CN109409578B - 一种城市轨道交通路网限流组织方案优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种城市轨道交通路网限流组织方案优化方法，该方法从路网全局层面考虑线路满载率及车站客流量、换乘客流量等角度为地铁运营公司提供高峰时段限流方案制定的理论依据，为地铁运营公司对高峰时段路网及车站客流情况进行分析，提供客流组织的理论依据，解决地铁运营公司最关心的运营安全问题，提出路网协同限流组织评价指标体系，评估现有路网限流组织，并针对重点线路、重点车站提出相应的限流建议措施。

Description

一种城市轨道交通路网限流组织方案优化方法
技术领域
本发明涉及城市轨道交通领域，具体涉及一种交通路网限流优化方法。
背景技术
受线路、供电、信号系统等方面制约的条件下，路网部分线路运力已达到条件制约下的最大值，那么，在运力与运量矛盾突出的时段就需要适当控制路网客流需求，在部分大客流车站实施限流措施，避免大客流对线路或路网造成过大压力而采取的一种短期应对措施。早晚高峰时段路网限流组织方案是面向早晚高峰时段常态化限流实施所制定的方案，其主要目的是控制早晚高峰期间路网、线路及车站的客流分布，提高路网运输效率，降低运输压力与事故风险，从而保障地铁运营安全。早晚高峰时段地铁运营方采取设置导流围栏、关闭部分进站闸机等措施限制单位时间内车站的客流量，降低车站或线路的拥挤程度，保障站内乘客有序上车。早晚高峰时段路网常态化限流主要措施包括进出站口设置围栏、换乘通道设置围栏、关闭部分闸机或售票机等。
随着网络化运营的不断加强，车站与车站之间、线路与线路之间，系统与系统之间的关联性不断加深，跨组织、跨专业、跨线路、跨地域的协调管理需求增多，统筹协调组织困难，为保障路网运营安全，大客流车站限流组织更合理，本发明深入分析地铁路网客流现状及其规律和路网客运量的变化规律、线路客运量及断面客流规律、车站进站量及换乘车站换乘量，构建地铁路网限流组织评价指标体系和客流组织评估与优化模型，进而实现限流组织方案的优化。
发明内容
为了实现上述目的，本发明研究了地铁路网客流现状及其规律，分析了路网客运量的变化规律、线路客运量及断面客流规律、车站进站量及换乘车站换乘量，构建地铁路网限流组织评价指标体系和客流组织评估与优化模型，实现了限流组织方案的优化。研究工作对实际车站限流组织给予了强有力的指导，采用了以下方法对限流组织方案的评估工作进行了深入研究。
(1)定性分析和定量研究相结合的方法
本发明中对限流组织评估指标体系构建的过程中，定性分析了各指标的含义，并定量研究出各指标的表达公式，进而可以定量评估限流组织方案实施的效果。
(2)启发式算法
对地铁车站限流组织方案实施效果进行评估是一个动态闭环反馈优化系统，首先分析路网客流数据及运力，再通过客流组织评估体系对限流车站、限流时间进行评估，最终优化限流组织方案。根据流程化的评估过程，构建了限流组织方案评估的启发式算法：地铁车站限流组织方案动态闭环反馈优化方法。
本发明具体采用如下技术方案：
一种城市轨道交通路网限流组织方案评估方法，尤其是一种城市轨道交通路网限流优化方法，该方法包括如下步骤：
(1)在当前路网限流方案实施的条件下，根据限流组织评估指标确定各时段限流车站集合的合理性；
(1.1)根据各时段线路分方向最大断面满载率β初步确定限流车站集合：
当线路最大断面满载率β≥α时，该线路限流组织方案中的第j个限流车站应属于该断面(瓶颈区段)上游车站，α为线路最大断面满载率阈值；
(1.2)根据瓶颈区段所有上游车站相应时段的进站量
Figure BDA0001816463520000021
换乘车站换入客流量
Figure BDA0001816463520000022
以及限流车站站台单方向乘客平均滞留排队人数
Figure BDA0001816463520000023
进一步确定限流车站集合：
如果第j个限流车站的进站量与换乘量之和满足
Figure BDA0001816463520000029
或站台单方向乘客平均滞留排队人数
Figure BDA0001816463520000024
则判定第j个限流车站应为相应时段内的限流车站，反之则为非限流车站；
式中，若第i或j个车站为非换乘车站，则
Figure BDA0001816463520000025
或
Figure BDA0001816463520000026
如果第j个车站站台为侧式站台，则
Figure BDA0001816463520000027
如果第j个车站站台为岛式站台，则
Figure BDA0001816463520000028
为第j个限流车站站台乘客平均滞留排队人数上限值；
(2)在当前路网限流方案实施的条件下，根据限流组织评估指标确定各时段限流时间的合理性；
(2.1)根据各时段线路瓶颈区段客流进峰时间tin、退峰时间treturn确定限流车站限流启动时间和结束时间：
第j个限流车站启动限流的时间为
Figure BDA0001816463520000031
第j个限流车站结束限流的时间应为
Figure BDA0001816463520000032
其中，toperation为第j个限流车站至瓶颈区段列车运行时间；
(2.2)根据第j个限流车站的进站客流排队时间及排队人数确定该车站出现排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000033
和结束排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000034
时间节点
Figure BDA0001816463520000035
定为第j个限流车站的限流启动时间节点，时间节点
Figure BDA0001816463520000036
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；如果第j个限流车站为换乘车站，则根据换乘客流排队时间及排队人数确定该车站出现排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000037
和结束排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000038
那么，时间节点
Figure BDA0001816463520000039
确定为第j个限流车站的限流启动时间节点，时间节点
Figure BDA00018164635200000310
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；
(2.3)当第j个限流车站的站台单方向乘客平均滞留人数
Figure BDA00018164635200000311
时，该时间节点
Figure BDA00018164635200000312
确定为第j个限流车站的限流启动时间节点；当第j个限流车站的站台单方向乘客平均滞留人数
Figure BDA00018164635200000313
时，该时间节点
Figure BDA00018164635200000314
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；
(2.4)根据指标体系综合判断第j个限流车站限流时间为
Figure BDA00018164635200000315
(3)评估优化限流组织方案并实施后，根据路网客流阶段性的变化情况和客流组织评估指标体系，返回Step2，对限流组织方案进行进一步的评估、优化和调整。
本发明具有如下有益效果：
(1)分析地铁线网客流现状及其规律，研究地铁客流的现状，从交通网络、线路、车站等角度入手分析了客运量的规律，总结了客流出行规律，揭示各线路、断面、节点的客流特性。
(2)构建地铁路网限流组织评价指标体系和客流组织评估与优化模型，综合考虑线路协同限流情况，深入分析地铁车站限流组织方案，总结了制定合理、有效的车站限流组织方案需综合考虑的要素主要包括高峰时段线路最大断面满载率、高峰时段车站进站量、高峰时段换乘车站换乘量、高峰时段限流车站站台单方向乘客平均滞留人数、高峰时段限流车站乘客进站排队时间、高峰时段限流车站乘客进站排队人数、高峰时段限流车站乘客换乘排队时间、高峰时段限流车站乘客换乘排队人数，形成了车站限流组织评估要素集。通过分析线路各限流车站间的协同关系，构建车站限流组织评估指标体系，并建立了地铁车站限流组织方案动态闭环反馈优化模型，对限流方案实施效果进行综合评价，进一步优化现有车站限流组织方案。
(3)评估地铁路网限流组织，依据路网断面满载率和现场实地调研客流等数据及提出的车站客流组织评估体系及评估方法，对早高峰常态限流组织方案进行评估，给出建议优化方案，对早高峰限流车站的客流控制方案实现优化，科学缩短限流时间，提升服务品质。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
图2是地铁路网常态化限流车站示意图。
图3是车站限流组织方案评估要素图。
图4车站限流组织方案动态闭环反馈优化流程图。
具体实施方式
本发明总体方法流程如图1所示。
(一)路网限流组织作用与方案制定原则
(1)路网限流组织的作用
地铁路网限流措施是地铁运营方为了避免大客流对线路或路网造成过大压力而采取的一种短期应对措施。早晚高峰时段路网限流组织方案是面向早晚高峰时段常态化限流实施所制定的方案，其主要目的是控制早晚高峰期间路网、线路及车站的客流分布，提高路网运输效率，降低运输压力与事故风险，从而保障地铁运营安全。
路网限流组织的作用是均衡利用车站及列车的能力，最大限度地发挥设施设备能力，避免因列车满载率过高而导致上游车站客流积压现象和因大客流可能产生的拥挤踩踏等安全隐患，提高列车正点率，保障乘客乘车安全。
早晚高峰时段地铁运营方采取设置导流围栏、关闭部分进站闸机等措施限制单位时间内车站的客流量，降低车站或线路的拥挤程度，保障站内乘客有序上车。早晚高峰时段路网常态化限流主要措施包括进出站口设置围栏、换乘通道设置围栏、关闭部分闸机或售票机等。
(2)路网限流方案制定原则
(2.1)轨道交通路网限流方案分析
随着地铁路网的不断扩建开通，客流量的不断增加，各条线路客流压力随之增大。为缓解路网大客流压力，地铁不断的提升各条线路的运输能力，同时，也制定了相应的路网限流方案。近几年，地铁路网常态化限流车站数量出现逐步递增的态势。以2017年11月北京地铁路网限流方案进行分析，地铁路网常态化限流车站共计76座。图2为2017年11月北京地铁路网常态限流站点分布图，共包含76座早晚高峰时段常态限流车站。
具体限流站点及时间信息如表1所示：
表1地铁常态限流信息(2017年11月)
Figure BDA0001816463520000051
Figure BDA0001816463520000061
Figure BDA0001816463520000071
Figure BDA0001816463520000081
根据地铁路网常态化限流方案分析发现：
(1)常态化限流车站主要分布在1号线、5号线、6号线、八通线、昌平线等市郊线路的端点车站；
(2)早晚高峰限流时间比较集中，分别为早7:00-9:00和晚17:00-19:00。根据早高峰郊区乘客进城上班的出行特点，郊区车站的早高峰限流时间较其他市内车站的限流时间有所提前；
(3)从限流车站数量来看，早高峰限流车站数为62座，晚高峰限流车站数为26座，早高峰限流车站数量明显高于晚高峰限流车站数量；从限流时间来看，早高峰路网总限流时间为6550分钟，晚高峰路网总限流时间为2765分钟，早高峰路网总限流时间大大高于晚高峰路网总限流时间。
地铁运营公司按照“先外围线路后骨干线路、先远端车站后中心车站”的路网限流组织原则和“限站外保站内、限本站保换乘”的车站限流实施原则，在列车满载率达到高峰区段的前方车站进行限流，安排公共文明引导员，并与公交安保总队密切配合，加强站外限流组织疏导力量，利用站外限流围栏和闸机进出站方向转换严格控制进站人数和速度，降低列车拥挤度，保证车站客流可控、组织有序。
当车站客流集中到达且在客流达到车站最大通过能力70％时，采取限流措施；位于发出列车满载率超过100％及以上区段的车站、连续3个站间发出列车满载率超过100％的上游相关车站等，这些车站需采取相应限流措施。
此外，轨道交通指挥中心投入使用之前，地铁主要依据车站值班人员判断来确定是否需要临时采取限流措施。轨道交通指挥中心正式投入使用后，可实时监测整个地铁路网运行的状态，包括各条线路客流拥挤情况。至此，调度指挥中心是线路及路网限流组织第一责任主体，负责指挥协调地铁所辖车站、线路和路网联动限流工作。值班站长(站区领导)是车站现场限流组织第一责任人，负责车站限流组织实施工作，并有权先行处置。
随着地铁线路的扩张，地铁客运量也日益增多，为缓解客流压力和运能紧张，对早晚高峰时段实行车站限流成为一种常态措施。地铁运营部门会在每个月对各线路车站的客流进行研究，以一个月为一个调整时段，原则上对客流波动较大的车站进行常态限流调整，如果变化不大将维持上一个月的常态限流方案安排实施。
(2.2)限流时间的确定
车站限流组织方案中限流时间主要包括限流启动时间节点、限流终止时间节点及限流持续时间。在早晚高峰时段运营中，车站限流启动时间节点、限流终止时间节点取决于路网运输能力瓶颈区间满载率、车站进站客流量及站外、站台客流排队情况。
工作日早晚高峰出行客流是以通勤客流为主，常态限流启动时间节点应以早、晚高峰客流进峰时间节点作为限流启动时间节点；常态限流终止时间节点应以早、晚高峰客流退峰时间节点作为限流终止时间节点。因此，限流持续时间主要取决于高峰客流的持续时间，与站台的能力和列车满载率等因素有关。
车站限流组织方案的制定以提高限流的效率、提高服务质量为目的，使乘客出行更有序、方便和舒适，根据常态早晚高峰客流变化情况，合理确定限流时间，一般情况下，常态限流的启动时间节点、限流终止时间节点及限流持续时间相对固定，且限流持续时间不应过短或过长，根据各条线路客流高峰时段分析，车站限流持续时间一般介于30min—90min之间。在突发事件条件下，车站启动临时限流组织方案，限流启动时间节点、限流终止时间节点及限流持续时间主要取决于突发事件的性质及实际客流异常变化等因素，根据应急处置预案和现场实际客流情况实时调整车站客流组织。
(2.3)限流点的确定
限流点的确定主要包括路网常态化限流车站的确定及常态化限流车站内限流位置的选取。在早晚高峰时段运营中，路网常态化限流车站的选取主要以早晚高峰时段内车站的进出站客流量与车站客流承载能力的匹配情况、线路区间客流量与运输能力的匹配情况为依据。一般选择早晚高峰时段内进站量大且车站承载能力与进站客流不匹配的车站作为主要的限流车站。
由于高峰时段路网客流具有潮汐性，因此，路网中常态化限流车站的选取还会受到早晚高峰时段内客流出行方向的影响。在早高峰时段内，客流出行方向以郊区向市区方向为主，因此，限流车站多分布在郊区线路；在晚高峰时段内，客流出行方向刚好相反，因此，限流车站多分布在市区中心线路。
常态化限流车站内的限流位置的选取多在车站的出入口、安检设备区、进站闸机、换乘通道等处。根据限流等级的划分，具体限流措施以“站台层—站厅层—换乘通道—出入口”的限流级别次序进行实施。在突发事件条件下，限流车站以客流聚集现象严重或瞬时大客流无法快速疏散的车站为主；站内临时限流位置一般根据突发事件的影响程度、现场实际客流状况，按照“先站内、后站外”，“先进站客流、后换乘客流”的原则逐级实施。
(2.4)限流措施的制定
限流措施与限流级别和限流强度有关。根据客流规模与运输能力的不匹配程度，限流级别可划分为车站级限流、线路级限流与路网级限流。其中，车站级限流可根据客流强度定义不同的客流等级，其限流措施实施应根据车站客流拥挤程度和突发事件等级“由低级向高级”逐级执行。限流强度即单位时间内限制进站的人数，是根据路网、线路、车站、列车等各个设施的特征和布局情况，以各设施的最大负荷能力范围为基础来确定的。限流措施分客流控制与站车协同两种。客流控制是指减缓乘客进站速度和限制单位时间乘客的进站量，具体包括设置栅栏、放慢安检速度、减缓人工售票、减少闸机开放数量、关闭自动扶梯、关闭自动售票机及车站进出口等。站车协同措施则是将客流控制与多种列车运行调整措施组合运用来缓解客流集聚在站内的问题。
(2.5)限流方案制定流程
限流方案的编制应以客流特征为依据，包括资料收集、初步方案制定、方案评估、方案实施与调整等4个过程。其中，定期对限流方案进行评估与调整尤为重要。
(二)地铁客流组织评估体系构建
(1)车站限流组织评估要素分析
车站限流组织评估是在实地车站客流调研的基础上，综合考虑线路协同限流情况，针对车站限流组织方案中的启动时间、结束时间和限流强度等实施效果进行评价。深入分析地铁车站限流组织方案，制定合理、有效的车站限流组织方案需综合考虑的要素主要包括高峰时段线路最大断面满载率、高峰时段车站进站量、高峰时段换乘车站换乘量、高峰时段限流车站站台单方向乘客平均滞留人数、高峰时段限流车站乘客进站排队时间、高峰时段限流车站乘客进站排队人数、高峰时段限流车站乘客换乘排队时间、高峰时段限流车站乘客换乘排队人数，车站限流组织方案评估要素集如图3所示。
1)高峰时段线路最大断面满载率
高峰时段线路最大断面满载率是指在早、晚高峰时段内，地铁线路单向最大客流断面的车辆载客能力利用率。降低高峰小时线路最大断面满载率的方法主要包含两种，一种方法是进一步提升线路运输能力，另一种方法是通过大客流车站的限流措施，改变拥挤线路的乘客时空分布。为降低高峰小时线路最大断面满载率，在线路运力一定的条件下，通过适当调节客流需求，从需求管理的角度来对高峰小时线路客流总量以及客流时空分布进行调节。通过高峰小时线路最大断面满载率的情况，分时分段评价限流车站限流组织方案的实施效果。
2)高峰时段限流车站进站量
地铁早、晚高峰期乘客出行时间较为集中，早高峰短时段内郊区线路车站乘客进站量较大，晚高峰短时段内中心城区线路车站乘客进站量较大，短时较大的进站客流易造成车站进出站口、通道内、站厅非付费区安检设备和闸机处客流拥挤现象，影响车站安全运营。为使得乘客安全有序的排队进站，这些大客流车站需要实施限流措施，保障车站安全运营。
3)高峰时段限流换乘车站换乘量
早高峰时段多为郊区线路换乘城市中心线路客流量非常大，晚高峰时段多为城市中心线路换乘郊区线路客流量非常大，早、晚高峰大客流易给地铁换乘站换乘通道通过能力带来压力。短时间内换乘车站换乘通道内较大的换乘客流易造成换乘通道内客流拥挤现象，影响换乘车站的安全运营。为使得乘客安全有序的排队换乘，这些大客流换乘车站需要在换乘通道内实施限流措施，使乘客有序排队换乘，保障车站安全运营。
4)高峰时段限流车站站台单方向乘客平均滞留人数
高峰时段限流车站站台单方向乘客平均滞留人数反映了高峰时段限流车站站台客流拥挤程度。高峰时段限流车站站台客流拥挤程度也是判断限流车站是否应该限流的一项指标，通过分析站台客流承载能力和站台客流量的匹配关系，根据站台客流密度更为精准的推断限流车站启动限流措施的时间。
5)高峰时段断面客流进峰时间
高峰时段断面客流进峰时间是指在早、晚高峰时段内，线路最大断面满载率逐步增大且高于80％的时间节点。高峰时段断面客流进峰时间可作为判断车站启动限流的时间节点的一项重要指标，该指标分析判断出通过最大断面满载率区间的客流来源车站，进而按照列车运行时间推断出客流来源车站的具体限流启动的时间节点。
6)高峰时段断面客流退峰时间
高峰时段断面客流退峰时间是指在早、晚高峰时段内，线路最大断面满载率达到最大值后逐步减小且低于80％的时间节点。高峰时段断面客流退峰时间可作为判断车站终止限流的时间节点的一项重要指标，按照列车运行时间推断出客流来源车站的具体限流终止的时间节点。从而可精准的评价限流车站限流组织方案的实施效果。
7)高峰时段限流车站乘客进站排队时间
高峰时段常态限流车站采取常态化限流措施，如限流围栏、分批限流等措施，该时段内进站乘客排队依次进站，其进站排队等待时间的延长主要受限流措施延误的影响。
8)高峰时段限流车站乘客进站排队人数
高峰时段常态限流车站通过采取常态化限流措施使得进站乘客出现排队现象。乘客进站排队人数的多少反映了限流车站在高峰时段时段内限流强度的大小，限流车站的限流强度越大，则进站排队的乘客数量就越大。
9)高峰时段限流车站乘客换乘排队时间
高峰时段常态限流车站如果为换乘车站，因换乘客流集中到达而采取常态化限流措施，如限流围栏、分批限流等措施，在换乘通道内乘客排队依次换乘，其排队等待时间的延长主要受限流措施延误的影响。
10)高峰时段限流车站乘客换乘排队人数
高峰时段常态限流车站如果为换乘车站，因换乘客流集中到达而通过采取常态化限流措施使得换乘乘客出现排队现象。换乘通道内排队客流量的大小反映了限流车站在高峰时段内限流强度的大小，限流车站的限流强度越大，则换乘排队的客流量就越大。
(2)限流组织评估指标体系
在分析车站限流组织评估要素的基础上，针对地铁路网限流车站客流组织方案进行了深入研究，通过分析线路各限流车站间的协同关系，构建车站限流组织评估指标体系，对限流方案实施效果进行综合评价，进一步优化现有车站限流组织方案。地铁车站限流组织方案评价指标体系分析说明具体如下：
1)高峰时段最大断面满载率
定义：高峰时段运营线路单向最大断面客流量与相应断面运力的比值。
指标含义：线路高峰时段最大满载率反映了高峰时段线路单向乘客在列车内的最大拥挤程度。
计算公式：
Figure BDA0001816463520000131
式中，β为高峰时段最大断面满载率；L为高峰时段断面运力，高峰时段断面运力指高峰时段经过该断面的列车数与列车定员的乘积(单位：人次)；Q为高峰时段最大断面客流量(单位：人次)。
2)高峰时段限流车站进站量
定义：高峰时段内车站的进站客流量。
指标含义：高峰时段车站进站量反映了车站在高峰时段内乘客集中到达的程度。
表达式：对于某线路第i个车站在高峰时段内的进站客流量为
Figure BDA0001816463520000132
3)高峰时段限流换乘车站换乘量
定义：高峰时段内换乘车站的换乘客流量。
指标含义：高峰时段换乘车站换乘量反映了换乘车站在高峰时段内乘客换入某线路的集中程度。
表达式：对于某线路第i个车站在高峰时段内的换乘客流量为
Figure BDA0001816463520000141
4)高峰时段限流车站站台单方向乘客平均滞留排队人数
定义：高峰时段内，常态限流车站站台单方向候车乘客在列车驶离后平均滞留排队的人数。
指标含义：高峰时段站台单方向乘客平均滞留人数反映了高峰时段限流车站站台客流的拥挤程度。
计算公式：
Figure BDA0001816463520000142
式中，
Figure BDA0001816463520000143
为高峰时段第j个限流车站站台单方向乘客平均滞留排队人数；
Figure BDA0001816463520000144
为高峰时段限流车站单方向通过列车的个数；pl为第l个列车驶离后站台排队候车的客流数。
5)高峰时段断面客流进峰时间
定义：高峰时段内，线路最大断面满载率逐步增大且大于α的时间节点，α为线路最大断面满载率阈值。
指标含义：高峰时段线路最大断面满载率超过α的时间节点反映了该断面客流来源车站的限流启动时间的判定精确性。
计算公式：
tin＝t(τt≥α)且t(τt-1＜α)
式中，tin为高峰小时断面客流进峰时间；t(τt≥α)为线路最大断面满载率大于或等于α的时间节点，τt为t时段内线路最大断面满载率；t(τt-1＜α)为线路最大断面满载率小于α的时间节点，τt-1为t-1时段内线路最大断面满载率。
6)高峰时段断面客流退峰时间
定义：高峰时段内，线路最大断面满载率达到最大值后逐步减小且小于α的时间节点。
指标含义：高峰小时线路最大断面满载率低于α的时间节点反映了该断面客流来源车站的限流终止时间节点的判定精确性。
计算公式：
treturn＝t(τt＜α)且t(τt-1≥α)
式中，treturn为高峰时段内断面客流进峰时间；(τt＜α)为线路最大断面满载率小于α的时间节点，τt为t时段内线路最大断面满载率；t(τt-1≥α)为线路最大断面满载率大于或等于α的时间节点，τt-1为t-1时段内线路最大断面满载率。
7)高峰时段乘客进站排队时间
定义：高峰时段常态限流车站因限流措施导致乘客排队进站等待时间。
指标含义：高峰时段乘客进站排队时间反映了高峰时段限流车站乘客在进站过程中受限流措施延误的影响。
8)高峰时段乘客进站排队人数
定义：高峰时段常态限流车站因限流措施导致在限流围栏排队等待进站的客流量。
指标含义：高峰时段乘客进站排队人数反映了高峰时段限流车站乘客受限流措施在进站过程中延误进站的客流量。
9)高峰时段乘客换乘排队时间
定义：高峰时段常态限流车站如果为换乘车站，因限流措施导致乘客在换乘通道内排队等待的时间。
指标含义：高峰时段乘客换乘排队时间反映了高峰时段限流车站乘客在换乘过程中受限流措施延误的影响。
10)高峰时段乘客换乘排队人数
定义：高高峰时段常态限流车站如果为换乘车站，因限流措施导致在换乘通道内排队等待的客流量。
指标含义：高峰时段乘客换乘排队人数反映了高峰时段限流车站乘客受限流措施在换乘过程中延误进站的客流量。
(三)地铁客流组织评估与优化方法
对地铁车站限流组织方案实施效果进行评估是一个动态闭环反馈优化系统，先通过历史客流数据、线路运力的分析，初步制定并实施限流组织方案，再通过客流组织评估体系对限流车站、限流时间、限流人数以及限流措施进行评估，优化限流组织方案，最后实施优化后的限流组织方案，并根据车站及线路实际客流变化情况进行进一步的优化和调整。地铁车站限流组织方案动态闭环反馈优化方法步骤如下：
(1)在当前路网限流方案实施的条件下，根据限流组织评估指标确定各时段限流车站集合的合理性。
(1.1)根据各时段线路分方向最大断面满载率β初步确定限流车站集合：
当线路最大断面满载率β≥α时，该线路限流组织方案中的第j个限流车站应属于该断面(瓶颈区段)上游车站；
(1.2)根据瓶颈区段所有上游车站相应时段的进站量
Figure BDA0001816463520000161
换乘车站换入客流量
Figure BDA0001816463520000162
以及限流车站站台单方向乘客平均滞留排队人数
Figure BDA0001816463520000163
进一步确定限流车站集合：
如果第j个限流车站的进站量与换乘量之和满足
Figure BDA0001816463520000164
或站台单方向乘客平均滞留排队人数
Figure BDA0001816463520000165
(这里，如果第i或j个车站为非换乘车站，则
Figure BDA0001816463520000166
或
Figure BDA0001816463520000167
如果第j个车站站台为侧式站台，则
Figure BDA0001816463520000168
如果第j个车站站台为岛式站台，则
Figure BDA0001816463520000169
pj为第j个限流车站站台乘客平均滞留排队人数上限值)，则判定第j个限流车站应为相应时段内的限流车站，反之则为非限流车站。
(2)在当前路网限流方案实施的条件下，根据限流组织评估指标确定各时段限流时间的合理性。
(2.1)根据各时段线路瓶颈区段客流进峰时间tin、退峰时间treturn确定限流车站限流启动时间和结束时间：
第j个限流车站启动限流的时间应为
Figure BDA00018164635200001610
第j个限流车站结束限流的时间应为
Figure BDA0001816463520000171
这里，toperation为第j个限流车站至瓶颈区段列车运行时间。
(2.2)根据第j个限流车站的进站客流排队时间/排队人数确定该车站出现排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000172
和结束排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000173
那么，时间节点
Figure BDA0001816463520000174
可定为第j个限流车站的限流启动时间节点，时间节点
Figure BDA0001816463520000175
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；如果第j个限流车站为换乘车站，则根据换乘客流排队时间/排队人数确定该车站出现排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000176
和结束排队现象的时间节点
Figure BDA0001816463520000177
那么，时间节点
Figure BDA0001816463520000178
确定为第j个限流车站的限流启动时间节点，时间节点
Figure BDA0001816463520000179
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点。
(2.3)当第j个限流车站的站台单方向乘客平均滞留人数
Figure BDA00018164635200001710
时，该时间节点
Figure BDA00018164635200001711
确定为第j个限流车站的限流启动时间节点；当第j个限流车站的站台单方向乘客平均滞留人数
Figure BDA00018164635200001712
时，该时间节点
Figure BDA00018164635200001713
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点。
(2.4)根据指标体系综合判断第j个限流车站限流时间为
Figure BDA00018164635200001714
(3)评估优化限流组织方案并实施后，根据路网客流阶段性的变化情况和客流组织评估指标体系，返回Step2，对限流组织方案进行进一步的评估、优化和调整。
地铁车站限流组织方案动态闭环反馈优化流程如图4所示。
本发明从路网全局层面考虑线路满载率及车站客流量、换乘客流量等角度为地铁运营公司提供高峰时段限流方案制定的理论依据，为地铁运营公司对高峰时段路网及车站客流情况进行分析，提供客流组织的理论依据，解决地铁运营公司最关心的运营安全问题，提出路网协同限流组织评价指标体系，评估现有路网限流组织，并针对重点线路、重点车站提出相应的限流建议措施。
通过地铁全网的客流分析，从路网到线路再到具体的车站进行递进式分析，具体到进出站量、换乘量、断面流量、客流的时间特性等角度进行深层次的挖掘，结合车站的位置特点、所在线路以及车站周围的土地利用情况，对各条线路的定位、各个断面的承载情况、各个车站的功能有了更深层次的认识。
通过路网的客流组织分析，结合限流方案制定原则，综合考虑车站限流组织评估要素，从而构建限流组织评估指标体系，进行路网限流组织方案的制定。再通过客流组织评估体系对限流车站、限流时间、限流人数以及限流措施进行评估，优化限流组织方案，最后实施优化后的限流组织方案，并根据车站及线路实际客流变化情况进行进一步的优化和调整。
本发明对地铁一号线苹果园站、古城站、八角游乐园站、八宝山站进行了实地调研，通过对调研车站的进站排队情况和站台排队情况进行分析评估。通过制定的地铁客流限流组织评估体系进行分析，得出限流组织优化建议方案，重新制定了限流时间，并根据优化方案实施后车站及线路实际客流变化情况进行进一步的优化和调整。
经过优化与调整得出结论：苹果园站限流时间由原来的6:50-8:30变为6:50-8:15缩短了15分钟；古城站限流时间由原来的6:50-8:50变为7:30-8:15缩短了75分钟；八角游乐园站限流时间由原来的6:50-8:30变为7:15-8:20缩短了35分钟；苹果园站限流时间由原来的7:00-8:30变为7:15-8:30缩短了15分钟。
相关参数定义如下：
(1)进站量
①车站进站量
统计期内，在地铁车站刷卡进站的乘客。单位：人次。
②线网进站量
线网各运营线路车站刷卡进站的乘客总量。单位：人次。
③早高峰进站量
早高峰时段(7:00-9:00)，在地铁车站刷卡进站的乘客。单位：人次。
④晚高峰进站量
晚高峰时段(7:00-9:00)，在地铁车站刷卡进站的乘客。单位：人次。
(2)换乘量
①换乘站换乘量
统计期内，换乘站线路间各方向换乘乘客的总量，包括车站上下行的换入量和上下行的换出量。单位：人次。
②线路换乘量
统计期内，线路各换乘站换乘量总和，包括线路换入量和线路换出量。单位：人次。
③高峰小时换乘量
早高峰时段(7:00-9:00)和晚高峰时段(17:00-19:00)，运营车站的换乘量，包括车站上下行的换入量和上下行的换出量。单位：人次。
(3)客运量
①线路客运量
统计期内，线路运送的乘客数量，即线路进线量加上线路换入量。单位：人次。
②线网客运量
统计期内，线网中各运营线路运送的乘客总量。单位：人次。
③早高峰客运量
早高峰时段(7:00-9:00)线路运送的乘客数量，包括早高峰时段线路进线量和早高峰时段线路换入量。单位：人次。
(4)断面客流量
①断面客流量
单位时间内，单向通过某运营线路某一断面的乘客数量。单位：人次。
②高峰小时最大断面客流量
在以小时为单位计算断面客流量的情况下，运营线路断面客流量的最大值。单位：人次。
(5)满载率
①断面满载率
单位时间内，运营线路单向断面客流量与相应断面运力的比值。
②高峰小时最大断面满载率
高峰小时运营线路单向最大断面客流量与相应断面运力的比值。
③高峰小时系数
高峰小时系数是指一日内客流集中的某一个小时的流量占该处全日流量的比重，一般按早、晚高峰小时分别计算。

Claims (1)

1.一种城市轨道交通路网限流组织方案优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在当前路网限流方案实施的条件下，根据限流组织评估指标确定各时段限流车站集合的合理性；
(1.1)根据各时段线路分方向最大断面满载率β初步确定限流车站集合：
当线路最大断面满载率β≥α时，该线路限流组织方案中的第j个限流车站应属于该断面上游车站，α为线路最大断面满载率阈值；
(1.2)根据瓶颈区段所有上游车站相应时段的进站量
Figure FDA0002973519950000011
换乘车站换入客流量Pi transfer以及限流车站站台单方向乘客平均滞留排队人数
Figure FDA0002973519950000012
进一步确定限流车站集合：
如果第j个限流车站的进站量与换乘量之和满足
Figure FDA0002973519950000013
其中，k表示第j个限流车站的上游车站总数；
或站台单方向乘客平均滞留排队人数
Figure FDA0002973519950000014
则判定第j个限流车站应为相应时段内的限流车站，反之则为非限流车站；
式中，若第i或j个车站为非换乘车站，则
Figure FDA0002973519950000015
或
Figure FDA0002973519950000016
如果第j个车站站台为侧式站台，则
Figure FDA0002973519950000017
如果第j个车站站台为岛式站台，则
Figure FDA0002973519950000018
pj为第j个限流车站站台乘客平均滞留排队人数上限值；
(2)在当前路网限流方案实施的条件下，根据限流组织评估指标确定各时段限流时间的合理性；
(2.1)根据各时段线路瓶颈区段客流进峰时间tin、退峰时间treturn确定限流车站限流启动时间和结束时间：
第j个限流车站启动限流的时间为
Figure FDA0002973519950000019
第j个限流车站结束限流的时间应为
Figure FDA0002973519950000021
其中，toperation为第j个限流车站至瓶颈区段列车运行时间；
(2.2)根据第j个限流车站的进站客流排队时间及排队人数确定该车站出现排队现象的时间节点
Figure FDA0002973519950000022
和结束排队现象的时间节点
Figure FDA0002973519950000023
时间节点
Figure FDA0002973519950000024
定为第j个限流车站的限流启动时间节点，时间节点
Figure FDA0002973519950000025
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；如果第j个限流车站为换乘车站，则根据换乘客流排队时间及排队人数确定该车站出现排队现象的时间节点
Figure FDA0002973519950000026
和结束排队现象的时间节点
Figure FDA0002973519950000027
那么，时间节点
Figure FDA0002973519950000028
确定为第j个限流车站的限流启动时间节点，时间节点
Figure FDA0002973519950000029
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；
(2.3)当第j个限流车站的站台单方向乘客平均滞留人数
Figure FDA00029735199500000210
时，该时间节点
Figure FDA00029735199500000211
确定为第j个限流车站的限流启动时间节点；当第j个限流车站的站台单方向乘客平均滞留人数
Figure FDA00029735199500000212
时，该时间节点
Figure FDA00029735199500000213
确定为第j个限流车站的限流结束时间节点；
(2.4)根据指标体系综合判断第j个限流车站限流时间为
Figure FDA00029735199500000214
(3)评估优化限流组织方案并实施后，根据路网客流阶段性的变化情况和客流组织评估指标体系，返回步骤(2)，对限流组织方案进行进一步的评估、优化和调整。
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