CN106934229A - 考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，包括以下步骤：建立进入站台客流为单向情况下进入站台设施处的乘客滞留量P_rz(t)和进入站台的乘客速率v_j(t)的计算方法；建立进入站台客流为双向情况下进入站台设施处上行方向的乘客滞留量P⁺ _rz(t)、进入站台乘客速率v⁺ _j(t)和下行方向乘客滞留量P^‑ _rz(t)、进入站台乘客速率v^‑ _j(t)的计算方法；所述乘客滞留量和进入站台的乘客速率组成客流信息；按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分城市轨道交通车站的站台类型；结合客流信息和列车运行信息建立各类站台聚集人数P(t)的计算方法；判断站台客流组成和站台类型，计算站台聚集人数。

Description

考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法

技术领域

本发明涉及城市智能交通领域，更具体地，涉及一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法。

背景技术

车站站台是城市轨道交通系统中最重要的设施之一，掌握乘客在站台上聚集消散的变化规律，分析预测站台聚集人数高峰及其发生的时刻对于车站的运营管理具有重要的意义，目前虽然存在数种城市轨道交通车站站台聚集人数的计算方法，但是现存方法都未考虑滞留乘客对聚集人数的影响，难以对大客流情况下的城市轨道交通车站站台聚集人数进行计算。

发明内容

本发明为解决以上现有技术所述的至少一种缺陷，提供了一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，包括以下步骤：

建立进入站台客流为单向情况下进入站台设施处的乘客滞留量P_rz(t)和进入站台的乘客速率v_j(t)的计算方法；

建立进入站台客流为双向情况下进入站台设施处上行方向的乘客滞留量P⁺ _rz(t)、进入站台乘客速率v⁺ _j(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)、进入站台乘客速率v^- _j(t)的计算方法；

所述乘客滞留量和进入站台的乘客速率组成客流信息；

按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分城市轨道交通车站的站台类型；

结合客流信息和列车运行信息建立各类站台聚集人数P(t)的计算方法；

判断站台客流组成和站台类型，计算站台聚集人数。

优选地，所述站台客流为单向情况下进入站台设施处的乘客滞留量P_rz(t)和进入站台的乘客速率v_j(t)是指：

到达进入站台设施处的所有乘客都选择乘坐同一方向列车，乘客的到达速率是关于时间t的函数，记为v_sj(t),当v_sj(t)大于进入站台设施最大通行能力v_jmax时，进入站台设施处的乘客发生滞留，其滞留量P_rz(t)通过以下方法计算：

(1)计算滞留/消散区间

分别令v_sj(t)≥v_jmax和v_sj<v_jmax，计算乘客的到达速率大于等于或小于进入站台设施最大通行能力的区间，按区间端点值依次排列，记第i个区间为[n_i,n_i+1]，i取大于0的整数；

(2)计算各个滞留/消散区间上的滞留量

任意时刻t∈[n_i,n_i+1]时，若v_sj(t)≥v_jmax，滞留量P_rz(t)利用公式(1)计算：

式中：P_rz(n_i)为n_i时刻的已有滞留量；

若v_sj<v_jmax且滞留量P_rz(t)利用公式(2)计算：

若v_sj<v_jmax且滞留量P_rz(t)利用公式(3)计算：

式中：n_i+a_i为滞留乘客清空时刻；当t＝n_i+a_i时，

(3)计算任意时刻进入站台客流速率

利用站台设施处乘客滞留量计算进入站台的乘客速率v_j(t)，如公式(4)所示：

式中：P_rz(t)为t时刻的滞留量。

优选地，进入站台客流为双向情况下进入站台设施处上行方向的乘客滞留量P⁺ _rz(t)、进入站台乘客速率v⁺ _j(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)、进入站台乘客速率v^- _j(t)是指：

到达进入站台设施处的乘客一部分选择乘坐上行方向列车，其速率是关于时间t的函数，记为v⁺ _sj(t)，其余乘客选择乘坐下行方向列车，记为v^- _sj(t)，此时，所有乘客的到达速率v_sj(t)由公式(5)计算：

v_sj(t)＝v⁺ _sj(t)+v^_ _sj(t) (5)

当v_sj(t)大于进入站台设施最大通行能力v_jmax时，进入站台设施处的乘客发生滞留，滞留量P_rz等于上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)之和，此时上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)通过以下方法计算：

(1)计算滞留量大于零的区间

由公式(1),(2),(3),(5)计算滞留量P_rz(t)，令P_rz(t)>0，计算滞留量大于零的区间，记第i个区间为[m_i,m_i+b_i],i取大于等于0的整数；

(2)计算该区间上的上行滞留量和下行滞留量

计算任意时刻t∈[m_i,m_i+b_i]时的上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)，如公式(6)至公式(8)：

式中：t'时刻指在当前时刻为t时，t'时刻前到达设施处的乘客已进入站台，t'时刻之后到达设施处的乘客都还未进入站台；

(3)计算任意时刻进入站台上/下行方向客流速率

利用上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)计算上行方向进入站台乘客速率v⁺ _j(t)和下行方向进入站台乘客速率v^- _j(t)，如公式(9)和公式(10)所示：

式中：P'⁺ _rz(t)为上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)关于时间t的导数，P'^- _rz(t)为下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)关于时间t的导数。

优选地，将城市轨道交通车站站台按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分为始发车站侧式站台、终到车站侧式站台、首末车站岛式站台、中间车站侧式站台和中间车站岛式站台五类。

优选地，各类站台聚集人数的计算方法步骤如下：

设第i列到达的列车与第i+1列到达的列车的行车间隔为h_i，列车容量为C，第i列列车到站满载率为θ_i，乘客的出站台速率等于出站台设施的最大通行能力v_cmax，第i列到达的列车下车乘客数为M_i，第i列到达的列车停站开门时刻为t_ki，第i列到达的列车停站开门等候时间长度为T_i，第i列列车开门时间内上下车总人数为N_i，故第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci可通过公式(11)计算：

(1)始发车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

始发侧式站台没有下车乘客，上下车总人数为停车开门时间内到达站台的乘客数，如公式(12)：

式中：P(t_ki)为t_ki时刻站台已有人数；

将公式(12)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

式中：v_j为进入站台的乘客速率，由公式(4)计算；

由于是始发车站列车，满载率θ_i＝0，因为v_jmax*h_i远小于列车容量C，所以始发车站不会出现滞留乘客；

(2)终到车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

终到车站没有上车乘客，上下车总人数等于下车人数，如公式(14)

N_i＝M_i(14)

将公式(14)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

当t∈[t_ki,t_ki+T_i]时：

若v_ci≥v_cmax：

P(t)＝P(t_ki)+(v_ci-v_cmax)(t-t_ki) (15)

若v_ci<v_cmax，P(t_ki)＝0：

P(t)＝0 (16)

若v_ci<v_cmax，(v_cmax-v_ci)*h_i>P(t_ki)>0

若v_ci<v_cmax，P(t_ki)>(v_cmax-v_ci)*h_i：

P(t)＝P(t_ki)-(v_cmax-v_ci)(t-t_ki) (18)

式中：P(t_ki)为t_ki时刻站台已有人数，t_ki+c_i为乘客全部离开站台时刻，其中c_i＝P(t_ki)/(v_cmax-v_ci)；

当t∈[t_ki+T_i,t_ki+1]时,

若P(t_ki+T_i)＝0：

P(t)＝0 (19)

若v_cmax*(t_ki+1-t_ki-T_i)>P(t_ki+T_i)>0：

若P(t_ki+T_i)>v_cmax*(t_ki+1-t_ki-T_i)：

P(t)＝P(t_ki+T_i)-v_cmax(t-t_ki-T_i) (21)

式中：P(t_ki+T_i)为t_ki+T_i时刻站台已有人数，t_ki+d_i为乘客全部离开站台时刻，其中，d_i＝P(t_ki+T_i)/v_cmax；

(3)首末车站岛式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

首末车站的岛式站台若线路上行侧站台是始发站台，则下行侧站台是终到站台；若线路上行侧站台是终到站台，则下行侧站台是始发站台；因此，首末车站的岛式站台的聚集人数可由上、下行侧始发站台、终到站台的聚集人数P⁺(t)和P^-(t)同步叠加得到；

P(t)＝P⁺(t)+P^-(t) (22)

式中：P⁺(t)为上行侧站台的聚集人数，P^-(t)为下行侧站台的聚集人数；

(4)中间车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

第i列列车可上车人数K_i由公式(23)计算：

K_i＝C-C·θ_i+M_i (23)

式中：C为列车容量，θ_i为第i列列车到站满载率，M_i为第i列到达的列车下车乘客数；

第i列列车上下车乘客数N_i由公式(24)计算：

式中：P_z(t_ki)为t_ki时刻站台等候乘车的乘客数；

将公式(24)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

乘客按照先下后上原则乘车，第i列列车乘客完成下车所需时间e_i由公式(25)计算：

站台等候乘车的聚集人数P_z(t)的计算公式为：

计算等待出站的聚集人数P_cz(t)可视为计算v_sj(t)＝v_c(t)的进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)，故可利用进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)的计算方法对等待出站的聚集人数P_cz(t)进行计算，中间侧式站台聚集人数等于等候乘车的聚集人数与等待出站的聚集人数之和，如公式(27)所示：

P(t)＝P_z(t)+P_cz(t) (27)

式中：P_z(t)为t时刻站台等候乘车的聚集人数，P_cz(t)为t时刻站台等待出站的聚集人数；

(5)中间车站岛式站台聚集人数P(t)关于时间t的计算方法如下：

中间车站岛式站台聚集人数可由上、下行线的聚集人数同步叠加得到，上行线等候乘车的聚集人数、下行线等候乘车的聚集人数通过公式(26)求得，等待出站的聚集人数同理可视为计算v_sj(t)＝v⁺ _c(t)+v^- _c(t)的进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)，故可利用进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)的计算方法对等待出站的聚集人数P_cz(t)进行计算，中间车站岛式站台聚集人数等于上行线等候乘车的聚集人数、下行线等候乘车的聚集人数与等待出站的聚集人数三者之和，如公式(28)所示：

P(t)＝P⁺ _z(t)+P^- _z(t)+P_cz(t) (28)

式中：P⁺ _z(t)为t时刻站台上行线等候乘车的聚集人数，P^- _z(t)为t时刻站台下行线等候乘车的聚集人数，P_cz(t)为t时刻站台等待出站的聚集人数；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所述的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法考虑了受到进出站台设施通行能力和列车可上车容量等限制下引起的滞留乘客对站台聚集人数的影响，使计算结果更符合实际情况；

2.本发明所述的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法结合了每一列到站的客流信息和列车的运行信息，其计算结果更加准确合理。

附图说明

图1为本发明提供的一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法的流程图。

图2为本发明具体实施例中站台客流方向的示意图。

图3为本发明具体实施例中站台类型的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

参阅图1，本发明所述的一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法的步骤如下：

1.建立进入站台客流为单向情况下进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)和进入站台乘客速率v_j(t)计算方法

参阅图2，到达进入站台设施处的所有乘客都选择乘坐同一方向列车，乘客的到达速率是关于时间t的函数，记为v_sj(t),当v_sj(t)大于进入站台设施最大通行能力v_jmax时，进入站台设施处的乘客发生滞留，其滞留量P_rz(t)通过以下方法计算：

(1)计算滞留/消散区间

分别令v_sj(t)≥v_jmax和v_sj<v_jmax，计算乘客的到达速率大于等于或小于进入站台设施最大通行能力的区间，按区间端点值依次排列，记第i个区间为[n_i,n_i+1]，i取大于0的整数；

(2)计算各个滞留/消散区间上的滞留量

任意时刻t∈[n_i,n_i+1]时，若v_sj(t)≥v_jmax，滞留量P_rz(t)利用公式(1)计算：

式中：P_rz(n_i)为n_i时刻的已有滞留量；

若v_sj<v_jmax且滞留量P_rz(t)利用公式(2)计算：

若v_sj<v_jmax且滞留量P_rz(t)利用公式(3)计算：

式中：n_i+a_i为滞留乘客清空时刻；当t＝n_i+a_i时，

(3)计算任意时刻进入站台客流速率

利用入站台设施处乘客滞留量计算进入站台的乘客速率v_j(t)，如公式(4)所示：

式中：P_rz(t)为t时刻的滞留量。

2.建立进入站台客流为双向情况下进入站台设施上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)、进入站台乘客速率v⁺ _j(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)、进入站台乘客速率v^- _j(t)计算方法

参阅图2，到达进入站台设施处的乘客一部分选择乘坐上行方向列车，其速率是关于时间t的函数，记为v⁺ _sj(t)，其余乘客选择乘坐下行方向列车，记为v^- _sj(t)，此时，所有乘客的到达速率v_sj(t)由公式(5)计算：

v_sj(t)＝v⁺ _sj(t)+v^_ _sj(t) (5)

当v_sj(t)大于进入站台设施最大通行能力v_jmax时，进入站台设施处的乘客发生滞留，滞留量P_rz等于上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)之和，此时上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)通过以下方法计算：

(1)计算滞留量大于零的区间

由公式(1),(2),(3),(5)计算滞留量P_rz(t)，令P_rz(t)>0，计算滞留量大于零的区间，记第i个区间为[m_i,m_i+b_i],i取大于等于0的整数；

(2)计算该区间上的上行滞留量和下行滞留量

计算任意时刻t∈[m_i,m_i+b_i]时的上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)，如公式(6)至公式(8)：

式中：t^/时刻指在当前时刻为t时，t^/时刻前到达设施处的乘客已进入站台，t^/时刻之后到达设施处的乘客都还未进入站台；

(3)计算任意时刻进入站台上/下行方向客流速率

利用上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)计算上行方向进入站台乘客速率v⁺ _j(t)和下行方向进入站台乘客速率v^- _j(t)，如公式(9)和公式(10)所示：

式中：P^/+ _rz(t)为上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)关于时间t的导数，P/-_rz(t)为下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)关于时间t的导数。

3.按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分城市轨道交通车站站台类型；

参阅图3，城市轨道交通车站站台按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分为始发车站侧式站台、终到车站侧式站台、首末车站岛式站台、中间车站侧式站台和中间车站岛式站台五类。

4.结合客流信息和列车运行信息建立各类站台聚集人数关于时间t的计算方法P(t)

第i列到达的列车与第i+1列到达的列车的行车间隔为h_i，列车容量为C，第i列列车到站满载率为θ_i，乘客的出站台速率等于出站台设施的最大通行能力v_cmax，第i列到达的列车下车乘客数为M_i，第i列到达的列车停站开门时刻为t_ki，第i列到达的列车停站开门等候时间长度为T_i，第i列列车开门时间内上下车总人数为N_i，故第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci可通过公式(11)计算：

(1)始发车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

始发侧式站台没有下车乘客，上下车总人数上一个周期内到达站台的乘客数，如公式(12)：

式中：P(t_ki)为t_ki时刻站台已有人数；

将公式(12)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

式中：v_j为进入站台的乘客速率，由公式(4)计算；

由于是始发车站列车，满载率θ_i＝0，因为v_jmax*h_i远小于列车容量C，所以始发车站不会出现滞留乘客；

(2)终到车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

终到车站没有上车乘客，上下车总人数等于下车人数，如公式(14)

N_i＝M_i (14)

将公式(14)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

当t∈[t_ki,t_ki+T_i]时：

若v_ci≥v_cmax：

P(t)＝P(t_ki)+(v_ci-v_cmax)(t-t_ki) (15)

若v_ci<v_cmax，P(t_ki)＝0：

P(t)＝0 (16)

若v_ci<v_cmax，(v_cmax-v_ci)*h_i>P(t_ki)>0：

若v_ci<v_cmax，P(t_ki)>(v_cmax-v_ci)*h_i：

P(t)＝P(t_ki)-(v_cmax-v_ci)(t-t_ki) (18)

式中：P(t_ki)为t_ki时刻站台已有人数，t_ki+c_i为乘客全部离开站台时刻，其中c_i＝P(t_ki)/(v_cmax-v_ci)；

当t∈[t_ki+T_i,t_ki+1]时,

若P(t_ki+T_i)＝0：

P(t)＝0 (19)

若v_cmax*(t_ki+1-t_ki-T_i)>P(t_ki+T_i)>0：

若P(t_ki+T_i)>v_cmax*(t_ki+1-t_ki-T_i)：

P(t)＝P(t_ki+T_i)-v_cmax(t-t_ki-T_i) (21)

式中：P(t_ki+T_i)为t_ki+T_i时刻站台已有人数，t_ki+d_i为乘客全部离开站台时刻，其中，d_i＝P(t_ki+T_i)/v_cmax；

(3)首末车站岛式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

首末车站的岛式站台若线路上行侧站台是始发站台，则下行侧站台是终到站台；若线路上行侧站台是终到站台，则下行侧站台是始发站台。因此，首末车站的岛式站台的聚集人数可由上、下行侧始发站台、终到站台的聚集人数P⁺(t)和P^-(t)同步叠加得到；

P(t)＝P⁺(t)+P^-(t) (22)

式中：P⁺(t)为上行侧站台的聚集人数，P^-(t)为下行侧站台的聚集人数；

(4)中间车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

第i列列车可上车人数K_i由公式(23)计算：

K_i＝C-C·θ_i+M_i (23)

式中：C为列车容量，θ_i为第i列列车到站满载率，M_i为第i列到达的列车下车乘客数；

第i列列车上下车乘客数N_i由公式(24)计算：

式中：P_z(t_ki)为t_ki时刻站台等候乘车的乘客数；

将公式(24)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

乘客按照先下后上原则乘车，第i列列车乘客完成下车所需时间e_i由公式(25)计算：

站台等候乘车的聚集人数P_z(t)的计算公式为：

计算等待出站的聚集人数P_cz(t)可视为计算v_sj(t)＝v_c(t)的进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)，，故可利用进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)的计算方法对等待出站的聚集人数P_cz(t)进行计算，中间侧式站台聚集人数等于等候乘车的聚集人数与等待出站的聚集人数之和，如公式(27)所示：

P(t)＝P_z(t)+P_cz(t) (27)

式中：P_z(t)为t时刻站台等候乘车的聚集人数，P_cz(t)为t时刻站台等待出站的聚集人数；

(5)中间车站岛式站台聚集人数P(t)关于时间t的计算方法如下：

中间车站岛式站台聚集人数可由上、下行线的聚集人数同步叠加得到，上行线等候乘车的聚集人数、下行线等候乘车的聚集人数通过公式(26)求得，等待出站的聚集人数同理可视为计算v_sj(t)＝v⁺ _c(t)+v^- _c(t)的进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)，故可利用进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)的计算方法对等待出站的聚集人数P_cz(t)进行计算，中间车站岛式站台聚集人数等于上行线等候乘车的聚集人数、下行线等候乘车的聚集人数与等待出站的聚集人数三者之和，如公式(28)所示：

P(t)＝P⁺ _z(t)+P^- _z(t)+P_cz(t) (28)

式中：P⁺ _z(t)为t时刻站台上行线等候乘车的聚集人数，P^- _z(t)为t时刻站台下行线等候乘车的聚集人数，P_cz(t)为t时刻站台等待出站的聚集人数；

5.判断站台客流方向组成和站台类型，计算站台聚集人数

1)采集或预测站台客流信息和列车信息；

2)根据站台客流方向选择对应公式计算进入站台乘客速率；

3)根据站台类型选择对应站台计算公式，计算所需时刻站台聚集人数；

实施例

方法应用说明：上述步骤1、步骤2、步骤3、步骤4表示建立考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法的过程，在实际应用中，只需要根据步骤5的站台聚集人数计算方法，计算得到结果即可。以计算时长1800秒的中间侧式站台聚集人数计算为例，实际应用具体过程如下：

1.采集或预测站台客流信息和列车信息

(1)v_sj(t)到达进入站台设施处的乘客速率v_sj(t)＝17.61t+600,t∈[0,1800]，单位：人/小时；

(2)进入站台设施最大通行能力v_jmax＝2.5人/秒；

(3)离开站台设施最大通行能力v_cmax＝3.75人/秒；

(4)列车容量C＝1312人；

(5)第i列列车到站满载率θ_i＝0.035i+0.4,i取1,2,3……；

(6)第i列到达的列车下车乘客数M_i＝19i+170,i取1,2,3……；

2.计算进入站台乘客速率

参阅图2，将上述参数v_sj(t)、v_jmax代入对应进站客流为单向情况下的公式(1)至公式(4)得到进入站台乘客速率v_j。

3.计算站台聚集人数

将计算得到进入站台乘客速率v_j以及参数C、v_cmax、θ_i、M_i代入中间侧式站台聚集人数计算方法即公式(23)至公式(27)，即可求解任意时刻该中间车站侧式站台聚集人数。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

建立进入站台客流为单向情况下进入站台设施处的乘客滞留量P_rz(t)和进入站台的乘客速率v_j(t)的计算方法；

建立进入站台客流为双向情况下进入站台设施处上行方向的乘客滞留量P⁺ _rz(t)、进入站台乘客速率和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)、进入站台乘客速率的计算方法；

所述乘客滞留量和进入站台的乘客速率组成客流信息；

按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分城市轨道交通车站的站台类型；

结合客流信息和列车运行信息建立各类站台聚集人数P(t)的计算方法；

判断站台客流组成和站台类型，计算站台聚集人数。

2.根据权利要求1所述的考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，其特征在于：所述站台客流为单向情况下进入站台设施处的乘客滞留量P_rz(t)和进入站台的乘客速率v_j(t)是指：

到达进入站台设施处的所有乘客都选择乘坐同一方向列车，乘客的到达速率是关于时间t的函数，记为v_sj(t),当v_sj(t)大于进入站台设施最大通行能力v_jmax时，进入站台设施处的乘客发生滞留，其滞留量P_rz(t)通过以下方法计算：

(1)计算滞留/消散区间

分别令v_sj(t)≥v_jmax和v_sj<v_jmax，计算乘客的到达速率大于等于或小于进入站台设施最大通行能力的区间，按区间端点值依次排列，记第i个区间为[n_i,n_i+1]，i取大于0的整数；

(2)计算各个滞留/消散区间上的滞留量

任意时刻t∈[n_i,n_i+1]时，若v_sj(t)≥v_jmax，滞留量P_rz(t)利用公式(1)计算：

$P_{rz}\left(t\right)=P_{rz}\left(n_i\right)+{\&Integral;}_{n_i}^t\left(v_{sj}\right(t)-v_{j\max })dt---\left(1\right)$

式中：P_rz(n_i)为n_i时刻的已有滞留量；

若v_sj<v_jmax且滞留量P_rz(t)利用公式(2)计算：

$P_{rz}\left(t\right)=P_{rz}\left(n_i\right)-{\&Integral;}_{n_i}^t(v_{j\max }-v_{sj}(t\left)\right)dt---\left(2\right)$

若v_sj<v_jmax且滞留量P_rz(t)利用公式(3)计算：

$P_{rz}\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_{rz}\left(n_i\right)-{\&Integral;}_{n_i}^t(v_{j\max }-v_{sj}(t\left)\right)dt,& t\&Element;\&lsqb;n_i,n_i+a_i\&rsqb;\\ 0,& t\&Element;\&lsqb;n_i+a_i,n_{i+1}\&rsqb;\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中：n_i+a_i为滞留乘客清空时刻；当t＝n_i+a_i时，

(3)计算任意时刻进入站台客流速率

利用站台设施处乘客滞留量计算进入站台的乘客速率v_j(t)，如公式(4)所示：

$v_j\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_{sj}\left(t\right),& P_{rz}\left(t\right)=0\\ v_{j\max },& P_{rz}\left(t\right)>0\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中：P_rz(t)为t时刻的滞留量。

3.根据权利要求1所述的考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，其特征在于：进入站台客流为双向情况下进入站台设施处上行方向的乘客滞留量P⁺ _rz(t)、进入站台乘客速率和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)、进入站台乘客速率是指：

到达进入站台设施处的乘客一部分选择乘坐上行方向列车，其速率是关于时间t的函数，记为v⁺ _sj(t)，其余乘客选择乘坐下行方向列车，记为v^- _sj(t)，此时，所有乘客的到达速率v_sj(t)由公式(5)计算：

v_sj(t)＝v⁺ _sj(t)+v^_ _sj(t) (5)

当v_sj(t)大于进入站台设施最大通行能力v_jmax时，进入站台设施处的乘客发生滞留，滞留量P_rz等于上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)之和，此时上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)通过以下方法计算：

(1)计算滞留量大于零的区间

由公式(1),(2),(3),(5)计算滞留量P_rz(t)，令P_rz(t)>0，计算滞留量大于零的区间，记第i个区间为[m_i,m_i+b_i],i取大于等于0的整数；

(2)计算该区间上的上行滞留量和下行滞留量

计算任意时刻t∈[m_i,m_i+b_i]时的上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)，如公式(6)至公式(8)：

$v_{j\max }\&CenterDot;(t-m_i)={\&Integral;}_{m_i}^{t^{\&prime;}}{v}_{sj}\left(t\right)dt---\left(6\right)$

${P^{+}}_{rz}\left(t\right)={\&Integral;}_{t^{\&prime;}}^t{V^{+}}_{sj}\left(t\right)dt---\left(7\right)$

${P^{-}}_{rz}\left(t\right)={\&Integral;}_{t^{\&prime;}}^t{v^{-}}_{sj}\left(t\right)dt---\left(8\right)$

式中：t'时刻指在当前时刻为t时，t'时刻前到达设施处的乘客已进入站台，t'时刻之后到达设施处的乘客都还未进入站台；

(3)计算任意时刻进入站台上/下行方向客流速率

利用上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)和下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)计算上行方向进入站台乘客速率和下行方向进入站台乘客速率如公式(9)和公式(10)所示：

${v^{+}}_j\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v^{+}}_{sj}\left(t\right)-{P^{\&prime;+}}_{rz}\left(t\right),& P_{rz}\left(t\right)>0\\ {v^{+}}_{sj}\left(t\right),& P_{rz}\left(t\right)=0\end{array}\right.---\left(9\right)$

${v^{-}}_j\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{v^{-}}_{sj}\left(t\right)-{P^{\&prime;-}}_{rz}\left(t\right),& P_{rz}\left(t\right)>0\\ {v^{-}}_{sj}\left(t\right),& P_{rz}\left(t\right)=0\end{array}\right.---\left(10\right)$

式中：P'⁺ _rz(t)为上行方向乘客滞留量P⁺ _rz(t)关于时间t的导数，P'^- _rz(t)为下行方向乘客滞留量P^- _rz(t)关于时间t的导数。

4.根据权利要求1所述的考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，其特征在于：将城市轨道交通车站站台按照车站站台物理结构和车站在线路中的位置特征划分为始发车站侧式站台、终到车站侧式站台、首末车站岛式站台、中间车站侧式站台和中间车站岛式站台五类。

5.根据权利要求4所述的考虑滞留乘客的城市轨道交通车站站台聚集人数计算方法，其特征在于：各类站台聚集人数的计算方法步骤如下：

设第i列到达的列车与第i+1列到达的列车的行车间隔为h_i，列车容量为C，第i列列车到站满载率为θ_i，乘客的出站台速率等于出站台设施的最大通行能力v_cmax，第i列到达的列车下车乘客数为M_i，第i列到达的列车停站开门时刻为t_ki，第i列到达的列车停站开门等候时间长度为T_i，第i列列车开门时间内上下车总人数为N_i，故第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci可通过公式(11)计算：

$v_{ci}=\frac{N_i}{T_i}---\left(11\right)$

(1)始发车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

始发侧式站台没有下车乘客，上下车总人数为停车开门时间内到达站台的乘客数，如公式(12)：

$N_i=P\left(t_{ki}\right)+{\&Integral;}_{t_{ki}}^{t_{ki}+T_i}{v}_j\left(t\right)dt---\left(12\right)$

式中：P(t_ki)为t_ki时刻站台已有人数；

将公式(12)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

$P\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}P\left(t_{ki}\right)-{\&Integral;}_{t_{ki}}^t(v_{ci}-v_j(t\left)\right)dt,& t\&Element;\&lsqb;t_{ki},t_{ki}+T_i\&rsqb;\\ {\&Integral;}_{t_{ki}+T_i}^t{v}_j\left(t\right)dt,& t\&Element;\&lsqb;t_{ki}+T_i,t_{ki+1}\&rsqb;\end{array}\right.---\left(13\right)$

式中：v_j为进入站台的乘客速率，由公式(4)计算；

由于是始发车站列车，满载率θ_i＝0，因为v_jmax*h_i远小于列车容量C，所以始发车站不会出现滞留乘客；

(2)终到车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

终到车站没有上车乘客，上下车总人数等于下车人数，如公式(14)

N_i＝M_i (14)

将公式(14)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

当t∈[t_ki,t_ki+T_i]时：

若v_ci≥v_cmax：

P(t)＝P(t_ki)+(v_ci-v_cmax)(t-t_ki) (15)

若v_ci<v_cmax，P(t_ki)＝0：

P(t)＝0(16)

若v_ci<v_cmax，(v_cmax-v_ci)*h_i>P(t_ki)>0

$P\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}P\left(t_{ki}\right)-(v_{c\max }-v_{ci})(t-t_{ki}),& t\&Element;\&lsqb;t_{ki},t_{ki}+c_i\&rsqb;\\ 0,& t\&Element;\&lsqb;t_{ki}+c_i,t_{ki}+T_i\&rsqb;\end{array}\right.---\left(17\right)$

若v_ci<v_cmax，P(t_ki)>(v_cmax-v_ci)*h_i：

P(t)＝P(t_ki)-(v_cmax-v_ci)(t-t_ki) (18)

式中：P(t_ki)为t_ki时刻站台已有人数，t_ki+c_i为乘客全部离开站台时刻，其中c_i＝P(t_ki)/(v_cmax-v_ci)；

当t∈[t_ki+T_i,t_ki+1]时,

若P(t_ki+T_i)＝0：

P(t)＝0 (19)

若v_cmax*(t_ki+1-t_ki-T_i)>P(t_ki+T_i)>0：

$P\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}P(t_{ki}+T_i)-v_{c\max }(t-t_{ki}-T_i),& t\&Element;\&lsqb;t_{ki}+T_i,t_{ki}+T_i+d_i\&rsqb;\\ 0,& t\&Element;\&lsqb;t_{ki}+T_i+d_i,t_{ki+1}\&rsqb;\end{array}\right.---\left(20\right)$

若P(t_ki+T_i)>v_cmax*(t_ki+1-t_ki-T_i)：

P(t)＝P(t_ki+T_i)-v_cmax(t-t_ki-T_i) (21)

式中：P(t_ki+T_i)为t_ki+T_i时刻站台已有人数，t_ki+d_i为乘客全部离开站台时刻，其中，d_i＝P(t_ki+T_i)/v_cmax；

(3)首末车站岛式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

首末车站的岛式站台若线路上行侧站台是始发站台，则下行侧站台是终到站台；若线路上行侧站台是终到站台，则下行侧站台是始发站台；因此，首末车站的岛式站台的聚集人数可由上、下行侧始发站台、终到站台的聚集人数P⁺(t)和P^-(t)同步叠加得到；

P(t)＝P⁺(t)+P^-(t) (22)

式中：P⁺(t)为上行侧站台的聚集人数，P^-(t)为下行侧站台的聚集人数；

(4)中间车站侧式站台聚集人数P(t)在区间[t_ki,t_ki+1]上关于时间t的计算方法如下：

第i列列车可上车人数K_i由公式(23)计算：

K_i＝C-C·θ_i+M_i (23)

式中：C为列车容量，θ_i为第i列列车到站满载率，M_i为第i列到达的列车下车乘客数；

第i列列车上下车乘客数N_i由公式(24)计算：

$N_i=M_i+\min \{K,P_z\left(t_{ki}\right)+{\&Integral;}_{t_{ki}}^{t_{ki}+T_i}{v}_j\left(t\right)dt,\}---\left(24\right)$

式中：P_z(t_ki)为t_ki时刻站台等候乘车的乘客数；

将公式(24)代入公式(11)，得到第i列到达的列车乘客上下车速率v_ci；

乘客按照先下后上原则乘车，第i列列车乘客完成下车所需时间e_i由公式(25)计算：

$e_i=\frac{M_i}{N_i}\&CenterDot;T_i---\left(25\right)$

站台等候乘车的聚集人数P_z(t)的计算公式为：

$P_z\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_z\left(t_{ki}\right)+{\&Integral;}_{t_{ki}}^t{v}_j\left(t\right)dt,& t\&Element;\&lsqb;t_{ki},t_{ki}+e_i\&rsqb;\\ P_z(t_{ki}+e_i)+{\&Integral;}_{t_{ki}+e_i}^t{v}_j\left(t\right)dt-(t-t_{ki}-e_i)\&CenterDot;v_{ci},& t\&Element;\&lsqb;t_{ki}+e_i,t_{ki}+T_i\&rsqb;\\ P_z(t_{ki}+T_i)+{\&Integral;}_{t_{ki}+T_i}^t{v}_j\left(t\right)dt,& t\&Element;\&lsqb;t_{ki}+T_i,t_{ki+1}\&rsqb;\end{array}\right.---\left(26\right)$

计算等待出站的聚集人数P_cz(t)可视为计算v_sj(t)＝v_c(t)的进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)，故可利用进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)的计算方法对等待出站的聚集人数P_cz(t)进行计算，中间侧式站台聚集人数等于等候乘车的聚集人数与等待出站的聚集人数之和，如公式(27)所示：

P(t)＝P_z(t)+P_cz(t) (27)

式中：P_z(t)为t时刻站台等候乘车的聚集人数，P_cz(t)为t时刻站台等待出站的聚集人数；

(5)中间车站岛式站台聚集人数P(t)关于时间t的计算方法如下：

中间车站岛式站台聚集人数可由上、下行线的聚集人数同步叠加得到，上行线等候乘车的聚集人数、下行线等候乘车的聚集人数通过公式(26)求得，等待出站的聚集人数同理可视为计算v_sj(t)＝v⁺ _c(t)+v^- _c(t)的进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)，故可利用进入站台设施处乘客滞留量P_rz(t)的计算方法对等待出站的聚集人数P_cz(t)进行计算，中间车站岛式站台聚集人数等于上行线等候乘车的聚集人数、下行线等候乘车的聚集人数与等待出站的聚集人数三者之和，如公式(28)所示：

P(t)＝P⁺ _z(t)+P^- _z(t)+P_cz(t) (28)

式中：P⁺ _z(t)为t时刻站台上行线等候乘车的聚集人数，P^- _z(t)为t时刻站台下行线等候乘车的聚集人数，P_cz(t)为t时刻站台等待出站的聚集人数。