[发明专利]一种融合进站和换乘控制的路网协同限流建模及评估方法

说明书

本发明所述融合进站和换乘控制的路网协同限流建模及评估方法，对地铁车站的进站限流和换乘限流分别进行抽象和描述，构建有限流控制下车站拥挤排队的乘客时空演化的数学模型；考虑限流方案对乘客路径选择的影响，提出不同限流方案下乘客路径效用的动态计算方法，建立路网的乘客动态时空转移模型，形成面向单个乘客、有限流控制的中观路网推演系统；并在此基础计算每个乘客在车站的旅行消耗时间和列车上的运行服务时间，形成分析单站、多站等限流方案效果的评估方法；并通过算例分析对方法的有效性进行验证。本发明考虑进站和换乘限流策略对拥挤客流在车站内、线路上传播规律的影响，克服了忽略不同类型限流策略对车站内乘客排队影响的局限性。

技术领域

本发明涉及地铁融合进站和换乘控制技术领域，尤其涉及一种融合进站和换乘控制的路网协同限流建模及评估方法。

背景技术

我国大城市经济的日益增长对地铁系统网络化运营提出了越来越高的需求，然而，地铁运力的增长无法与需求的增长保持一致，导致了高峰小时地铁车站及列车出现拥挤问题。客流控制方法被认为是一种比较经济和快捷的途径来缓解这一问题。目前，多站协同客流控制正成为我国地铁管理者常用的限流方式，但有客流控制下的网络客流推演模型构建和限流策略效果的定量评价还不成熟。

发明内容

本发明基于城市地铁国家工程实验室的客流评估和诱导功能的实际需求，提出了一种融合考虑进站和换乘控制的地铁多站协同限流的建模方法，并提出了多站协同限流策略的评价指标和评估计算方法。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供了一种融合进站和换乘控制的路网协同限流建模及评估方法，包括以下步骤：

S1：对地铁车站的进站限流和换乘限流分别进行抽象建模；

S2：基于所述进站限流和换乘限流的抽象模型构建具有限流控制车站乘客的时空演化数学模型；

S3：设定不同限流方案下乘客路径效用的动态计算方法，基于所述时空演化数学模型建立路网下乘客的动态时空转移模型，得到面向单个乘客及有限流控制的中观路网推演系统；

S4：在所述中观路网推演系统中，基于所述动态时空转移模型采用增量迭代算法(MSA)实现有限流控制下路网短时均衡配流；

S5：基于计算得到的单个乘客在车站的消耗时间和在列车上的消耗时间，进而评估设定限流方案的效果。

进一步地，所述S1包括多个车站的进站客流控制(IPFC)和换乘客流控制(TPFC)的抽象建模，具体为：

以进站限流、车站进出口、站台、换乘限流和列车作为五类节点，以进站排队、进出站、上下车走行、换乘排队、换乘走行和列车运行作为六类弧，基于所述五类节点和所述六类弧构建车站有向节点弧网络；其中，

进站排队弧连接车站进出口节点和进站限流节点，进出站弧连接进站限流节点和站台节点，上下车走行弧连接站台节点和列车节点，换乘排队弧连接站台节点和换乘限流节点，换乘走行弧连接换乘限流节点和站台节点，列车运行弧设置在列车节点之间。

进一步地，所述S2包括：

(1)基于进站排队弧进行建模

将所需分析时段平均分成一系列的时间间隔的集合K＝{k＝1,2,...,K_t}，令τ表示每个时间间隔的长度；

第k个时间间隔内车站i的进站客流量为：

其中，q_i,d(k)表示OD对(i,d)的需求量，f_i,d,r(k)表示第k个时间间隔内需求(i,d)的某一路径r上的客流量；