[发明专利]一种轨道交通线路车站客流控制方案编制方法

权利要求书

1.一种轨道交通线路车站客流控制方案编制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)收集并整理城市轨道交通客流数据和相关运营参数；

(2)利用数据建立客流控制模型，

(ⅰ)在模型构建前，对客流控制模型的有关影响因素做出假设：a、假设研究时段内的客流状态稳定，单位时间段内的旅客到达数量可以视为服从泊松分布，模型中忽略出站旅客的影响；b、假设当轨道交通出现拥堵，客流需求不能满足时，旅客短时间内不会换乘其他交通方式，即客流需求总量在一定时间内保持不变；c、假设研究时段内的列车都按照运行图正常平稳运行，按时到达，不存在突发情况；d、假设线路各车站允许进站旅客数量不会超过车站设计安全容量，进站客流都能够在规定的列车到达间隔时间内进入站台排队候车；

(ⅱ)在模型构建前，提出客流控制模型的约束条件：

a、列车载客数量安全约束，列车和站台内人数应满足：

p≤α·P (1)

式中：p—表示列车驶离车站后的车内人数；

α—中高风险地区列车满载率；

P—表示列车设计容量；

b、最大客流控制率约束，置一个最大客流控制率：

β＝50％ (2)

c、旅客上车公平性约束，以各站旅客平均排队等待时间方差最小作为旅客上车的公平性约束：

式中：——表示各站旅客平均排队等待时间的均值；

t_j——表示车站j旅客的平均排队等待时间；

S²——表示各站旅客平均排队等待时间的方差；

(ⅲ)决策变量设置为车站在相应控制时段内的最佳进站人数，最佳进站人数x_ij：在每一个控制时段i内，从车站j出发的列车，在相应时段到达车站进行客流控制时，均以该时段控流率ω_ij进行，设置一个最大控流率β＝50％，故车站的最佳进站人数可以表示为：

式中：x_ij——为控制时段i内车站j的最佳进站人数；

D_ij——为控制时段i内车站j的实际到达客流人数；

ω_ij——为控制时段i内车站j的客流控制率；

β——为保证车站服务质量所设置的最大控流率，β＝50％；

(ⅳ)辅助变量，为方便建模，引入下车人数、车载人数作为辅助变量，所有变量均非负，

①车载人数z_ij：列车在控制时段i内驶离车站j后的车内人数为：

式中：z_ij——为控制时段i内列车驶离车站j后的车内人数；

x_ij——为控制时段i内车站j的最佳进站人数；

y_ij——为控制时段i内车站j的下车人数。

②下车人数y_ij：下车人数可以表示为车内人数与目的车站下车率的乘积：

式中：y_ij——为控制时段i内车站j的下车人数；

z_ij——为控制时段i内车站j的最佳进站人数；

δ_ij——为控制时段i内旅客在车站j的下车率；

(ⅴ)选取旅客延误总时间和旅客周转量作为目标函数，由公式(4)可得最佳进站人数x_ij，总延误时间与延误旅客数量和平均排队等待时间有关；由公式(5)可得车内旅客数量z_ij，旅客周转量即为车内人数与站间距之积；由公式(6)可得各站下车人数y_ij，各站下车人数会影响车内旅客数量和本站的进站旅客数量，综上可得目标函数如下：

式中：f₁(x)——表示受客流控制影响旅客的总延误时间；

D_ij——为控制时段i内车站j的实际客流需求；

x_ij——为控制时段i内车站j的最佳进站人数；

Δt_ij——为控制时段i内车站j的旅客平均排队等待时间；

f₂(x)——表示旅客周转量；

z_ij——为控制时段i内列车驶离车站j后的车内人数；

d_j——为车站j到车站j+1的区间长度；

联立公式(1)-(7)构成轨道交通线路车站客流控制模型；

(3)将数据带入模型，利用改进遗传算法进行求解，包括以下步骤：

(Ⅰ)对多目标优化问题的解进行编码；

(Ⅱ)生成初始种群；

(Ⅲ)确定多目标优化模型的约束类型；

(Ⅳ)确定决策变量作为遗传算法的解；

(Ⅴ)确定目标函数作为适应度函数；

适应度函数是按照客流控制模型的目标函数来制定的，根据适应度函数值的计算结果，确定父代个体解的优劣，适应度函数值符合客流控制模型目标函数要求的个体得到保留，组成新的种群，本模型的求解过程中将乘客延误总时间和周转量作为适应度函数。

(4)在验证模型和算法合理有效后，利用Matlab软件编写程序生成客流控制方案。