[发明专利]基于分层递阶的地铁线路客流协调控制方法

说明书

本发明提供一种基于分层递阶的地铁线路客流协调控制方法，采用分层递阶控制结构描述线路客流控制系统，并把系统分为三个控制层。采用线性规划的方法建立控制模型，线路层以客流滞留影响程度最小为目标函数，车站层以客流滞留影响程度最小及列车剩余运力利用率最大为目标函数，以列车容量限制、站台基础设施能力限制、区间客流转移限制等因素对目标进行条件约束。本发明在考虑多方面的影响因素下对运力进行资源分配而生成的控制策略，产生更好的客流控制效果。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通领域，尤其涉及一种地铁客流控制方法。

背景技术

随着城市轨道交通线网规模的日益扩大，客流需求也在不断增多，在高峰期大客流情况下如何更有效的组织与运输工作成为急需解决的问题。在车站基础设施固定、列车发车频次已经接近最小时间的情况下，除了改变列车的行车计划，对客流进行协调控制成为了更有效的手段。在轨道交通的客流控制方面，研究者们多采用线性规划的方法对客流进行描述并选取目标函数与约束条件对客流进行控制。如针对高峰时间段大客流情况下提出一种基于数学规划的客流协同控制模型，模型控制进入车站的乘客数量，优化目标为客流延误损失最小，此外，灵敏度分析显示列车发车间隔和输送能力对乘客延误影响最为显著。以及研究拥挤公共交通条件下的座位容量和时刻表优化问题，通过用户均衡分析模型得到最佳的席位动态票价及最优时刻表，并把结果推广到有若干站点的模拟网络中，验证其可行性。还有利用并行遗传算法和历史售检票机数据分析提出了一种标交通流分配准校正模型，模型利用非参数统计方法，参数由对比观察旅行时间分布和计算旅行时间分布计算得来。以及研究考虑乘客流量影响下的公共交通网络管理，采用高级Petri网的多模式公共交通网络模型，模型把出行工具与乘客数量的影响作为考虑因素，最终输出交通网络的控制策略。

发明内容

本发明建立了线路客流协调控制模型，通过利用分层递阶控制结构描述模型并阐述客流控制中各变量的内在关系，阐述不同层次的客流控制模型的目标函数与约束条件，并用符号描述线路上区间内客流转移过程，为模型构建打下基础。通过分析客流滞留量与滞留时间，从线路层、车站层两方面建立控制模型，以线路层所有乘客的总滞留时间最小为目标函数、车站层所有乘客的总滞留时间最小及剩余运力利用率最大为目标函数，从列车容量限制、站台基础设施能力约束、区间客流转移约束三方面构建约束条件。本发明的方法具体采用如下步骤：

(一)建立线路客流协调控制模型

(1)设置模型的目标函数J为：

其中，

式中，N为总站台数，K为总车辆数，v^k_n为乘客滞留系数，为第n个车站分配的任务变量目标值，为第n个车站实际完成的任务变量，为第n个限流车站的任务变量协调偏差值，为一个采样周期，为两辆列车停车间隔，为两辆列车停车时长；

(2)设置列车容量约束

式中，C为列车的额定载客人数，θ为最高满载率；

(3)设置站台基础设施能力约束

式中，为列车成功下车的乘客数量，Z_n,max为最大客流容量；

(4)设置区间客流转移约束

式中，r为同一辆列车中从第i站上车的乘客从第j站下车的客流人数占从第i站上车的客流人数的比例,m为楼扶梯个数；

设置区间剩余运力约束与区间转移客流量约束

式中，为第n个车站分配的资源变量；

(二)求解线路客流协调控制模型