[发明专利]拥挤地铁线路基于列车时刻表优化的客流协同精确控制方法

说明书

本发明属于轨道交通运营管理技术领域，特别涉及一种拥挤地铁线路基于列车时刻表优化的客流协同精确控制方法。本发明提供一种新的拥挤地铁线路基于列车时刻表优化的客流协同精确控制方法，基于乘客需求的时变和动态特性，提供了一种短交路运营模式下，拥挤地铁线路的客流控制策略。针对短交路区域内车站和短交路区域外车站的乘客，分别研究了两种控制策略。实际上，这些控制策略可以很容易地实施，以防止站台上的乘客拥堵；且以乘客等待时间与列车满载率均衡性最大为优化目标函数，建立了以需求为导向的列车时刻表优化和客流控制策略相结合的集成整数线性规划模型，通过求解该模型实现了客流精细化的控制。

技术领域

本发明属于轨道交通运营管理技术领域，特别涉及一种拥挤地铁线路基于列车时刻表优化的客流协同精确控制方法。

背景技术

城市轨道交通系统因具备效率高、准时、大容量等特点，已成为缓解大城市交通拥堵的骨干交通力量。为了满足日益增长的乘客需求，地铁系统的运营规模不断扩大，导致许多城市出现了越来越多的长距离地铁线路。由于长距离地铁线路覆盖面积广，且大多连接城市中心和郊区，容易导致经过中心区域和郊区区域的各车站客流分布不均衡。如果为整条线路的所有车站提供相同的列车服务，列车将会在一些乘客需求高的区间超载，而在需求低的区间未得到充分利用。在这种情况下，短交路运营模式已被许多城市的地铁运输管理人员广泛采用(比如上海有14条，广州有6条，北京有4条)，这种模式是选择部分比例的列车，用于为客流需求较高的区间提供短周期的服务。

在客运需求快速、持续增长的今天，虽然采用短交路模式对于平衡客流区间压力取得了一定的效果，但在高峰时段客流需求量较大的区间，由于列车运力的限制，仍然承受着巨大的压力。

为解决这个问题，从列车运营层面，在短交路运营模式下,面向乘客需求的列车时刻表优化是一个实用的方法，该方法通过重新安排列车运力分布来影响乘客需求分布，达到提高运营效率缓解乘客拥挤的目的。然而，在高峰时段客流激增的情况下，即使采用最大的发车频率，该方法也不能满足乘客需求。因此，许多滞留的乘客不得不在站台上聚集和拥挤，以等待下一趟到达的列车，这可能会导致潜在的安全问题，比如踩踏，乘客跌入轨道和挤门等。与此同时，乘客在站台拥挤的情况也会延长列车的停留时间，造成列车延误。现实中，如果以需求为导向的列车时刻表优化，仍不能满足日益增长的乘客需求，实施客流控制是缓解地铁线路各车站在站台拥堵的另一种最直接的方式。

另外，因为上车人数是由列车的容量和发车频次决定的，所以客流控制受列车时刻表的密切影响。因此，如何在考虑列车时刻表影响的情况下优化客流控制策略，是保证旅客出行安全，提高旅客出行效率的一个重要问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的拥挤地铁线路基于列车时刻表优化的客流协同精确控制方法。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种拥挤地铁线路基于列车时刻表优化的客流协同精确控制方法，包括如下步骤：

S1：矩阵构建步骤，用于获取乘客的行程信息，并根据乘客的行程信息构建旅客到达需求矩阵，所述旅客到达需求矩阵中的出发地和目的地随时间变化，所述乘客的行程信息包括乘客的进站时间、进站车站、出站时间和出站车站；

S2：变量确定步骤，用于根据旅客到达需求矩阵确定客流控制变量和短交路运行模式下短交路区域内的决策变量，所述客流控制变量为在方向g上，在时间间隔t，车站v内允许能够进入站台的乘客数量，所述决策变量为在方向g上，在短交路区域内从初始车站r出发，列车i和i+1之间的行车间隔；

S3：时间表约束构建步骤，用于根据决策变量构建短交路区域内和短交路区域外的列车时间表约束；

S4：客流控制模型构建步骤，用于根据列车时间表约束以及客流控制变量构建客流控制模型，所述客流控制模型包括客流控制约束和客流加载约束；