[发明专利]基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法。

背景技术

随着我国一些城市地铁网络的逐步扩建，地铁客流的快速增长以及乘客路径选择行为的不确定性，将对城市地铁的运营管理提出更高要求。另一方面，我国城市地铁将以渐进形式由不同的投资主体投资建设并进行运营。例如，北京地铁4号线和大兴线的投资运营方为北京京港地铁有限公司，而其他线路的运营方则为北京地铁运营有限公司，这标志着我国城市地铁进入了“多运营商、多线路”网络一体化运营时代。

目前，我国城市地铁采用自动售检票系统对地铁乘客进行出行管理，通过该系统，可准确记录乘客的进网信息和出网信息，进而可得到城市地铁网络的O-D数据。然而，我国城市地铁均采用不同线路间“一票换乘”的无缝站内换乘模式，无法获取乘客的换乘信息和路径信息。随着地铁网络的不断扩大，乘客在地铁出行中的路径选择的范围也越来越大。在这种条件下，准确地把握地铁乘客的路径选择和换乘选择行为，并科学地计算客流需求在地铁网络上的时空分布，对于城市地铁“多运营商、多线路”网络一体化运营管理具有重要意义。

已有的城市地铁网络客流分配方法借鉴了城市道路网络的静态配流方法，尽管有的方法考虑了地铁出行的特点，在路径费用中加入乘车时间、换乘时间和换乘次数等因素，基于传统的Logit模型设计城市地铁客流分配方法。然而，现有方法缺乏对城市地铁网络客流动态特征的分析，使得计算效果难以应用到实际的地铁网络运营和管理中。例如，现有方法没有考虑地铁客流需求的时效性，也没有考虑出行费用的动态特征。因此，采用现有方法所得到的配流结果只是客流需求在地铁网络上的空间分布，而无法得到客流需求在地铁网络上的时间分布。同时，已有的方法没有考虑地铁列车运输能力的约束以及乘客在出行中的拥挤因素，使得计算结果和实际偏差较大。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明综合考虑了地铁客流需求和乘客出行费用的时效特征，提供一种基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法，该分配方法包括如下步骤：

步骤1：对物理站点在时间轴上进行扩展，根据列车发车时刻表，对所有经过该物理站点的所有线路的各个车次，对到站时点和离站时点分别用扩展节点表示；

步骤2：将同一物理节点上的同一线路的同次列车的到站时点和离站时点通过停车弧连接起来；

步骤3：将同一线路的同次列车在相邻物理站点上的离站时点和到站时点通过列车运行弧连接起来；

步骤4：将同一物理站点的不同线路列车的到站时点和离站时点通过换乘弧连接起来；

步骤5：对地铁时空网络中时空弧上的流量进行初始化，设时空网络中所有时空弧的流量均为0，根据最短路搜索算法得出时空网络中各O-D站点对之间的最小可行费用路径，将各时段的O-D客流需求q^rs全部分配到所对应的最小可行费用路径上，得到时空路径流量，根据如下的路径流量与弧流量之间的关系得到时空网络上的时空弧流量，令迭代次数n=1；

xe(n)=Σr,sΣkfkrs(n).δe,krs---(2)]]>

其中，表示在时空网络中O-D对rs之间的时空路径k与时空弧e之间的关联关系，如果时空弧e属于时空路径k，则，否则；