[发明专利]一种城市轨道交通网络大客流影响的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于城市轨道交通网络化运营中的大客流影响及应急处置技术领域。

背景技术

城市大型活动(博览会(如世博会)、大型体育会(如奥运会、F1大奖赛)、大型庆典(如国庆庆典)、节假日(如春节)、演唱会等)将在特定时间段内产生高强度、高密度的大客流，从而对城市客运交通系统产生巨大的挑战。城市轨道交通网络作为城市客运交通系统中的骨干，大客流事件由于具有人数众多、人流来向复杂、流动性大等一些不确定因素的特点，对轨道交通网络的运输能力、安全可靠性、协调调度等各个方面造成的交通压力更大。

目前，国内外现有该技术领域中主要采用了基于客运需求总量预测的方法，即根据大型活动的特点，运用传统的交通需求预测分析方法，进行大型活动举办期间客运需求的总量预测，并提出相应的应急交通组织方案。城市轨道交通作为大容量的快速客运交通系统，在网络化运营条件下，大客流事件的影响将呈现出时间、空间上的自身规律和特点，而现有技术中对大客流事件在轨道交通网络上的时间、空间传播扩散影响缺少有效的分析预测方法。

发明内容

城市大型活动举办期间，大客流将在部分车站形成大客流事件，并通过网络进一步传播和扩散，从而对城市轨道交通整体网络运用产生重大影响。在大客流事件发生情况下，城市轨道交通网络需要在网络运营组织方案、运行计划调整、安全保障等多方面作出及时调整和优化，其基础则是大客流发生后的轨道交通网络客流变化规律，即大客流对城市轨道交通网络在时间、空间两个维度上的影响。

为有效满足大客流事件下城市轨道交通运营组织方案制定及大客流疏散处置辅助决策的需要，本发明基于大客流产生特征及其网络传播规律的分析，提出了大客流对城市轨道交通网络影响预测的方法，用于实现对城市轨道交通线网大客流的影响时间、影响程度和影响范围的分析预测。本发明在对城市轨道交通网络模型的抽象构建之上，基于大客流产生及传播规律的深入分析，提出了大客流产生规律、大客流去向确定、网络客流分布计算以及大客流影响分析评价方法等在内的大客流对城市轨道交通网络影响预测的一套完整方法。

本发明方法流程如图1所示，具体过程包括如下步骤：

(1)城市轨道交通网络抽象模型构建

本发明以数学中图论的相关表示方法来描述城市轨道交通网络中各要素，从而构建城市轨道交通网络抽象模型，网络抽象模型中各元素对应的物理意义如下：1)节点：普通车站和换乘站；2)连接弧：两个相邻车站之间有方向的路段；3)弧的权值：对于换乘站之间来说是指在换乘站通道中的换乘时间，而对于普通车站之间或者普通车站与换乘站之间是指列车的区间运行时分。在规定了节点、连接弧和它们的权值之后，整个城市轨道交通网络就转换为了一个带有权值的有向图，从而把大客流在城市轨道交通网络中影响传播问题转化成了几何图论中的路径分析和搜索问题。

(2)大客流事件生成

大客流事件的产生对于城市轨道交通网络而言，其产生主要在车站，因此，本发明提出了如下特性用于描述大客流事件特征的相关信息：1)大客流发生地点：包括线路名和车站名；2)大客流发生车站的客流疏散能力，此能力反应了事发车站每小时最多能疏散多少客流；3)大客流预计发生时间；4)主管部门所要求的大客流疏散完毕时间；5)大客流数量；6)大客流的到达时间和到达规律。

上述大客流事件信息中，前5项信息资料可从城市轨道交通运营部门或其他相关部门收集得到。第6项信息资料则可采用概率分布进行描述，可选择的概率分布模型有平均分布模型、负指数分布模型和爱尔朗分布模型。

(3)大客流去向(来源)车站客流比例指定

大客流情况下，轨道交通网络客流量包括原有客流量和叠加客流量。原有客流量即正常情况下轨道交通网络已经具有的客流量，这部分数值可直接从数据库中读取；叠加客流量即突增大客流在轨道交通网络中产生的额外客流量，该部分数值无法直接从历史记录中获取，是需要重点要研究和分析的对象。

大客流叠加客流量的分析包括时间段分析、客流出发站(O站)分析和客流终到站(D站)分析。其中，时间段信息可以从步骤(2)客流的到达规律信息中获得，客流出发车站(O站)就是大客流事发车站，而客流终到站(D站)则不得而知，需要通过设计方法来分析得到。

本发明设计了五种大客流D站客流比例指定方式，旨在利用城市轨道交通系统已有的历史客流数据信息以及轨道交通运营管理工作人员的丰富经验来分析确定大客流的D站客流分配比例：

1)指定主要车站客流比例方式