[发明专利]基于能力瓶颈疏解策略的路网客流协同控制优化方法

说明书

本发明提供了一种基于能力瓶颈疏解策略的路网客流协同控制优化方法。该方法首先基于无能力约束客流分配建立车站客流与区间运能占用的内在关系，获取路网断面客流分布状态，然后结合区间客流运输能力辨识能力瓶颈区间，基于反馈控制策略疏解能力瓶颈，进而反向确定控制车站、控制时间以及控制强度。该方法适用于客流规律明显且相对稳定的情况，对高峰时段具有良好适用性，为高峰时段常态限流方案编制方法提供理论基础。

技术领域

本发明涉及一种路网客流控制方法，尤其涉及一种基于能力瓶颈疏解策略的城市轨道交通路网客流协同控制优化方法。

背景技术

地铁路网规模的扩大引发客流需求不断增长，客流需求与运输能力的矛盾逐步凸显，尤其在早晚高峰时段，客流方向性明显，部分区段长期高负荷运营，车站及区段客流拥挤滞留现象突出，严重影响城市轨道交通网络的运营安全。除常态高峰时段外，节假日、集会展览、体育赛事等大型活动导致时段性客流量激增，运营部门不得不及时调整运营计划，满足客流需求。此外，恶劣天气、设备故障等突发事件导致列车运行中断或列车运行延误，引发短时客流稳态突变，如果不及时采取有效措施，由于“涟漪反应”的存在，大客流会在轨道交通网络上传播，极易引发城市轨道交通网络拥堵，严重的会造成人员伤亡和财产损失，对轨道交通系统运营安全产生负面影响。

客流拥挤的根本原因在于运输能力与客流需求间的不匹配矛盾。缓解客流拥挤的措施主要包含两方面：一是提高运输能力，从供给的角度提高客运输送能力；二是加强需求管理，从需求角度对客流时空分布予以调节。由于线网基础设施设备在一定时期内运输能力较为固定，因此，从客流需求管理角度进行调节成为缓解拥挤的主要途径。需求管理包含多方面，如：浮动票价、客流控制(限流)、客流诱导、拥挤付费等。在道路交通领域拥挤收费(票价策略)成为缓解拥挤的重要措施，然而，新的票价制度使初期客流有所下降，但很快客流量又回到既有水平，且增长趋势十分强劲；造成票价策略失效或者效果不明显的原因在于地铁出行客流中刚性通勤客流占据较大比例，其对票价的敏感性较低。目前，限流已成为各大城市缓解客流拥挤的重要需求管理措施，相比于票价、诱导等其他措施，限流的作用迅速而有效。

发明内容

现有技术的限流方案制定存在较大不足，主要体现在主观性强、难以适用于大规模实际路网。为此，本发明从运输能力瓶颈这一拥挤根源出发，以疏解能力瓶颈为基本手段构建反馈式控制方案生成方法。该方法从城市轨道交通路网高峰时段常态客流控制方案编制的角度，按照路网限流组织原则，构建了基于区间能力瓶颈疏解策略的路网客流协同控制方案生成算法，为高峰时段常态客流控制方案编制提供计算方法。具体采用如下技术方案：

该方法包括如下步骤：

(1)构建路网可行路径集合，建立客流流量分配模型，以确定客流分布状态；

(2)通过车站客流区间通过率和区间运能占有率构建车站-区间的流量关系；

(3)计算区间通过量与客运输送能力的差值，当区间通过量大于输送能力时判定为形成运输能力瓶颈；

(4)若判定为形成运输能力瓶颈，则确定目标控制车站，计算各车站权重系数，对多个车站进行协同控制，得到目标控制车站所需有效控流量，制定能力瓶颈疏解策略；

(5)利用车站客流区间通过率对有效控流量进行校正得到车站控流率，根据车站控流率生成控制方案。

优选地，步骤(2)中车站客流区间通过率计算方式为：

为车站i关于区间m的客流通过率，其表示车站i的所有进站客流中流经区间m的客流量与总进站客流量的比值，为车站i到车站j在区间m的客流量，d_ij为车站i到车站j的总客流量；

区间运能占有率计算方式为：