[发明专利]一种城市地铁网络储备容量的评估方法

说明书

本发明涉及一种城市地铁网络储备容量的评估方法，包括以下步骤：1)定义折返区段，并将折返区段作为地铁网络储备容量的基本分析单元；2)定义地铁网络的储备容量，具体定义为：在某个损坏场景下，地铁网站中区段通行能力与客流量比值的最小值；3)根据地铁票务数据得到交通需求，获取地铁网络各基本分析单元的客流量，并计算地铁网络的储备容量；4)识别地铁网络正常运行情况下的瓶颈区段以及地铁事故或故障停运情况下的潜在瓶颈区段。与现有技术相比，本发明具有考虑动态客流影响、全面评价、识别准确等优点。

技术领域

本发明涉及交通规划与管理领域，尤其是涉及一种城市地铁网络储备容量的评估方法。

背景技术

地铁网络在城市交通系统中发挥重要作用，事故或故障造成的运营中断，会对地铁网络、常规公交和道路交通等方式带来冲击。因此，有必要分析和评价地铁网络的脆弱性。也就是，分析损坏或中断对地铁网络服务能力的影响。

在传统的地铁网络脆弱性评价中，主要采用复杂网络方法，分析随机和蓄意攻击下的地铁网络的拓扑性能变化，比如：连通性、无标度特性等。但拓扑模型与地铁网络的实际运营情况并不一致。比如，某个站或路段发生事故以后，通常会一个区段停止运营；不同时段的地铁客流分布不同，中断运营对地铁网络的影响也不一样。部分学者提出了停运对客流影响的分析方法，但未考虑相当一部分乘客仍然会在地铁网络中寻找替代路径，以及客流动态变化的影响。因此，难以支持地铁网络的应急管理。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城市地铁网络储备容量的评估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种城市地铁网络储备容量的评估方法，包括以下步骤：

1)定义折返区段，并将折返区段作为地铁网络储备容量的基本分析单元；

2)定义地铁网络的储备容量，具体定义为：

在某个损坏场景下，地铁网站中区段通行能力与客流量比值的最小值；

3)根据地铁票务数据得到交通需求，获取地铁网络各基本分析单元的客流量，并计算地铁网络的储备容量，地铁网络的储备容量μ_b(ω)越小，则地铁网络应对事故或故障的能力越弱，若μ_b(ω)小于1，说明网络不能承担当前的交通需求。

所述的步骤1)中，折返区段的定义为相邻两个地铁折返站之间的区段，所述的地铁折返站之间设有用以实现列车的往返运行的折返线。

所述的步骤2)中，地铁网络的储备容量的表达式为：

其中，μ_b(ω)为在需求场景b、损坏场景ω下，地铁网络的储备容量，需求场景b为小时交通需求，表示交通需求的动态变化，损坏场景ω为基本分析单元损坏情况的组合，c_a为折返区段a的通行能力，A为地铁网络的基本分析单元集合，v_a(q)为折返区段a上的客流量，q^ij为从站点i到站点j的交通需求，且i,j∈V，d^ij(ω)为在损坏场景ω下，站点i到站点j之间是否连通，连通时取1，不连通时取0，δ_ar为0-1变量，当最短路径r使用了折返区间a时取1，否则取0，V为地铁网络站点集合，P为最短路径集合，t^ij(ω)为在损坏场景ω下，站点i到站点j之间的最短路对应的行程时间，为在正常情况下，站点i到站点j之间的最短路对应的行程时间，t^*为乘客可接受的行程时间增量。

该方法还包括以下步骤：

4)识别地铁网络正常运行情况下的瓶颈区段以及地铁事故或故障停运情况下的潜在瓶颈区段。