CN111325649B - 一种城市轨道交通组合式站点停靠方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市公共交通技术领域，具体公开了一种城市轨道交通组合式站点停靠方法，包括以下步骤：S1、采集乘客出行信息、A类和B类列车的运用信息和沿线站点信息；S2、分析乘客出行费用；乘客出行费用包括出行时间和拥挤程度；S3、建立出行时间价值函数、拥挤程度价值函数和选择概率函数分析乘客选择行为；S4、建立时间费用节省权重函数和拥挤费用损失权重函数分析选择权重；S5、建立综合前景函数，并将步骤S3和S4的结果代入综合前景函数分析并选择站点停靠方案。本发明的方法可以得到优化后的城市轨道交通组合式站点停靠方法，提高乘客出行效率和降低乘客出行时间。

Description

一种城市轨道交通组合式站点停靠方法

技术领域

本发明涉及城市公共交通技术领域，特别是涉及一种城市轨道交通组合式站点停靠方法。

背景技术

在加快建设城市轨道交通的同时，其线路特征以及客流特征都发生了很大变化，很多大中城市为了实现都市圈、组团间及卫星城的协调发展，规划、修建了越来越多的市域线、超长线等轨道交通线路，这些线路的客流特征十分复杂，乘客出行距离需求、出行时间需求、不同车站的乘降人数需求等都表现出较大的不均衡性。

目前，我国城市轨道交通线路以站站停的单一运营组织模式为主，个别线路采用区域停模式，难以满足客流分布的不均衡性，当面对交通需求时空分布存在的多样性时，这种单一停站模式的运行效率和服务水平都得不到保证，会造成列车旅行速度偏低、长距离出行乘客旅行时间增加等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市轨道交通组合式站点停靠方法，以满足乘客出行需求，减少乘客出行时间、提高乘客出行舒适性、降低城市轨道交通运营成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种城市轨道交通组合式站点停靠方法，包括以下步骤：

S1、采集乘客出行信息、A类和B类列车的运用信息和沿线站点信息；

S2、分析乘客出行费用；乘客出行费用包括出行时间和拥挤程度；

S3、建立出行时间价值函数、拥挤程度价值函数和选择概率函数分析乘客选择行为；

S4、建立时间费用节省权重函数和拥挤费用损失权重函数分析选择权重；

S5、建立综合前景函数，并将步骤S3和S4的结果代入综合前景函数分析并选择站点停靠方案。

作为优选方案，所述步骤S2中，乘客出行时间分析包括分析组合式停站方案引起的乘客总体出行时间相对于站站停方案的乘客总体出行时间的节省量，满足：

ΔT＝ΔT_z+ΔT_d+ΔT_h (1)

ΔT表示组合式停站方案较站站停方案的乘客总体出行时间变化量；ΔT_z表示组合式停站方案较站站停方案的乘客在途时间变化量；ΔT_d表示组合式停站方案较站站停方案的乘客候车等待时间变化量；ΔT_h表示组合式停站方案较站站停方案的乘客换乘等待时间变化量；h表示站站停方案下列车平均发车间隔；h_AB表示组合式停站方案下相邻开行A类车和B类车的时间间隔；h_AorB表示组合式停站方案下相邻开行的两列A类车或相邻开行的两列B类车的时间间隔，且h_AorB>h>h_AB；∑Q_AB表示为所有AB类列车均停靠车站间的客流量；∑Q_AorB表示在A类列车停靠车站和B类列车停靠车站上车的客流量与在AB类列车均停靠车站上车而在A类列车停靠车站或者B类列车停靠车站下车的客流量之和；∑Q_A/B表示A类车与B类车在AB类列车均停靠车站的换乘客流量之和；T_s表示列车停站引起的时间损失；V_max表示列车最高运行速度；t_s表示列车停站时间；a、b分别表示为列车起动时的加速度和制动时的减速度。

作为优选方案，所述步骤S2中的拥挤程度分析包括定义决策变量和拥挤程度函数，决策变量满足：

拥挤程度函数满足：

Δθ＝θ_A-θ_B (8)

Q_e表示列车的额定载客量；θ_A表示A类车在i站时的满载率；θ_B表示B类车在i站时的满载率；Δθ表示i站处A类车与B类车的拥挤程度差值，q_ij为i站到j站的客流量。

作为优选方案，所述步骤S3中，时间价值函数为：

拥挤价值函数为：

选择概率函数为：

其中敏感系数：α＝0.97，β＝0.94，λ＝1.65。

作为优选方案，所述步骤S4中的时间费用节省权重函数为：

拥挤费用损失权重函数为：

其中γ＝0.61，δ＝0.69。

作为优选方案，所述步骤S5中综合前景函数为：

v_m＝σ·v(T)·ω_T(p_i)+(1-σ)·v(θ)·ω_θ(p_i) (14)

其中v_m为第m种停站序列的综合前景值，σ为决策偏好系数，σ＝0.7。

本发明具有以下有益效果：

本发明的城市轨道交通组合式站点停靠方法综合考虑乘客出行时间、费用和交通运营成本对站点停靠的影响，并且结合乘客出行的心理决策和行为机制，更加真实体现乘客选择行为对列车停站方案设计所产生的影响，进而采用多种函数求解得到优化后的列车停站方案，提高方案选择的效率和可靠性，以满足乘客出行需求，减少乘客出行时间、提高乘客出行舒适性、降低城市轨道交通运营成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的城市轨道交通组合式站点停靠方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的城市轨道交通组合式站点停靠方法的敏感系数与时间费用前景关系图；

图3是本发明实施例提供的城市轨道交通组合式站点停靠方法的敏感系数与拥挤费用前景关系图；

图4是本发明实施例提供的城市轨道交通组合式站点停靠方法的损失规避系数与前景值关系图；

图5是各停站方案前景值折线图；

图6是合理停车方案图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见图1，本发明优选实施例中一种城市轨道交通组合式站点停靠方法，包括以下步骤：

S1、采集乘客出行信息、A类和B类车辆的运营信息和沿线站点信息；

具体的，本实施例以某城市轨道交通为例，其共设13座车站，调查得沿线单方向各车站客流量，站站停运营时，列车采用8节编组，车辆定员数为240人，列车停站时间为1min，追踪间隔时间为5min，列车起动时的加速度为0.83m/s²，列车制动时的减速度为1.0m/s²，列车最高运行速度为80km/h。

S2、分析乘客出行费用；乘客出行费用包括出行时间和拥挤程度；

具体的，乘客出行所消耗的总时间由乘客在途时间、等待时间(包括候车时间和换乘时间)两部分组成。开行组合式停站列车能使部分乘客的在途时间缩短，但同时也使得部分乘客因在站等待时间的延长而增加总的出行时间，因此，实行组合式停站方案的目的在于使乘客总体出行时间减少；

首先，所述步骤S2中，乘客出行时间分析包括分析组合式停站方案引起的乘客总体出行时间相对于站站停方案的乘客总体出行时间的节省量，满足：

ΔT＝ΔT_z+ΔT_d+ΔT_h (1)

ΔT表示组合式停站方案较站站停方案的乘客总体出行时间变化量；ΔT_z表示组合式停站方案较站站停方案的乘客在途时间变化量；ΔT_d表示组合式停站方案较站站停方案的乘客候车等待时间变化量；ΔT_h表示组合式停站方案较站站停方案的乘客换乘等待时间变化量；h表示站站停方案下列车平均发车间隔；h_AB表示组合式停站方案下相邻开行A类车和B类车的时间间隔；h_AorB表示组合式停站方案下相邻开行的两列A类车或相邻开行的两列B类车的时间间隔，且h_AorB>h>h_AB；∑Q_AB表示为所有AB类列车均停靠车站间的客流量；∑Q_AorB表示在A类列车停靠车站和B类列车停靠车站上车的客流量与在AB类列车均停靠车站上车而在A类列车停靠车站或者B类列车停靠车站下车的客流量之和；∑Q_A/B表示A类车与B类车在AB类列车均停靠车站的换乘客流量之和；T_s表示列车停站引起的时间损失；V_max表示列车最高运行速度；t_s表示列车停站时间；a、b分别表示为列车起动时的加速度和制动时的减速度；

并且由于列车的载客能力有限，当区间断面客流量较大时往往会出现拥挤现象，影响乘客的舒适性，拥挤程度一般可用列车满载率或断面满载率指标进行评价。因此本实施例使用到站时的列车满载率来描述乘车环境的拥挤程度；拥挤程度分析包括定义决策变量和拥挤程度函数，决策变量满足：

拥挤程度函数满足：

Δθ＝θ_A-θ_B (8)

Q_e表示列车的额定载客量；θ_A表示A类车在i站时的满载率；θ_B表示B类车在i站时的满载率；Δθ表示i站处A类车与B类车的拥挤程度差值，q_ij为i站到j站的客流量。

S3、建立出行时间价值函数、拥挤程度价值函数和选择概率函数分析乘客选择行为；

具体的，利用权重函数和价值函数来描述人的主观总体价值；价值函数描述的是前景中各单个事件的概率变化所带来的总体效用变化；价值函数则是直接描述前景与人的心理满足状况的相互关系。结合前景理论中的价值函数和权重函数所表达的含义，对乘客的选择行为分析如下。

所述步骤S3中，时间价值函数为：

拥挤价值函数为：

选择概率函数为：

分析乘客出行选择问题时，行为参数包括：收益敏感系数、损失敏感系数、损失规避系数，随着个体特征不同，行为参数值也不同，结合本实施例的车站客流分配情况，对收益敏感系数α、损失敏感系数β、损失规避系数λ进行一定范围内的等距取值，得出费用前景值即价值的相关性如图2、图3和图4所示。

以前景值变化的稳定性作为依据，当0.96≤α≤0.98，0.92≤β≤0.96，1.6≤λ≤1.7时，前景值的变化较稳定，由此确定使用的行为参数估计值为α＝0.97，β＝0.94，λ＝1.65。

S4、建立时间费用节省权重函数和拥挤费用损失权重函数分析选择权重；

具体的，所述步骤S4中的时间费用节省权重函数为：

拥挤费用损失权重函数为：

其中γ＝0.61，δ＝0.69。

S5、建立综合前景函数，并将步骤S3和S4的结果代入综合前景函数分析并选择站点停靠方案。

具体的，所述步骤S5中综合前景函数为：

v_m＝σ·v(T)·ω_T(p_i)+(1-σ)·v(θ)·ω_θ(p_i) (14)

其中v_m为第m种停站序列的综合前景值，σ为决策偏好系数，σ＝0.7。

综合前景值v_m越大，越有利于乘客时间费用和拥挤费用的总节省。

计算出多组停站序列和相应前景值组成的解集，在解集中选择十个较优解，对比结果如图5所示，根据各停站方案的前景值变化趋势可以得出：第2个停站方案在保证乘客出行时间获得较大节省的基础上，能够较明显地降低拥挤度，从而为乘客提供较好的乘车舒适性。最终得到较为合理的编码序列及停站方案如图6所示。

最值得说明的，A、B类车为同一规格不同始发时间的列车。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种城市轨道交通组合式站点停靠方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、采集乘客出行信息、A类和B类列车的运用信息和沿线站点信息；

S2、分析乘客出行费用；乘客出行费用包括出行时间和拥挤程度；

其中，乘客出行时间分析包括分析组合式停站方案引起的乘客总体出行时间相对于站站停方案的乘客总体出行时间的节省量，满足：

ΔT＝ΔT_z+ΔT_d+ΔT_h (1)

ΔT表示组合式停站方案较站站停方案的乘客总体出行时间变化量；ΔT_z表示组合式停站方案较站站停方案的乘客在途时间变化量；ΔT_d表示组合式停站方案较站站停方案的乘客候车等待时间变化量；ΔT_h表示组合式停站方案较站站停方案的乘客换乘等待时间变化量；h表示站站停方案下列车平均发车间隔；h_AB表示组合式停站方案下相邻开行A类车和B类车的时间间隔；h_AorB表示组合式停站方案下相邻开行的两列A类车或相邻开行的两列B类车的时间间隔，且h_AorB＞h＞h_AB；∑Q_AB表示为所有AB类列车均停靠车站间的客流量；∑Q_AorB表示在A类列车停靠车站和B类列车停靠车站上车的客流量与在AB类列车均停靠车站上车而在A类列车停靠车站或者B类列车停靠车站下车的客流量之和；∑Q_A/B表示A类车与B类车在AB类列车均停靠车站的换乘客流量之和；T_s表示列车停站引起的时间损失；V_max表示列车最高运行速度；t_s表示列车停站时间；a、b分别表示为列车起动时的加速度和制动时的减速度；

拥挤程度分析包括定义决策变量和拥挤程度函数，决策变量满足：

拥挤程度函数满足：

Δθ＝θ_A-θ_B (8)

Q_e表示列车的额定载客量；θ_A表示A类车在i站时的满载率；θ_B表示B类车在i站时的满载率；Δθ表示i站处A类车与B类车的拥挤程度差值，q_ij为i站到j站的客流量；

S3、建立出行时间价值函数、拥挤程度价值函数和选择概率函数分析乘客选择行为；

S4、建立时间费用节省权重函数和拥挤费用损失权重函数分析选择权重；

S5、建立综合前景函数，并将步骤S3和S4的结果代入综合前景函数分析并选择站点停靠方案。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通组合式站点停靠方法，其特征在于：所述步骤S3中，时间价值函数为：

拥挤价值函数为：

选择概率函数为：

其中敏感系数：α＝0.97，β＝0.94，λ＝1.65。

3.如权利要求1所述的城市轨道交通组合式站点停靠方法，其特征在于：所述步骤S4中的时间费用节省权重函数为：

拥挤费用损失权重函数为：

其中γ＝0.61，δ＝0.69。

4.如权利要求1所述的城市轨道交通组合式站点停靠方法，其特征在于：所述步骤S5中综合前景函数为：

v_m＝σ·v(T)·ω_T(p_i)+(1-σ)·v(θ)·ω_θ(p_i) (14)

其中v_m为第m种停站序列的综合前景值，σ为决策偏好系数，σ＝0.7。