[发明专利]一种基于实时需求信息的城市轨道交通客流控制方法

说明书

本发明提供一种基于实时需求信息的城市轨道交通客流控制方法，包括：构建城市轨道交通的虚拟网络模型，刻画列车时刻表，表示每个时间段的列车停站及运营情况；基于构建的城市轨道交通虚拟网络模型，估计每个时段客流需求的随机分布特征，得到每个起讫点客流需求的概率分布；根据构建的城市轨道交通虚拟网络模型以及每个起讫点客流需求的概率分布，建立城市轨道交通客流控制的随机动态规划模型；基于近似动态规划方法，设计基于实时需求信息的城市轨道客流控制策略，得到每个阶段的客流控制决策方案。本发明方法能根据实时获取的需求信息进行客流控制决策，显著提高城市轨道交通运力资源的利用效率，降低高峰时段的城市轨道交通客流拥挤问题。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通客流控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于实时需求信息的城市轨道交通客流控制方法。

背景技术

近年来，大城市轨道交通的客流需求高速增长，并且很大比例的出行集中在高峰时段，使其面临严重的客流拥挤问题。这会导致大量乘客聚集在地铁站，增加人流踩踏事故风险。尤其在公共卫生事件(如新冠肺炎疫情)期间，客流大规模聚集会增加病毒传播风险，威胁公众健康。当前运营者投入大量资源建设新线路，完善基础设施，降低发车间隔，以提高城市轨道交通运力供给。然而当前客流增速远超其运力供给增速，导致客流拥挤问题日益严重。此外，北京等大城市轨道交通的高峰时段发车间隔已经很短(2分钟以内)，几乎达到安全运营极限，进一步增加运力缓解客流拥挤的空间较为有限。在此背景下，从运力资源分配角度研究城市轨道交通的客流控制策略，提升现有运力资源的利用效率，是缓解客流拥挤的有效方法。

现阶段，针对城市轨道交通客流控制的实践操作和理论研究已经有一定的积累。一方面，北京、上海大城市都采取了客流控制措施管控高峰时段进站量，其主要从单个站点角度考虑限制乘客进站以防止客流过度聚集，而没有考虑线路上不同站点的协同客流控制，无法提升运力资源的利用效率。另一方面，相关理论研究大都基于客流需求确定且已知的前提下建立数学规划模型，没有考虑客流需求的随机性和动态性特点，而当实际客流需求波动时，当前方法得到的最优解将不再最优，甚至变得不可行。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本发明提供一种基于实时需求信息的城市轨道交通客流控制方法。本发明考虑城市轨道交通客流需求的随机性和动态性特点，建立客流控制的随机动态规划模型，并基于近似动态规划方法设计客流控制策略。该方法能够优化城市轨道交通的实时客流控制决策，提高城市轨道交通运力资源的利用效率，缓解高峰时段的客流拥挤。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于实时需求信息的城市轨道交通客流控制方法，包括：

S1、构建城市轨道交通的虚拟网络模型，刻画列车时刻表，表示每个时间段的列车停站及运营情况；

S2、基于构建的所述城市轨道交通虚拟网络模型，估计每个时段客流需求的随机分布特征，得到每个起讫点客流需求的概率分布；

S3、根据构建的所述城市轨道交通虚拟网络模型以及每个起讫点客流需求的概率分布，建立城市轨道交通客流控制的随机动态规划模型；

S4、基于近似动态规划方法，设计基于实时需求信息的城市轨道客流控制策略，得到每个阶段的客流控制决策方案。

进一步地，所述步骤S1的核心是基于列车时刻表表示每个阶段的列车停站、下游车站以及站点是否有列车停靠的信息，具体实现过程如下：

S11、假设城市轨道交通线路共包括N个站点，从起点到终点依次编号为0,1,...,N–1，共有V辆列车在高峰时段依次从起点0开往终点N-1，每辆列车的容量均为C；

S12、将高峰时段划分成T个时间段，则对每辆列车v从始发站出发和到达终点站的时间分别为和

S13、在列车v的运行途中，用0-1变量表示列车v在时间段t是否经过站点i，若经过则取1，否则取0；