CN114841556A - 一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法 - Google Patents

一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统和方法，通过获取系统参数，根据所述系统参数进行跨线运营仿真，得到仿真结果；对所述仿真结果进行评估验证，得到评估验证结果；对所述系统参数中的运营运输计划进行理论评估，得到理论评估结果；根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果；判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，将调整后的运营运输计划作为系统参数并返回初始步骤。通过上述步骤可实现对跨线运营运输计划进行提前布局和质量评估，得到可信度高的轨道交通跨线运营决策，从而实现轨道跨线运营管理的效率和质量。

Description

一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法
技术领域
本发明涉及，具体而言，涉及一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法。
背景技术
随着城市化不断推进和我国区域公共交通系统的快速发展，我国轨道交通系统的运营和调度趋于区域化、联合化的特征愈发明显。传统的“单线、单交路、站站停”的运营模式已难以满足乘客对轨道交通系统快速直达的需求。城市轨道交通线路之间实现互联互通并采取跨线运营模式已成为发展趋势，且越来越受到社会关注。跨线运营是在轨道交通运输线路与车站能力允许且通信信号、系统供电、车辆限界等技术统一，以及运营管理集中的情况下，使列车在轨道交通网络中进行跨线形式的运营模式。考虑到跨线运营是我国城市轨道交通互联互通理念下主要的发展方向，因此，有必要建立城市轨道交通跨线运营决策服务系统，为我国城市轨道交通实施跨线运营提供理论依据和决策支持。
虽然当前已有相关学者对跨线运营效果评价、跨线列车运输计划编制等做了相关研究，但仍然缺少一种运输计划事先决策评估方法，为运营部门提供决策支持。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术不能提前对轨道交通跨线运营运输计划进行最优布局，目的在于提供一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法，通过跨线运营仿真和质量评估对轨道交通跨线运营运输计划进行迭代优化，得到可信度高的轨道交通跨线运营决策，从而实现轨道跨线运营管理的效率和质量。
本发明通过下述技术方案实现：
一方面，本发明提供一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，包括：
数据管理模块，用于获取系统参数，并将所述系统参数发送给仿真模块和评估模块；所述系统参数包括：运营基础数据、客流数据和运营运输计划；
仿真模块，用于根据所述系统参数进行跨线运营仿真，将仿真验证结果发送给评估模块进行评估验证，并接收所述评估模块反馈的评估验证结果，将所述评估验证结果发送给决策模块；
评估模块，用于对运营运输计划进行理论评估，并将理论评估结果发送给所述决策模块；
决策模块，用于根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果，并将所述决策结果发送给人机交互模块；
人机交互模块，用于判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，并将调整后的运营运输计划作为系统参数发送给所述数据管理模块。
作为对本发明的进一步描述，所述仿真模块包括：
时间管理单元，用于生成时间戳，并将所述时间戳发送给客流控制单元、列车控制单元和仿真数据管单元；
客流控制单元，用于根据所述时间戳和所述客流数据生成车站客流状态信息，并将所述车站客流状态信息发送给仿真数据管理单元；
列车控制单元，用于根据所述时间戳和所述运营运输计划生成列车运行状态信息和列车运输计划的执行效果，将所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果发送给所述仿真数据管理单元；
仿真数据管理单元，用于在仿真前，根据所述系统数据构建轨道交通拓扑网络并生成路网备选路径；在仿真中，根据所述轨道交通拓扑网络、所述路网备选路径、所述时间戳、所述客流状态信息、所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果进行列车跨线运营运输仿真，得到仿真结果，并将所述仿真结果发送给所述评估模型。
作为对本发明的进一步描述，所述评估模块包括：
评估指标构建单元，用于构建包含供需适配性指标、运行质量指标、运输满足度指标和管理效能指标的综合评估指标体系；
综合权重计算单元，用于对所述综合评估指标体系中的每一个指标执行以下操作：利用分层分析法确定指标的主观权重，利用熵权法确定指标的客观权重，利用线性加权法对所述主观权重和所述客观权重进行组合优化，得到指标的综合权重；
正态云数字特征计算单元，用于建立所述综合评估指标体系的正态云模型并计算所述正态云模型中每一个指标的云模型数字特征；
云模型隶属度计算单元，用于计算所述正态云模型与每一个指标之间的云隶属度，得到综合判断矩阵；
综合评价等级判断单元，用于根据每一个指标的综合权重和所述综合判断矩阵计算跨线运营运输计划的效果综合评价等级，得到评估结果。
作为对本发明的进一步描述，所述决策模块包括：
差异计算单元，用于计算理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之间的指标差异值；
综合差异计算单元，用于根据指标的综合权重和指标差异值计算得到理论评估结果与评估验证结果之间的综合差异值；
决策输出单元，用于对所述综合差异值的大小进行判断，根据判断结果输出决策结果。
作为对本发明的进一步描述，所述人机交互模块包括：
调整建议输出单元，用于根据所述决策结果输出运营运输调整建议；
调整措施输出单元，用于根据所述运营运输调整建议制定运营运输调整计划，并将调整后的运营运输计划作为系统参数发送给所述数据管理模块。
另一方面，本发明提供一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，包括以下步骤：
S1：获取系统参数，所述系统参数包括：运营基础数据、客流数据和运营运输计划；
S2：根据所述系统参数进行跨线运营仿真，得到仿真结果；
S3：对所述仿真结果进行评估验证，得到评估验证结果；
S4：对所述系统参数中的运营运输计划进行理论评估，得到理论评估结果；
S5：根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果；
S6：判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，将调整后的运营运输计划作为系统参数并返回所述S1。
作为对本发明的进一步描述，所述跨线运营仿真包括：搭建仿真环境和在所述仿真环境中进行跨线运营运输仿真；
所述搭建仿真环境，包括：
根据所述系统参数构建轨道交通拓扑网络；
利用K短路法生成所述轨道交通拓扑网络的路网备选路径；
所述跨线运营运输仿真，包括：
根据所述客流数据进行客流仿真，得到车站客流状态信息；
根据所运营运输计划进行列车运行仿真，得到列车运行状态信息和列车运输计划的执行效果；
根据所述车站客流状态信息、所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果更新列车载客人数、乘客空间位置和列车与乘客的关系，得到仿真结果。
作为对本发明的进一步描述，所述S4包括：
构建跨线运营运输计划的综合评价指标体系，所述综合评价指标体系包括：供需适配性指标、运行质量指标、运输满足度指标和管理效能指标；
针对所述综合评估指标体系中的每一个指标执行以下操作：利用分层分析法确定指标的主观权重，利用熵权法确定指标的客观权重，利用线性加权法对所述主观权重和所述客观权重进行组合优化，得到指标的综合权重；
建立所述综合评价指标体系的正态云模型，并获取所述正态云模型中每一个指标的云模型数字特征；
获取所述正态云模型与每一个指标之间的云隶属度，得到综合判断矩阵；
根据每一个指标的综合权重和所述综合判断矩阵获取跨线运营运输计划的效果综合评价等级，得到评估结果。
作为对本发明的进一步描述，所述S5包括：
获取理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之前的指标差异值；
根据指标的综合权重和指标差异值获取理论评估结果与评估验证结果之间的综合差异值；
设置阈值；
若所述综合差异值的绝对值≤所述阈值，得到决策结果为：理论评估结果与评估验证结果无差异，可直接输出运营运输计划；否则，得到决策结果为：需要进一步评估和调整运营运输计划。
作为对本发明的进一步描述，所述调整运营运输计划包括：
判断理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之间的指标差异值的大小和属性；若所述指标差异值＝0，则输出最终的运营运输计划；
若所述指标差异值≥0且为正向指标，或所述指标差异值≤0且为负向指标，则给出运营运输调整建议；
根据所述运营运输调整建议制定运营运输调整措施，得到调整后的运营运输计划。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实施例提供的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法，可实现对跨线运营运输计划进行提前布局和质量评估，得到可信度高的轨道交通跨线运营决策，从而实现轨道跨线运营管理的效率和质量；
2、本发明实施例提供的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法，采用了基于AHP-熵权-可拓云模型的评估方法，突破了传统的评价方法不能很好地表示评价过程中的不确定性和评价方法与评价指标体系的关联性不强的问题；
3、本发明实施例提供的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统及方法，构建了综合评价指标体系，对跨线运输运营计划的质量进行综合评估，从而提高方案的可信度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的轨道交通跨线运营运输计划评估系统整体结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的仿真模块结构及运行逻辑示意图；
图3为本发明实施例2提供的轨道交通跨线运营运输计划评估方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
由于现有技术不能提前对轨道交通跨线运营运输计划进行最优布局，本实施例提供了一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，该系统的整体结构如图1所示。包括：
数据管理模块，用于获取系统参数，并将所述系统参数发送给仿真模块和评估模块；所述系统参数包括：运营基础数据、客流数据和运营运输计划；
仿真模块，用于根据所述系统参数进行跨线运营仿真，将仿真验证结果发送给评估模块进行评估验证，并接收所述评估模块反馈的评估验证结果，将所述评估验证结果发送给决策模块；
评估模块，用于对运营运输计划进行理论评估，并将理论评估结果发送给所述决策模块；
决策模块，用于根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果，并将所述决策结果发送给所述人机交互模块；
人机交互模块，用于判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，并将调整后的运营运输计划作为系统参数发送给所述数据管理模块。
其中，
数据管理模块接受人机交互模块传递的参数，同时将参数数据发送至评估模块和仿真模块。所述参数数据包括但不限于基础数据、客流数据和运输计划数据。其中，基础数据包括线路与车站(路网拓扑)位置信息、线路输送能力、车站站台容纳能力、政策组织结构信息、列车类型和列车定员等；客流数据包括路网OD客流数据和进出站客流数据等；运输计划数据包括区间运行时分、停站时分、折返时分、起讫站、编组内容和列车交路计划等。需注意的是，运输计划数据在每一轮评估中发生变动。
仿真模块包括：
时间管理单元，用于生成时间戳，并将所述时间戳发送给客流控制单元、列车控制单元和仿真数据管单元，从而控制仿真状态。
客流控制单元，用于根据所述时间戳和所述客流数据生成车站客流状态信息，并将所述车站客流状态信息发送给仿真数据管理单元；其中，客流状态信息包括某一时间段内的OD客流需求和客流达到时间分布。
列车控制单元，用于根据所述时间戳和所述运营运输计划生成列车运行状态信息和列车运输计划的执行效果，将所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果发送给所述仿真数据管理单元。具体的列车控制单元接收数据管理模块和时间管理单元的时间戳、计划列车时刻表、追踪间隔约束和起停附加时分，依据晚点概率更新列车状态和仿真运行图，并发送给仿真数据管理单元。
仿真数据管理单元，如图2所示，用于接收数据管理模块的列车定员和站台容量。在仿真前，根据所述系统数据构建轨道交通拓扑网络并利用K短路法生成路网备选路径；在仿真中，根据所述轨道交通拓扑网络、所述路网备选路径、所述时间戳、所述客流状态信息、所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果进行列车跨线运营运输仿真，得到仿真结果，包括列车载客人数、乘客空间位置和列车与乘客的关系等，并将所述仿真结果发送给所述评估模型。
评估模块包括：
评估指标构建单元，用于构建包含供需适配性指标、运行质量指标、运输满足度指标和管理效能指标的综合评估指标体系；
综合权重计算单元，用于对所述综合评估指标体系中的每一个指标执行以下操作：利用分层分析法确定指标的主观权重，利用熵权法确定指标的客观权重，利用线性加权法对所述主观权重和所述客观权重进行组合优化，得到指标的综合权重；
正态云数字特征计算单元，用于建立所述综合评估指标体系的正态云模型并计算所述正态云模型中每一个指标的云模型数字特征；
云模型隶属度计算单元，用于计算所述正态云模型与每一个指标之间的云隶属度，得到综合判断矩阵；
综合评价等级判断单元，用于根据每一个指标的综合权重和所述综合判断矩阵计算跨线运营运输计划的效果综合评价等级，得到评估结果。
决策模块包括：
差异计算单元，用于计算理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之间的指标差异值；
综合差异计算单元，用于根据指标的综合权重和指标差异值计算得到理论评估结果与评估验证结果之间的综合差异值；
决策输出单元，用于对所述综合差异值的大小进行判断，根据判断结果输出决策结果。
人机交互模块包括：
调整建议输出单元，用于根据所述决策结果输出运营运输调整建议；
调整措施输出单元，用于根据所述运营运输调整建议制定运营运输调整计划，并将调整后的运营运输计划作为系统参数发送给所述数据管理模块。
实施例2
与实施例1提供的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统相对应的，本实施例提供了一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，其方法流程如图3所示，具体包括以下步骤：
S1：获取系统参数，所述系统参数包括：运营基础数据、客流数据和运营运输计划。其中，系统参数包括追踪间隔约束、起停附加时分，依据晚点概率(放进运算计划中)更新列车状态和仿真运行但不限于基础数据、客流数据和运输计划数据。基础数据：线路与车站(路网拓扑)位置信息、线路输送能力、车站站台容纳能力、政策组织结构信息、列车类型、列车定员；客流数据：路网OD客流数据、进出站客流数据；运输计划数据：区间运行时分、停站时分、折返时分、起讫站、编组内容、列车交路计划。其中运输计划数据在每一轮评估中发生变动。
S2：根据所述系统参数进行跨线运营仿真，得到仿真结果。其中，
跨线运营仿真包括：搭建仿真环境和在所述仿真环境中进行跨线运营运输仿真；
所述搭建仿真环境，包括：
S21：根据所述系统参数构建轨道交通拓扑网络；
S22：利用K短路法生成所述轨道交通拓扑网络的路网备选路径；
所述跨线运营运输仿真，包括：
S23：根据所述客流数据进行客流仿真，得到车站客流状态信息；
S24：根据所运营运输计划进行列车运行仿真，得到列车运行状态信息和列车运输计划的执行效果；
S25：根据所述车站客流状态信息、所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果更新列车载客人数、乘客空间位置和列车与乘客的关系，得到仿真结果。
S3：对所述仿真结果进行评估验证，得到评估验证结果。
S4：对所述系统参数中的运营运输计划进行理论评估，得到理论评估结果。具体包括以下步骤：
S41：构建跨线运营运输计划的综合评价指标体系。评价指标的构建是跨线运营运输计划评估的基础，本实施例考虑跨线运营模式的特征，从供需适配性、运行质量、运输满足度以及管理效能4个层面入手，构建评价指标体系。构建的综合评价指标体系包括：供需适配性指标、运行质量指标、运输满足度指标和管理效能指标。
其中，
供需适配性指标主要用以评估实施跨线运营模式的必要性，以及从整体观察跨线运营时客流对运营模式的适应情况。包含的子指标有：跨线客流互动率，衔接站站台乘客密集度，通过式(1)和式(2)表示：
Figure BDA0003623778120000081
Figure BDA0003623778120000082
式中，Q跨线指跨线列车服务区段的交互客流量，Q总指某线路的总客流量；A乘降区指站台乘降区(单侧)有效站立面积，Q上，下指高峰时段(包括早高峰7：30-9：30和晚高峰17：30-19：30两个时段)一列车上、下车客流量，本文采用高峰时段乘降区乘客密集度的均值作为衡量指标。
运行质量指标主要用以评估跨线运营模式相比单线独立运营所提高的效率及两种行车组织模式的运行质量情况。包含的子指标有：出行时间节约率，跨线列车运行间隔，通过式(3)和式(4)表示：
Figure BDA0003623778120000083
Figure BDA0003623778120000084
式中，T独立指单线独立运营模式下重点枢纽间出行时间，T跨线指跨线运营模式下重点枢纽间出行时间，T线路平均指线路上乘客平均旅行时间；I指线路合集，Fi指i线本线列车对数，F跨线交路指跨线交路列车对数。
运输满足度指标是定量指标，主要针对跨线运营所满足需求的数量及质量进行评估，从客流角度观察跨线运营的实施情况。包含的子指标有：跨线交路覆盖比例，线路综合满载程度，通过式(5)和式(6)表示：
Figure BDA0003623778120000091
Figure BDA0003623778120000092
式中，I指线路合集，Ni指第i条线路站点数，N跨线交路指跨线交路服务站点数；Li指第i条线路高峰时段单向最高满载率，ρi指第i条线路权重。
管理效能指标是定性指标，主要针对跨线运营系统的运营工作进行定性评估，如运营管理协同联动能力水平，信息和资源互享能力等。包含的子指标有：协同联动能力，资源互享能力。
综上，建立的综合评价指标体系如下表1所示：
表1跨线运营运输计划的评价指标体系
Figure BDA0003623778120000093
S42：针对所述综合评估指标体系中的每一个指标执行以下操作：利用分层分析法确定指标的主观权重，利用熵权法确定指标的客观权重，利用线性加权法对所述主观权重和所述客观权重进行组合优化，得到指标的综合权重。具体实施步骤如下：
步骤1：基于AHP-熵权法的组合赋权
合理确定指标权重是确保城市轨道交通跨线运营效果评价有效性的前提。为避免单一赋权方法带来的不足，本实施例利用层次分析法(AHP)和熵权法分别确定主、客观权重，然后运用线性加权法将AHP法与熵权法进行组合优化，得到综合权重。让权重的取值既体现客观规律性，又体现专家的经验性，运用线性加权法对熵权法和AHP法求得的权重进行综合，得到综合权重w，综合权重w的表达式如式(7)：
w＝αwi+βwj (7)。
式中：α、β分别为AHP法和熵权法在综合权重中的占比，wi和wj分别为AHP法和熵权法确定的权重。其中，α、β的表达式如式(8)：
Figure BDA0003623778120000101
式中：m为评价指标个数，Pi为主观权向量递增排列后对应的分量。
S43：建立所述综合评价指标体系的正态云模型，并获取所述正态云模型中每一个指标的云模型数字特征。
可拓云模型是用正态云模型(Ex,En,He)来代替可拓理论中的事物特征值V，以刻画评价过程中随机性和模糊性。可拓云模型可表示为：
Figure BDA0003623778120000102
式中：M为待评价跨线运营对象；C为跨线运营效果评估指标；(Exn,Enn,Hen)为评价指标Cn对应的云模型。
设Gmax、Gmin分别为跨线运营效果评估指标i对应的评价等级的上限值和下限值，则正态云模型的期望Ex可表示为：Ex＝(Gmax+Gmin)/2 (10)。
由于G作为相邻等级的临界值，同时隶属于两个相邻等级，可认为该临界值对应上下两个等级的隶属度也相等，即
Figure BDA0003623778120000103
式(11)中，λ是根据模糊程度而确定的常数，本实施例取λ＝0.1。
S44：获取所述正态云模型与每一个指标之间的云隶属度，得到综合判断矩阵。
将各指标值x视作一个云滴，并据此生成一个正态分布随机数En′～N(En,He 2)，其中N为云滴个数，En和He分别为对应的期望和标准差。然后计算各评价指标值x的云隶属度μ。公式如下：
Figure BDA0003623778120000104
式(12)中：En′为满足正态分布的随机数。由式(12)可计算出各指标值的云隶属度，进而得到综合判断矩阵U为：
Figure BDA0003623778120000111
式(13)中，μij为评价指标Ci与第j级云模型之间的云隶属度；n为评价指标个数。
S45：根据每一个指标的综合权重和所述综合判断矩阵获取跨线运营运输计划的效果综合评价等级，得到评估结果。
根据各指标综合权重，可计算出综合确定度B为：
Figure BDA0003623778120000112
然后可求得评价的模糊等级特征值r：
r＝bifi (15)，
式(15)中，bi为向量B中的最大分量；fi为最大分量对应等级。
综合评判分数的期望值Exr和熵Enr的计算方法如下：
Figure BDA0003623778120000113
式(16)中：ri对应第i次计算所得特征值，h为运算次数，本文取100。将表征评价结果的分散程度的可信度因子θ定义如下：
θ＝Enr/Exr (17)。
S5：根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果。包括：
S51：获取理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之前的指标差异值。
用ΔUij,i∈{1...4},j∈{1,2}表示理论评估结果和仿真验证结果中各指标的差异，根据理论评估结果中指标Uij的值uij与仿真验证中指标Uij的值
Figure BDA0003623778120000114
可计算得到ΔUij并储存数据，ΔUij的计算方法如式(18)所示：
Figure BDA0003623778120000115
S52：根据指标的综合权重和指标差异值获取理论评估结果与评估验证结果之间的综合差异值。
根据“AHP-熵权法”求得的评价模型中各指标的权重wij，可以计算并储存运输计划的理论评估结果和仿真验证结果的综合差异O，如式(19)所示。
Figure BDA0003623778120000121
S53：设置阈值；
S54：若所述综合差异值的绝对值≤所述阈值，得到决策结果为：理论评估结果与评估验证结果无差异，可直接输出运营运输计划；否则，得到决策结果为：需要进一步评估和调整运营运输计划。
对运输计划进行评估和调整的思路为：
首先，依据各项指标差距，初步判定调整运输计划的大致方向。即调出储存的指标数据ΔUij，当ΔUij为0时，表明理论评估结果和仿真验证结果得到的指标数值没有差异，不需要进行进一步评估和对运输计划进行调整；当ΔUij≠0，需要分类讨论：若该指标为正向指标，则当ΔUij≥0时，表明指标达到或超过期望，反之表明该指标的值没有达到期望，需要决策单元输出与指标Uij相关的运输调整建议；同理，若该指标为负向指标，当ΔUij≤0时，表明指标达到或超过期望，反之表明该指标的值没有达到期望，需要决策单元输出与指标Uij相关的运输调整建议。
然后，根据运输计划调整方向制定具体的调整措施。比如从提高跨线列车运输能力、提高跨线交路覆盖比例等方面去改善现有的运输计划，从而逐步达到既定运输计划的期望水平。
调整运营运输计划可总结为以下步骤：
判断理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之间的指标差异值的大小和属性；若所述指标差异值＝0，则输出最终的运营运输计划；
若所述指标差异值≥0且为正向指标，或所述指标差异值≤0且为负向指标，则给出运营运输调整建议；
根据所述运营运输调整建议制定运营运输调整措施，得到调整后的运营运输计划。
S6：判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，将调整后的运营运输计划作为系统参数并返回所述S1。
实施例3
本实施例针对实施例1和实施例2给出了一个具体实施案例。
本实施例选取某城市地铁跨线运营案例为研究对象，采用上述决策方法对跨线运输计划进行决策评估。步骤如下：
Step1：理论评估。计算指标数据，调用评估单元进行理论评估，获得理论评估结构；
Step2：仿真验证。获取列车时刻表、客流、线路车站等数据，构建路网、生成OD路径集，建立仿真模型，并进行仿真，统计仿真结果，调用决策单元进行仿真结果评估；
Step3：评估决策。计算理论评估结果和仿真结果差异，输出决策建议。
(一)理论评估：
1.基础数据
(1)理论评估指标值如表2所示：
表2基础指标数值均值表
Figure BDA0003623778120000131
(2)评价等级划分
为使指标的评分值域及分组数统一，本文采用以5分为总分、1分为组间距的评分标准，评价等级分别为优秀、良好、中等、较差、差，分值越高，等级越高。将因素评语集如表3、4、5所示。对于定性指标，在求出具体数值之后，根据表3，可以将该定性指标进行分级量化；对于定性指标，可征求专家意见，根据表4、5的分级标准进行量化。
表3跨线客流交互比例评价准则
Figure BDA0003623778120000132
Figure BDA0003623778120000141
表4运营管理协同水平评分标准
Figure BDA0003623778120000142
表5资源共享水平评分标准
Figure BDA0003623778120000143
(3)权重确定
计算各评价指标的主观权重和客观权重，然后通过式(8)计算主客观权重的加权系数，得到α＝0.53，β＝0.47。最后根据式(7)可求得综合权重，各评价指标的具体权重信息如表6所示。
表6指标权重信息表
Figure BDA0003623778120000144
(4)评估模型建立
根据划分等级，计算得出各指标的正态云模型数字特征值，进而得到对应的云模型，计算得到各指标所对应的不同等级云隶属度。依据各跨线运营线路指标隶属度矩阵及综合权重，求得各个跨线运营线路综合确定度。根据确定度最大原则，选择确定度最大的等级就是该线路跨线运营效果评价等级，并计算得到对应的可信度因子，由于篇幅有限，此处仅给出各评价指标云模型和最终评价结果，分别见表7与表8。
表7各评价指标的云模型
Figure BDA0003623778120000145
Figure BDA0003623778120000151
(5)获得理论评估结果
表8跨线运营综合评估结果
Figure BDA0003623778120000152
(二)仿真验证
在仿真阶段，获取的OD客流为15min粒度的OD客流量，在这15min内客流到达服从一定的概率分布，本案例根据相关研究，采用泊松分布生成客流；对于列车延误，一般采用正态分布(即经验概率)随机生成，根据统计的仿真结果，计算可得基础数据如表9所示：
表9仿真验证基础指标数值均值表
Figure BDA0003623778120000153
调用评估单元进行评估，评估过程同理论评估，获得评估结果如表10：
表10仿真验证下跨线运营综合评估结果
Figure BDA0003623778120000154
(三)评估决策
设阈值O0＝0.02，根据式(18)可求得ΔUij如表11所示：
表11理论评估结果与仿真验证结果指标差异
Figure BDA0003623778120000155
Figure BDA0003623778120000161
根据表6、11和式(19)，可得运输计划的理论评估结果和仿真验证结果的综合差异O＝-0.036，|O|＞O0，说明说明运输计划经过仿真验证后得到的评估结果与期望的评估结果有差异，需要决策单元对运输计划进行进一步评估。
结合的ΔUij的值、指标的性质以及决策单元的逻辑，可以初步判定该运输计划在乘客密集度，出行时间节约率，线路综合满载程度3个方面离期望还有一定的差距，进一步分析，可以提出如下的对运输计划进行改善的建议：
建议1：在各项指标中，3号线与3北线衔接站客流密集度和线路综合满载程度两项指标的差距过高，主要由于现状运能缺口大，跨线列车服务范围和开行对数均有限，大量跨线交互客流仍然需要在体育西路站换乘，因此可通过采用灵活的交路方案与多站联合限流结合形成协同优化方案，改善高峰时段衔接站客流拥挤的状况和旅客的乘车体验；同时，可有针对性的增开跨线列车对数或采用跨线列车大编组的模式，提高跨线列车的运能，降低线路的满载率。
建议2：3号线与3北线的出行时间节约率和协同联动能力2项指标与期望有一定的差距，建议在中间站优化列车服务间隔，节省乘客候车时间，同时，增加跨线列车开行对数，进一步提升跨线乘客的出行时间效率。
根据上述案例分析，本文提出的跨线运营运输计划的决策方法和系统可以通过理论评估和仿真验证判定跨线运营运输计划的预计运营效果，同时可基于预计运营效果，输出运输计划的决策结果以及运输计划不足的方面，为运营单位提供决策建议和运输计划调整方向。
根据上述案例分析，本实施例提出的跨线运营运输计划的决策方法和系统可以通过理论评估和仿真验证判定跨线运营运输计划的预计运营效果，同时可基于预计运营效果，输出运输计划的决策结果以及运输计划不足的方面，为运营单位提供决策建议和运输计划调整方向。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，其特征在于，包括：
数据管理模块，用于获取系统参数，并将所述系统参数发送给仿真模块和评估模块；所述系统参数包括：运营基础数据、客流数据和运营运输计划；
仿真模块，用于根据所述系统参数进行跨线运营仿真，将仿真验证结果发送给评估模块进行评估验证，并接收所述评估模块反馈的评估验证结果，将所述评估验证结果发送给决策模块；
评估模块，用于对运营运输计划进行理论评估，并将理论评估结果发送给所述决策模块；
决策模块，用于根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果，并将所述决策结果发送给人机交互模块；
人机交互模块，用于判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，并将调整后的运营运输计划作为系统参数发送给所述数据管理模块。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，其特征在于，所述仿真模块包括：
时间管理单元，用于生成时间戳，并将所述时间戳发送给客流控制单元、列车控制单元和仿真数据管单元；
客流控制单元，用于根据所述时间戳和所述客流数据生成车站客流状态信息，并将所述车站客流状态信息发送给仿真数据管理单元；
列车控制单元，用于根据所述时间戳和所述运营运输计划生成列车运行状态信息和列车运输计划的执行效果，将所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果发送给所述仿真数据管理单元；
仿真数据管理单元，用于在仿真前，根据所述系统数据构建轨道交通拓扑网络并生成路网备选路径；在仿真中，根据所述轨道交通拓扑网络、所述路网备选路径、所述时间戳、所述客流状态信息、所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果进行列车跨线运营运输仿真，得到仿真结果，并将所述仿真结果发送给所述评估模型。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，其特征在于，所述评估模块包括：
评估指标构建单元，用于构建包含供需适配性指标、运行质量指标、运输满足度指标和管理效能指标的综合评估指标体系；
综合权重计算单元，用于对所述综合评估指标体系中的每一个指标执行以下操作：利用分层分析法确定指标的主观权重，利用熵权法确定指标的客观权重，利用线性加权法对所述主观权重和所述客观权重进行组合优化，得到指标的综合权重；
正态云数字特征计算单元，用于建立所述综合评估指标体系的正态云模型并计算所述正态云模型中每一个指标的云模型数字特征；
云模型隶属度计算单元，用于计算所述正态云模型与每一个指标之间的云隶属度，得到综合判断矩阵；
综合评价等级判断单元，用于根据每一个指标的综合权重和所述综合判断矩阵计算跨线运营运输计划的效果综合评价等级，得到评估结果。
4.根据权利要求3所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，其特征在于，所述决策模块包括：
差异计算单元，用于计算理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之间的指标差异值；
综合差异计算单元，用于根据指标的综合权重和指标差异值计算得到理论评估结果与评估验证结果之间的综合差异值；
决策输出单元，用于对所述综合差异值的大小进行判断，根据判断结果输出决策结果。
5.根据权利要求4所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估系统，其特征在于，所述人机交互模块包括：
调整建议输出单元，用于根据所述决策结果输出运营运输调整建议；
调整措施输出单元，用于根据所述运营运输调整建议制定运营运输调整计划，并将调整后的运营运输计划作为系统参数发送给所述数据管理模块。
6.一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取系统参数，所述系统参数包括：运营基础数据、客流数据和运营运输计划；
S2：根据所述系统参数进行跨线运营仿真，得到仿真结果；
S3：对所述仿真结果进行评估验证，得到评估验证结果；
S4：对所述系统参数中的运营运输计划进行理论评估，得到理论评估结果；
S5：根据所述评估验证结果和所述理论评估结果进行差异计算，得到决策结果；
S6：判断所述决策结果是否满足预设条件，若满足所述预设条件，则输出最终的跨线运营运输计划；否则调整运营运输计划，将调整后的运营运输计划作为系统参数并返回所述S1。
7.根据权利要求6所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，其特征在于，所述跨线运营仿真包括：搭建仿真环境和在所述仿真环境中进行跨线运营运输仿真；
所述搭建仿真环境，包括：
根据所述系统参数构建轨道交通拓扑网络；
利用K短路法生成所述轨道交通拓扑网络的路网备选路径；
所述跨线运营运输仿真，包括：
根据所述客流数据进行客流仿真，得到车站客流状态信息；
根据所运营运输计划进行列车运行仿真，得到列车运行状态信息和列车运输计划的执行效果；
根据所述车站客流状态信息、所述列车运行状态信息和所述列车运输计划的执行效果更新列车载客人数、乘客空间位置和列车与乘客的关系，得到仿真结果。
8.根据权利要求6所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，其特征在于，所述S4包括：
构建跨线运营运输计划的综合评价指标体系，所述综合评价指标体系包括：供需适配性指标、运行质量指标、运输满足度指标和管理效能指标；
针对所述综合评估指标体系中的每一个指标执行以下操作：利用分层分析法确定指标的主观权重，利用熵权法确定指标的客观权重，利用线性加权法对所述主观权重和所述客观权重进行组合优化，得到指标的综合权重；
建立所述综合评价指标体系的正态云模型，并获取所述正态云模型中每一个指标的云模型数字特征；
获取所述正态云模型与每一个指标之间的云隶属度，得到综合判断矩阵；
根据每一个指标的综合权重和所述综合判断矩阵获取跨线运营运输计划的效果综合评价等级，得到评估结果。
9.根据权利要求8所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，其特征在于，所述S5包括：
获取理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之前的指标差异值；
根据指标的综合权重和指标差异值获取理论评估结果与评估验证结果之间的综合差异值；
设置阈值；
若所述综合差异值的绝对值≤所述阈值，得到决策结果为：理论评估结果与评估验证结果无差异，可直接输出运营运输计划；否则，得到决策结果为：需要进一步评估和调整运营运输计划。
10.根据权利要求9所述的一种轨道交通跨线运营运输计划评估方法，其特征在于，所述调整运营运输计划包括：
判断理论评估结果中的各指标与评估验证结果中对应指标之间的指标差异值的大小和属性；若所述指标差异值＝0，则输出最终的运营运输计划；
若所述指标差异值≥0且为正向指标，或所述指标差异值≤0且为负向指标，则给出运营运输调整建议；
根据所述运营运输调整建议制定运营运输调整措施，得到调整后的运营运输计划。
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