基于时空路径推算的城轨网络客流分配方法

针对城市轨道交通客流分布推算问题,根据自动客票采集系统（AFC）数据和列车时刻表数据,提出基于乘客出行时空路径推算的网络客流分配方法.首先,利用前述两类数据估算乘客出行时间参数;其次,使用基于插点法的可行路径搜索算法得到全网各OD (origin–destination)对的可行路径集合;再次,基于乘客进出站刷卡信息、列车时刻表数据及匹配的可行路径集合,构建乘客有效出行路径集和列车集的推算模型,获得有效出行结果集;进一步,结合所得有效结果集合与列车载客量限制,并根据列车时刻表完成列车运行推演,确定唯一的有效出行路径和所乘列车;最后,设计开发基于C#语言的城市轨道交通网络客流推算系统,对某城市轨道交通工作日客流数据进行案例研究.结果表明：客流推算系统所得的断面客流推算值与运营参照值的平均差异上、下行分别为2.03%、3.90%;列车满载率变化趋势符合线路路由特点;早晚高峰时段换乘站的换乘客流来源站点固定,但早高峰来源量比例较晚高峰稳定.     

城市轨道交通站间距优化研究

通过对受站间距影响的城市轨道交通相关指标分析,学习并借鉴国内外城市轨道交通站间距优化方面的成功经验及研究方法,以实际数据作为基础,首先对客流分布和乘客出行时间这两个影响因素进行分析,通过分析认为城市轨道客流随着乘坐距离的变化存在着一个先增后减的函数变化;根据对客流分布以及乘客出行时间的分析,将乘客出行时间成本转化成经济效益指标,将票价收入标准与客流分布进行结合得到地铁票价收入的经济效益;之后结合乘客出行时间的经济效益和票价收入的经济效益按照总收益最大化建立城市轨道交通站间距优化模型,并实施优化计算,碍到理论上的最优站间距.     

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%.      

考虑换乘时间影响的城市轨道交通路径选择行为研究

研究乘客路径选择行为有助于掌握城市轨道交通网络客流分布规律.本文在分析城市轨道交通乘客路径选择行为影响因素的基础上,重点考虑换乘时间对乘客换乘费用感知的影响.实际调查表明,乘客感知的换乘走行时间与实际的换乘走行时间符合幂函数分布.本文将换乘走行时间惩罚系数设定为换乘走行时间的幂函数.在此基础上,本文构建了乘客出行广义费用模型,采用改进的深度优先算法搜索两点间的有效路径,并利用Logit 随机路径选择模型计算各有效路径的选择概率.最后,以北京市轨道交通网络的数据对提出的模型和算法进行验证,案例分析结果验证了本文提出的模型的合理性.     

基于朴素贝叶斯轨道交通网络客流分配模型

在充分分析轨道交通行程时间组成要素及分布特性的基础上,利用已知AFC数据对行程时间参数进行估计,提出一种基于朴素贝叶斯分类器的轨道交通网络客流分配模型。利用AFC数据估算行程时间组成要素参数,得到OD间每条路径行程时间的均值及方差;将每名乘客的AFC数据作为一个样本,行程时间作为一个特征属性,利用朴素贝叶斯分类器进行概率分类,将每名乘客划分到后验概率最高的某条路径;得到轨道交通OD间每条有效路径的客流。根据广州地铁算例验证及仿真实验结果表明,该方法能较好预测每条有效路径客流分配比例。     

基于双向BFS算法的城市轨道交通有效路径研究

确定城市轨道交通有效路径是客流预测、客流清分等运营管理工作的重要基础,本文在分析乘客对换乘次数及出行成本容忍度的基础上,设计了基于广度优先算法的双向BFS(breadth-first search)算法.考虑拓扑网络中的换乘站、非换乘站、环线与虚拟换乘弧的特性,对轨道交通站点、线路、区间进行编号,并根据乘客换乘次数不超过3次的行为特征,借助相邻换乘站确定两条路径交汇的换乘站,然后通过引入广义相邻换乘站的概念筛选重复路径,标定广义费用函数计算出行成本.最终设计出从O、D点同时开展广度优先算法的双向BFS算法,该算法具有适用性强、速度快等优势.以成都地铁网络中茶店子站和磨子桥站这一对OD为例,在6条初始路径基础上经筛选最终获得2条有效路径,结果完备无冗余.     

出行策略与行程时间不确定下的公交客流分配方法

利用杭州市公交线路站点GIS数据和车辆运行GPS数据进行分析,将公交车到站时间分为站点停靠时间和站间行程时间,得到公交车站点之间运行可能总时间的分布概率.通过实际的公交路网结构,定义扩展的公交网络有效路径.在考虑公交线路联合发车频率和根据乘客路径选择的广义成本下,建立出行策略与行程时间不确定下的公交客流分配模型,并将公交线路发车时刻表引入用户均衡模型中,设计了基于扩展网络最短路的Method of Successive Average(MSA)算法求解,通过对两个交通小区间高峰小时的客流分配结果验证模型和算法的有效性.     

基于乘客路径选择的多制式轨道交通客流分配

为量化换乘对乘客出行路径选择的影响程度,在单层网络中添加虚拟换乘站,构建无隐性连接的三层多制式轨道交通拓扑网络模型。基于时间、换乘节点衔接性,计算线网间衔接性系数;利用Dijkstra法搜索模型各起讫点间的 K 短路径,以乘客感受到的线网复杂度及乘客出行计划确定时间,建立乘客对线网的熟悉度函数;根据乘客路径选择影响因素构建广义出行费用,利 用Logit函数对每条路径的选择概率进行计算;最后设计客流分配算法进行求解,实现对多制式轨道交通网络的客流分配。以成都地铁、成灌、成贵高铁等线路建立多制式轨道交通网络仿真模型,对其客流分配实例分析表明,客流的分配结果与实际数据基本吻合,证实了客流分配算法的真实有效性。     

基于AFC数据的城市轨道交通乘客出行路径推算

旅行时间是影响乘客路径选择的因素,然而,也是路径选择的结果。轨道交通自动售检票系统详细记录了与出行相关的时间信息,因此可以用来推算路径。首先将一次出行划分为若干阶段,并且分析各阶段涉及的随机性因素;在考虑现场实际的基础上,完成对系统运行和乘客出行的建模。然后,基于出行阶段的相互独立性,设计了用以推算乘客出行路径的方法,并且设计了双盲实验对方法进行验证。最后,案例分析显示,利用票卡交易数据、列车运行图和辅助的步行调查,该方法可以方便而有效地推算乘客路径,进而有助于客流分配和票务清分。     

面向多目标站的灵活型公交路径优化调度模型

在已知乘客需求量、车辆载客容量和站点间行程时间的条件下,将车辆的运行时间和乘客出行时间最小化作为目标,构建面向多目标站的灵活型公交路径优化调度模型. 该模型采用引力模型进行车辆路径初始化,采用启发式算法对车辆路径进行最优化求解. 根据仿真案例结果发现,在乘客需求分布存在较大差异和不确定性时,模型仍能满足所有乘客需求,且车辆总行程耗时较为稳定,系统进行路径优化计算耗时较小,验证了模型及算法的实用性. 研究结果表明,面向多目标站的灵活型公交路径优化调度模型能够最大程度满足乘客需求,并在企业成本、乘客时间成本与需求响应方面达到最大平衡,在实际交通中具有重要意义.     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

轨道交通车站闸机配置仿真与评价

分析城市轨道交通进站检票设施排队系统特性,建立进站闸机的Simio仿真系统,利用该仿真系统得到配置不同数量闸机的忙期、乘客平均排队长度和平均等待时间等系统运行指标,进而分析闸机的能力利用、服务水平和运营成本。通过实例仿真,进行结果分析。     

网络化运营条件下城市轨道交通票务清分方法研究

实施“一票换乘”的城市轨道交通网络化运营条件下,票务收入应按照不同运营主体完成的客运周转贡献进行公平合理地清算和分配。本文在分析影响票务清分的主要因素及清分实现原则的基础上,提出了一种基于乘客多路径出行选择的城市轨道交通“两阶段、双比例”清分方法。合理考虑了旅行时间、换乘便利性、运营时间、发车间隔、拥挤程度等对路径选择和清分比例的共同影响,在清分模型中分阶段体现其确定性和不确定性影响因素,具有较强的可行性和实用性。     

基于共线运营的城市轨道交通线网票款清分算法及实施

线网中各线路的票款清算与分配是城市轨道交通网络化运营得以实施的必要条件. 依据自动售检票系统的票据信息,设计了在网络化运营环境下确认各公司已收票款的算法流程,作为实际工作中实施票款清分方案的基础. 通过分析城市轨道交通线网共线运营的三种组织方式,探讨了各方式的经营核算实体及其付费关系,在既有的城市轨道交通票款清分算法的基础上,区别于换乘条件下的网络化运营环境,基于多路径选择的方法给出共线运营环境下分配到各经营核算实体的票款清分算法. 通过假设算例的计算,给出包含两个共线运营区间的三条线路的票款清分方案,证明了算法的有效性.     

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线网中各线路的票款清算与分配是城市轨道交通网络化运营得以实施的必要条件. 依据自动售检票系统的票据信息,设计了在网络化运营环境下确认各公司已收票款的算法流程,作为实际工作中实施票款清分方案的基础. 通过分析城市轨道交通线网共线运营的三种组织方式,探讨了各方式的经营核算实体及其付费关系,在既有的城市轨道交通票款清分算法的基础上,区别于换乘条件下的网络化运营环境,基于多路径选择的方法给出共线运营环境下分配到各经营核算实体的票款清分算法. 通过假设算例的计算,给出包含两个共线运营区间的三条线路的票款清分方案,证明了算法的有效性.     

峰前折扣票价下轨道交通乘客出发时间弹性

以北京地铁峰前折扣票价政策为背景,利用自动售检票数据研究折扣票价对乘客出发时间的影响. 首先,从“消费行为”视角建立客观的分类指标并对客运市场进行细分;其次,以较长时期内出发时间中位数为指标,基于“事前-事后对比法”对出发时间发生转移的乘客进行辨识;最后,准确测定不同类型乘客出发时间对票价变动的敏感程度. 结果显示：乘客出发时间票价弹性随转移时长增加而急剧下降,30 min 几乎是乘客所能接受的最大转移时长;通勤类乘客弹性最低,低频及生活类乘客相对富有弹性;限制当前折扣票价政策效果的主要因素在于折扣截止时间过早.该研究能够为差别定价方案编制及优化提供关键参数.     

峰前折扣票价下轨道交通乘客出发时间弹性

以北京地铁峰前折扣票价政策为背景,利用自动售检票数据研究折扣票价对乘客出发时间的影响. 首先,从“消费行为”视角建立客观的分类指标并对客运市场进行细分;其次,以较长时期内出发时间中位数为指标,基于“事前—事后对比法”对出发时间发生转移的乘客进行辨识;最后,准确测定不同类型乘客出发时间对票价变动的敏感程度. 结果显示：乘客出发时间票价弹性随转移时长增加而急剧下降,30 min 几乎是乘客所能接受的最大转移时长;通勤类乘客弹性最低,低频及生活类乘客相对富有弹性;限制当前折扣票价政策效果的主要因素在于折扣截止时间过早.该研究能够为差别定价方案编制及优化提供关键参数.     

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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.     

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.