[发明专利]一种基于渗流理论的轨道网络拥挤瓶颈识别方法

说明书

本发明公开一种基于渗流理论的轨道网络拥挤瓶颈识别方法。该方法包括步骤:a.将轨道网络抽象为一个有向拓扑图；b.选用区间满载率作为状态表征指标；c.根据渗流理论构建动态网络，即在每一时刻给定一个特定的满载率值l，若区间满载率大于特定值l，则将该区间删除；反之则保留；d.对于同一时刻，改变l值，网络连通性改变；根据渗流理论，当网络中第二大连通图SG的规模达到最大时对应的l值即为临界阈值；e.在l取临界阈值时移除的区间集合为可能的瓶颈集合；改变该集合中的区间状态，若区间的改变能改善网络状况则确定为拥挤瓶颈。本发明能对拥挤瓶颈进行动态识别，有助于运营管理者及时调整发车的班次、间隔等，从而为乘客提供高效优质的服务。

技术领域

本发明涉及轨道运营管理和大数据分析领域，特别是涉及一种基于渗流理 论的轨道网络拥挤瓶颈识别方法，可用于支持轨道运营管理、提高轨道交通服 务水平。

背景技术

作为有效缓解城市交通拥堵的方式，轨道交通近年来得到快速发展。当前， 我国内地城市正迎来地铁建设的热潮。特别是在北京、上海这样的大城市，轨 道交通不断完善与发展，运营线路由单线发展成多线并逐渐步入网路化阶段， 城市轨道交通运输水平大幅度提高。但是同时也吸引了巨大的客流量，特别是 在早晚高峰，断面客流常常超出网络实际运能，从而产生了拥挤的瓶颈现象。 轨道网络拥挤瓶颈的有效识别可为运营管理提供可靠的借鉴，以更好地发挥城 市轨道交通的效益，例如适当调整发车班次、发车间隔等，以减少乘客在车站 的集散时间、提高乘客乘坐时的舒适性，保障安全。可为出行者出行行为选择 服务，出行者可选择是否避开瓶颈区间、瓶颈时间等。可为轨道交通线网优化 设计、新线的设计奠定理论基础等。因此，识别轨道网络的拥挤瓶颈是十分有 必要的。

交通瓶颈问题研究最早主要是针对道路瓶颈问题的研究，所以在道路瓶颈 识别方面的研究成果是十分丰富的。在微观路段交通瓶颈识别方面：世界各国 研究比较多的是交通拥挤自动识别(Automatic Traffic congestion identification， ACI)算法。早期的ACI算法的主要研究对象是突发的交通事件，大部分都是基 于以感应线圈所采集的交通流量、地点速度和占有率等交通数据；其后发展的 间接ACI算法除了应用常规的交通检测仪器所提供的交通流量、占有率和地点 速度数据外，所应用的基础数据还包括车辆的瞬时速度与行程时间、车头时距、 交通流的平均行程速度与平均行程时间等；近年来，视频图像也为ACI算法所 用。在宏观基于路网的瓶颈路段识别方面有：基于粗糙集的识别方法(戢晓峰.基 于粗糙集的路网瓶颈路段识别方法[J].公路交通科技,2009,26(9):120-124.)、基于最小割集最大流的动态交通瓶颈识别方法(刘金霞.城市道路网络交通瓶颈识 别研究[D].兰州交通大学,2015.)、基于渗流理论的识别方法(Li D,Fu B,Wang Y,etal.Percolation transition in dynamical traffic network with evolving criticalbottlenecks.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the UnitedStates of America,2015,112(3):669-72.)等。道路交通瓶颈识别的丰富研究成果 对于轨道交通瓶颈识别有一定的借鉴意义，但是道路交通与轨道交通是有一定 差别的，所以道路交通瓶颈识别的方法不能完全适用于轨道交通瓶颈识别。