基于Kolmogorov熵权的城市轨道交通网络节点重要度识别算法

近年来,我国城市轨道交通系统中延误、破坏事件及运营故障等事故频发,事故站点大多客流量大且交通繁忙,因此识别城市轨道交通网络中的重要节点对于保证网络的正常运营具有重要意义。为更真实地反映现实世界城市轨道交通网络的实际情况,本文首先基于复杂网络理论构建城市轨道交通网络模型;其次在网络拓扑指标的基础上,考虑车站自身属性及其周边区域环境对节点重要度的影响,构建城市轨道交通网络指标评价体系;然后基于混沌时间序列与混沌系统指标序列的共性,采用Kolmogorov熵权法计算指标权重,结合城市轨道交通网络指标数据得到城市轨道交通网络节点重要度排序;最后,通过成都地铁网络的实例研究结果表明：排序前10的关键车站均位于城市中心城区且皆为换乘站点。与信息熵权法结果进行对比发现,本文方法有8个共同的关键站点,且排序结果分布更集中、极端值更少、得分差距更小。研究成果有助于更好地理解城市轨道交通网络的结构特征,为预防事故、优化运营提供了重要理论依据。     

基于有效路径集合的节点间连通度估计方法研究

对交通网络而言,节点间并非所有路径都作为出行者备选路径.与纯网络连通可靠性评价方法考虑节点间的所有可能路径不同,文中把节点间有效路径集合作为评价载流交通网络节点间连通可靠性的依据.节点间的有效路径集合可以通过Dial算法得到,在得到节点间有效路径集合后,利用BDD算法得到有效路径集合的不交化表示,进而得到节点间连通度的精确值.     

考虑地震强度空间变异性的地铁系统连通可靠性分析

考虑地震强度的空间变异性，本文提出一种以震后通行能力为目标的地震作用下地铁系统连通可靠性评价方法。首先，根据历史地震资料和地震烈度衰减关系，开展目标区域地震危险性分析，生成具有空间变异性的地震动峰值加速度场；其次，采用图论建模方法构建地铁网络拓扑模型，并将地震动场输入网络；再次，结合结构地震易损性模型计算地铁车站、区间隧道的地震失效概率，并模拟地铁网络的震后状态；最后，引入有效连通的概念建立了3种指标：网络连通可靠度、车站连通可靠度和运营线路故障率，基于Monte Carlo模拟方法从不同角度对地铁系统的抗震连通可靠性进行分析。基于上述流程以北京市城六区地铁系统为例进行抗震连通可靠性分析。结果表明：地震强度的空间变异性对系统连通可靠度的影响显著；在50年超越概率为10%的地震作用下该地铁系统中88%的车站之间能够实现有效连通；运营线路之间相互交错形成闭环能有效提高系统的连通可靠度。     

基于复杂网络理论的广州轨道交通网络可靠性研究

城市轨道交通网络是由轨道线路和车站组成的复杂网络,利用复杂网络理论探讨轨道线网的可靠性对提升其可达性和运营效率有重要意义. 采用space L方法对广州轨道交通网络进行了拓扑建模,计算分析了节点度、聚类系数、平均路径长度等指标及其分布规律,并重点研究了换乘车站故障情况下整个轨道交通网络受影响程度及可靠性. 结果表明,现阶段广州轨道交通网络呈现随机网络的特征,换乘车站发生运营故障将严重影响网络中的较长距离出行,降低轨道交通网络的客流吸引度,广州轨道交通网络在换乘车站故障后其全局效率降低,局部效率不变,车站之间的紧密程度较差.     

基于复杂网络的南京城市轨道交通站点重要度评估

随着城市化进程的迅速推进以及大都市城市轨道交通网络化运营的逐步实现,城市轨道交通在城市交通系统中扮演的角色越来越重要,一旦城市轨道交通网络中的重要节点发生了紧急事件,必然会严重影响到城市轨道交通的正常运营。本文主要利用复杂网络理论对城市轨道交通网络进行分析,首先介绍了城市轨道交通网络的复杂网络特征,在此基础上提出利用SpaceL方法构建城市轨道交通网络拓扑结构,并且使用TOPSIS方法构建基于城市轨道交通网络特性的节点重要度评估模型,以南京地铁为例,得出南京城市轨道交通站点重要度排序。确定城市轨道交通中的关键节点,可以给城市轨道交通网络可靠性的研究提供很大的帮助,对于城市轨道交通网络的优化有着重要的意义。     

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城市轨道交通网络是由轨道线路和车站组成的复杂网络,利用复杂网络理论探讨轨道线网的可靠性对提升其可达性和运营效率有重要意义. 采用space L方法对广州轨道交通网络进行了拓扑建模,计算分析了节点度、聚类系数、平均路径长度等指标及其分布规律,并重点研究了换乘车站故障情况下整个轨道交通网络受影响程度及可靠性. 结果表明,现阶段广州轨道交通网络呈现随机网络的特征,换乘车站发生运营故障将严重影响网络中的较长距离出行,降低轨道交通网络的客流吸引度,广州轨道交通网络在换乘车站故障后其全局效率降低,局部效率不变,车站之间的紧密程度较差.     

基于客流集散网络的城市轨道交通瓶颈识别方法研究

为科学客观地识别大型城市轨道交通网络瓶颈,提高网络化运营和服务管理水平,本文从轨道交通网络层出发综合考虑车站与区间能力关系,研究系统内部断面客流量和车站实际客流集散量的关系,从网络系统内部与外界客流集散关系角度,建立了基于集散网络的城市轨道交通瓶颈识别模型。以成都轨道交通网络为例进行分析,验证了该瓶颈识别方法的有效性和实用性。案例结果表明模型方法可对大型实际客流集散网络的瓶颈进行有效识别,瓶颈车站主要集中于1号线南部,最拥堵车站为火车南站(13号车站)。与既有方法相比,本文方法能从车站角度客观量化网络系统实际运营拥堵情况。     

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。      

城市轨道交通网络OD间路径旅行时间可靠性研究

在大规模复杂城市轨道交通网络条件下,同一OD间不同路径旅行时间的可靠性差异加大,进而对乘客出行选择产生影响。将乘客一次出行的路径旅行时间划分为走行时间(包括进站、换乘和出站走行时间)、候车时间(包括起始站和换乘站的候车时间)和乘车时间,运用概率密度函数对各分段时间进行定量解析与拟合。界定OD间路径旅行时间可靠性的内涵,提出以标准差和缓冲指数作为可靠性评价指标并给出计算方法。以北京地铁网络为例进行计算与分析,证明了评价指标能够较好地反映OD间路径旅行时间可靠性,并从实证角度说明了城市轨道交通系统在平峰时段具有较高的可靠性。由于高峰时段列车运行延误与乘客走行差异是影响OD间路径旅行时间的重要因素,以上海地铁网络中某一OD为研究实例,结果表明高峰时段不同路径旅行时间可靠性对乘客实际出行路径选择产生影响。     

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随着新线的建设,城市轨道交通网络规模不断扩大,不同时期的网络特征不同,以北京为例分析发展变化规律,可以为轨道交通网络化运营提供建议.根据复杂网络理论,首先对比了北京市轨道交通规划路网和目前运营路网的网络特征值,分析了特征值的变化规律,得出规划路网的平均度、聚集系数、平均最短距离等指标均有所增大,但由于服务半径扩大,网络效率略有下降.然后针对重要节点失效和线路失效,对比了失效后的网络弹性,并确定了网络中的重要节点.结果表明：节点失效和线路失效对规划路网的影响较小,部分车站的重要度随着网络完善而发生改变,对于运营路网,必须保障重要节点的可靠性.     

城市轨道交通有权网络相继故障可靠性研究

城市轨道交通各条线路和车站因其所承载客流量多少不同在网络结构的地位也不同,仅从网络结构来评价可靠性可能会产生误判.本文根据地铁网络智能卡数据构建了网络权重矩阵,结合网络结构确定了无权、有权网络的复杂网络参数,并基于有无权重 两个网络分别定义了4 种相继故障的策略参数及网络可靠性评价模型.以北京市轨道交通为实例系统性分析有无权重两个网络的可靠性,结果表明,模型可操作性强,弥补了城 市轨道交通网络可靠性研究的不足,加载了客流的网络脆性更明显,站点重要性排序也 发生较大变化.     

城市轨道交通运营管理理念创新的探讨简

目前,我国内地已有北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、武汉、南京、沈阳、长春、大连、成都、西安、昆明、苏州和杭州等16个城市累计开通64条城市轨道交通运营线路,总运营里程达到1980公里,运营车站1291座。这16家地铁运营公司处于网络运营管理不同阶段,如何针对阶段的特点,倡导特色的理念创新．对城市轨道交通运营服务企业提升服务质量具有重要的意义。     

考虑拥挤的轨道交通网络时刻表协调优化建模

以非连通型城市轨道交通网络为研究对象,根据城市轨道交通网络周期性运行特点,在深入考虑拥挤及换乘客流脉冲性到达特征的前提下,给出1个循环周期内城市轨道交通网络运营费用及乘客出行费用计算方法.并在此基础上,以各运营线路发车间隔及发车时刻相位差为决策变量,以乘客及运营企业的综合费用最小为目标,以列车发车间隔、列车容量、站台容量、运营补贴等为约束,建立城市轨道交通网络列车时刻表优化模型.根据模型特点,提出了一种基于仿真的遗传算法对模型进行求解.算例结果显示,与既有优化方法相比,本文模型能够更加细致地刻画乘客换乘过程,有效降低系统综合费用,并确保各项服务指标在安全范围之内.     

城市轨道交通网络可靠性和运输服务质量评估

为评估区间通过能力下降对城市轨道交通网络可靠性和运输服务质量的影响，首先，以区间通过能力下降前后乘客的相对广义出行费用确定乘客的出行是否可靠，并以出行可靠的乘客占比评估网络的可靠性；其次，以乘客的平均广义出行费用评估网络的运输服务质量，采用基于改进Logit模型的随机用户均衡配流模型计算乘客的广义出行费用，并通过MSWA （method of successive weighted averages）算法求解该模型；然后，通过区间影响的乘客占比、区间介数分别识别网络的重要区间；最后，以武汉地铁为例分析重要区间通过能力下降后的网络可靠性和运输服务质量. 仿真结果表明:受区间影响的乘客占比识别的重要区间对城市轨道交通网络的可靠性和运输服务质量产生重要影响；重要区间多与换乘站直接相连，并且各重要区间能影响网络中12.24%～13.96%的乘客；为保证武汉地铁网络可靠性高于0.95，网络最多能容忍区间介数识别的3个重要区间的能力下降20%，或区间影响的乘客占比识别的1个重要区间的能力下降20%；随着下降区间数目和下降比例的升高，网络的可靠性持续下降，但网络的运输服务质量下降的情况会有所减弱.      

城市轨道交通网络新线接入后的客流预测

城市轨道交通网络新线接入后,网络拓扑结构和客流时空规律都将发生较大变化。提出通过可达性指标将进出站量预测、OD分布量预测、基于路径选择模型的随机客流分配等阶段关联,构建客流预测模型。进出站量预测时,构建土地利用替代指标,避免对新车站周边土地利用、社会经济属性等进行调查;同时由目的地选择效用计算得到车站可达性指标,描述车站位置对进出站量的影响。OD分布量预测时,构建目的地选择模型,可适应拓扑变化后的场景,模型中OD可达性指标由路径选择效用计算得到。构建的路径选择模型,综合考虑了影响乘客路径选择的各因素。最后,对广州市地铁6号线接入后的客流进行建模预测,各模型参数均符合统计检验要求且客流预测精度较高。     

城市复合交通网络的若干特性研究

针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型.基于复杂网络理论,采用Matlab 计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析.结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大.     

大客流下城市轨道交通车站运营安全风险评估

为评估大客流下城市轨道交通车站的运营安全风险等级,在考虑大客流流动性的基础上,通过设计问卷调查筛选具有一致性和代表性的评价指标,构建大客流下的城市轨道车站运营安全等级评估指标体系。通过组合赋权思想将客观权重与主观权重进行最优组合,得到评价指标的综合权重。利用云理论建立城市轨道交通车站运营安全风险等级评估的云模型,采用正、逆云发生器及云理论得到评估云和结果云,通过云的数字特征和云图比较直观展现评估结果。实例应用表明:云模型可较准确地评估客运站的运营安全风险等级,为大客流发生时车站的安全管理提供理论依据。     

交通网络连通可靠性评价方法研究

本文从连通可靠性角度出发,分析了连通可靠度的评价方法,给出了利用交点法评价起终点连通度的路径集和割集确定方法,即将路径集和割集分别转化为原网络和对偶网络里寻找n条最短路径问题.交点法仅利用起终点间的部分路径集合和割集,降低了计算复杂性,并用示例网络对交点法进行了数值检验.本文对考虑路段相关性下的连通可靠度评价方法进行了探讨,最后对连通可靠度研究进行了总结和展望.     

城市轨道交通运输网络级联失效抗毁性研究

城市轨道交通各条线路和车站相互连接,联系紧密,其中的节点故障会在网络迅速传播,造成较大范围的拥堵,影响整个网络的正常运营.本文首先结合轨道交通特性,对城市轨道交通网络的级联失效现象进行分析.采用改进的边权函数来分析节点状态变化,进而产生流量的重分配.接着,建立了城市轨道交通网络级联失效模型,并以网络失效规模和破坏程度两个指标对其进行评估,仿真了级联失效过程并分析了不同失效策略下城市轨道交通网络的级联失效抗毁性.最后,以北京市轨道交通网络为例进行了实证研究.研究结果对轨道交通网络的合理规划、结构优化及运营安全具有重要的参考意义.     

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针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型。基于复杂网络理论,采用Matlab计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析。结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大。