CN103761589A

CN103761589A - 一种城市轨道交通清分方法

Info

Publication number: CN103761589A
Application number: CN201410055566.4A
Authority: CN
Inventors: 张宁; 邵远忠; 何铁军; 刘书斌; 潘�清; 武雪都; 王中堂; 陈晓玲
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2034-02-18
Also published as: CN103761589B

Abstract

本发明公开了一种城市轨道客流清分方法：（1）通过建立相关调查和意向调查表；（2）搜索进站站点至出站站点之间的有效路径；（3）根据调查数据及城市轨道运行历史数据，计算各路径的服务质量得分；（4）建立乘客群体选择路径出行的效用函数，根据调查数据标定乘客路径选择效用函数各影响因素的系数；（5）运用混合战略博弈模型求解纳什均衡解方法计算各群体最优的路径选择概率分布；（6）根据群体路径选择概率及调查样本各群体比例计算各路径的客流清分比例；（7）根据路网所有OD间各路径的客流清分比例计算得出各线路运营方票务收益的清分比例表。本发明的优势在于充分考虑了乘客的主观能动性，建立了乘客群体的博弈模型，更好的模拟城市轨道交通中乘客的路径选择行为，为运营企业提供准确有效的票务清分比例数据。

Description

一种城市轨道交通清分方法

技术领域

本发明属于城市轨道交通票务收益清结算领域，特别涉及一种城市轨道交通清分方法。

背景技术

在目前已有的公共交通方式中，由于城市轨道交通具有运能大、方便快捷、节约能源用地、环保等优点，城市轨道交通已成为大中型城市解决城市交通问题的有效措施。

由于轨道交通建设项目总造价高、投资金额巨大、建设工期长，单一投资主体无法承担如此巨大的建设任务和投资规模，所以，国内各大城市普遍以渐进的形式，由不同投资主体参与投资参与建设轨道交通线路。随着轨道交通在城市交通方式中所占比重的迅速扩大,轨道交通规划的网络化及与其他交通工具的无缝衔接已成为必然趋势。轨道交通采用的无缝换乘方式为出行者消除了换乘的障碍，吸引更多的乘客选择轨道交通出行方式。但在轨道交通的数据库中只记录乘客进出站信息，没有换乘站点记录，从而增加轨道交通各运营方之间收益清分的难度。为保障各运营方的利益提供公平、公开的信任合作的基础，就要得到合理的清分模式。实现合理的票务清分，首要是掌握路网上客流的分布。在庞大交织的线网上，要分析各OD对之间客流的分布，必须要了解乘客选择出行路径的机理。这需要研究乘客选择时的影响因素，以及各因素对乘客路径选择结果的影响程度。从理论上研究城市轨道交通的乘客出行规律，是建立与之相对应的清分模型的理论基础。同时，研究轨道交通客流的出行规律对指导新线路规划，换乘站改扩建，增加设施设备从而更好的服务乘客也具有重要的意义。

清分可以分为两个主要部分内容：网络任一OD对间可供选择路径的确定和各路径应分配的客流比例，清分方面的研究主要集中在前者。目前城市轨道交通清分方面的研究还较少，主要还是简单的将道路交通网络中求解路径的方法运用到轨道交通网络上来，没有考虑轨道交通自身的特性以及乘客的特性。鉴于此，本文在综合考虑乘客心理和轨道交通自身特性基础上，将非集计模型引入到轨道交通乘客路径选择上来，通过乘客主体之间的利益冲突形成博弈模型，计算乘客选择路径的概率。

因此，需要一种新的城市轨道交通清分方法以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种硬件设施要求低、算法操作简便、资金投入要求小，易于在各类型城市得到推广和普及的城市轨道交通清分方法。

技术方案：本发明所述的城市轨道交通清分方法，包括公交车上的车载报站装置、公交车站的公交车到达时间预告装置和公交车；公交车到站时间预告执行如下步骤：

一种城市轨道交通清分方法，包括以下步骤：

（1）、建立城市轨道交通乘客RP和SP调查表，对乘客进行分类；

（2）、搜索进站站点至出站站点之间空间最短的K条路径，确定所述进站站点至出站站点之间的有效路径；

（3）、根据调查数据及城市轨道运行历史数据计算各个路径的服务质量得分，所述路径k的服务质量评分方法为：

Q_{k} = λ (1 - e^{\frac{m_{k} + {\overset{&OverBar;}{m}}_{k} - F_{0}}{F_{0}}})

其中，λ为修正系数，m_k为样本量等比扩大至该OD间客流量时选择路径k的出行人数，

为路径k列车在进站车站下一个断面客流平均值减去该OD间客流量得到的路径k列车的平均乘客数，F₀为服务质量处于正负临界值时路径k的乘客数；

（4）、对分类群体i建立乘客选择路径k的效用函数U_ik为

U_ik=a_iT_1k+b_iT_2k+c_iT_3k+d_iQ_k+e_iH_k+f_i

其中，T_1k为乘客选择路径k的乘车时间，T_2k为乘客选择路径k在车站内的步行时间，T_3k为乘客选择路径k的候车时间，H_k为乘客选择路径k的换乘站的个数，a_i，b_i，c_i，d_i，e_i和f_i为群体i的待定系数，

根据调查数据标定乘客选择路径k的效用函数U_ik中a_i，b_i，c_i，d_i，e_i和f_i的值；

（5）、出行群体i以混合战略P_i(p_i1,…,p_ik,…,p_iK)出行，p_ik表示群体i选择路径k的概率，令标定后的效用函数U_ik中

的取值为：

{\overset{&OverBar;}{m}}_{k} = \frac{N_{OD}}{N} \underset{i}{Σ} n_{i} p_{ik}

其中，N为调查有效样本量，N_OD为该OD间客流量，n_i为调查样本中群体i的样本量；

根据混合战略博弈模型求解纳什均衡解方法：U_i1＝U_i2＝U_ik＝U_iK，

得出群体i最优的路径选择概率分布

（6）、根据群体i最优的路径选择概率分布

及调查样本中各群体比例计算各路径的客流清分比例；

（7）、根据路网中所有OD间各路径的客流清分比例计算得出各线路运营方票务收益的清分比例表。

其中，OD即为进站站点和出站站点，OD间客流量就是指进站站点和出站站点之间的客流量。“O”来源于英文ORIGIN，指出行的出发地点，“D”来源于英文DESTINATION，指出行的目的地。

更进一步的，步骤（1）中所述调查表包括乘客的个人属性、乘客的出行特征、乘客的步行时间、乘客的等候时间、乘客的换乘时间和乘客的舒适度水平，所述乘客的个人属性包括乘客的年龄、性别、职业和收入水平；所述乘客的出行特征包括乘客的出行目的、出行距离、出行时段和出行偏好。综合考虑了乘客心理、轨道交通出行特征、轨道交通客流量以及站点环境影响因素，形成以人为本，适应不同时段客流量变化的清分方法，能够更准确有效的对城市轨道交通客流进行清分。

更进一步的，步骤（2）中K小于等于5。

更进一步的，步骤（1）中所述乘客调查表包括RP调查表和SP调查表。对实际行动进行的调查成为RP调查（相关调查：Revealed Preference Survey），这是传统使用的方法，与之对应的SP调查（意向调查：Stated Preference Survey）是指为了获得“人们对假定条件下的方案所表现出来的主观偏好”而进行的实际调查。

有益效果：本发明的城市轨道交通清分方法将非集计模型引入到轨道交通乘客路径选择上来，通过乘客主体之间的利益冲突形成博弈模型，计算乘客选择路径的概率，形成适应城市轨道交通的清分方法。该方法能够准确有效的对城市轨道交通客流进行清分。

附图说明

图1为本发明的城市轨道交通清分方法的流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

实施例1

Step1、建立城市轨道交通出行RP和SP调查表，所述调查表包含乘客的个人属性和出行特征；乘客的个人属性包括年龄、性别、职业和收入水平，出行特征包括主要出行目的、出行距离、出行时段和出行偏好；此外调查表还包括乘客的步行时间、等候时间、换乘时间和舒适度水平信息。对实际行动进行的调查成为RP调查（相关调查：Revealed Preference Survey），这是传统使用的方法，与之对应的SP调查（意向调查：Stated Preference Survey）是指为了获得“人们对假定条件下的方案所表现出来的主观偏好”而进行的实际调查。

Step2、根据乘客的个人属性和出行特征对乘客进行分类，确定博弈参与方；从理论上讲，一般个人属性以及出行特征相同的乘客会选择同一路径，但是实际同一个群体对路径的选择存在一定的概率随机性；乘客群体的划分可根据一般的认识进行分类，例如出勤与娱乐或者可对乘客个人属性和出行特征信息进行聚类，根据实际需要确定类别数量。

Step3、采用K条渐短路径搜索法搜索进站站点至出站站点之间空间最短的K条路径，确定该OD对间的有效路径，一般K≤5。

Step4、路径k的服务质量评分方法为：

Q_{k} = λ (1 - e^{\frac{m_{k} + {\overset{&OverBar;}{m}}_{k} - F_{0}}{F_{0}}})

其中，λ为修正系数（一般取值0.9-1.1），m_k为样本量等比扩大至该OD间客流量时选择路径k的出行人数，为路径k列车在进站车站下一个断面客流平均值减去该OD间客流量得到的路径k列车的平均乘客数，F₀为服务质量处于正负临界值时路径k的乘客数。其中，OD间客流量可通过乘客进出站闸机数据推算，断面客流平均值可通过断面客流历史数据得到，F₀根据临界站席密度和路径发车频次以及列车车型车辆数计算得到。

Step5、对分类群体i建立乘客选择路径k的效用函数U_ik为

U_ik=a_iT_1k+b_iT_2k+c_iT_3k+d_iQ_k+e_iH_k+f_i

其中，T_1k为乘客选择路径k的乘车时间，T_2k为乘客选择路径k在车站内的步行时间，T_3k为乘客选择路径k的候车时间，H_k为乘客选择路径k的换乘站的个数，a_i，b_i，c_i，d_i，e_i和f_i为群体i的待定系数。

根据RP和SP调查数据运用最大似然法标定参数a_i，b_i，c_i，d_i，e_i和f_i。

Step6、出行群体i以混合战略P_i(p_i1,…,p_ik,…,p_iK)出行，p_ik表示群体i选择路径k的概率，令标定后的效用函数U_ik中的取值为：

{\overset{&OverBar;}{m}}_{k} = \frac{N_{OD}}{N} \underset{i}{Σ} n_{i} p_{ik}

根据混合战略博弈模型求解纳什均衡解方法，可以认为个人或者某一群体在各条路径上的出行效用值是相等的，公式可表达为：

U_i1＝U_i2＝U_ik＝U_iK

未知数

为乘客群体i选择路径k的最优概率，

共有（K-1）个未知数；因此总共有n类乘客的未知数为n*(K-1)个，而根据上述公式可以建立一个n*(K-1)的方程组，根据纳什均衡的存在性，在理论上每一类乘客选择的路径概率均可以求出，得群体i最优的路径选择概率分布

Step7、根据群体i最优的路径选择概率分布

及调查样本各群体比例计算各路径的客流清分比例。

Step8、根据路网所有OD间各路径的客流清分比例计算得出各线路运营方票务收益的清分比例表。

Claims

1.一种城市轨道交通清分方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、建立城市轨道交通乘客调查表，对乘客进行分类；

Q_{k} = λ (1 - e^{\frac{m_{k} + {\overset{&OverBar;}{m}}_{k} - F_{0}}{F_{0}}})

（4）、对分类群体i建立乘客选择路径k的效用函数U_ik：

U_ik=a_iT_1k+b_iT_2k+c_iT_3k+d_iQ_k+e_iH_k+f_i

其中，T_1k为乘客选择路径k的乘车时间，T_2k为乘客选择路径k在车站内的步行时间，T_3k为乘客选择路径k的候车时间，H_k为乘客选择路径k的换乘站的个数，a_i，b_i，c_i，d_i，e_i和f_i为群体i的待定系数；

的取值为：

{\overset{&OverBar;}{m}}_{k} = \frac{N_{OD}}{N} \underset{i}{Σ} n_{i} p_{ik}

得出群体i最优的路径选择概率分布

（6）、根据群体i最优的路径选择概率分布

及调查样本中各群体比例计算各路径的客流清分比例；

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通清分方法，其特征在于：步骤（1）中所述调查表包括乘客的个人属性、乘客的出行特征、乘客的步行时间、乘客的等候时间、乘客的换乘时间和乘客的舒适度水平，所述乘客的个人属性包括乘客的年龄、性别、职业和收入水平；所述乘客的出行特征包括乘客的出行目的、出行距离、出行时段和出行偏好。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通清分方法，其特征在于：步骤（2）中K小于等于5。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通清分方法，其特征在于：步骤（1）中所述乘客调查表包括RP调查表和SP调查表。