立两阶段机会模型.以北京市为例，评估公交网络实际可达性.研究表明：车站服务可达性和网络可达性均呈现城市中心高、郊区低、沿地铁变化趋势明显的特征，线路越多的车站可达性越高；传统的定值设置方法会低估高可达性车站的可达性水平，考虑流量和线路的等待时间计算方法是有效的.