[发明专利]一种地铁网络建模方法及地铁网络模型

说明书

本发明涉及地铁运营网络技术领域，尤其是指一种地铁网络建模方法及地铁网络模型。本发明所述的地铁网络建模方法，利用复杂网络理论，提取地铁运营系统基本组件的核心特征，对地铁运营系统建立完全有向的网络模型，用有向节点和有向弧分别代表站点和路段，每个节点和弧都被分配了一个符号，用正数和负数分别代表上行和下行，以此描述站点和客流的空间有向性，此外，可精确描述无干扰场景和有干扰场景中地铁服务性能，比如在单向站点关闭的干扰场景下，可分析发生在有向站点的干扰对系统服务性能的影响。

技术领域

本发明涉及地铁运营网络技术领域，尤其是指一种地铁网络建模方法及地铁网络模型。

背景技术

由于地铁系统的网络特征，利用网络科学和图论描述地铁运营系统是地铁服务性能研究的通用方法，例如脆弱车站的识别、列车时刻表的优化、网络路线的冗余以及网络连通率等，在传统的研究中建立的大多数地铁网络都是无向的，而且仅仅关注地铁系统的地理属性，这种网络用节点和弧分别代表无向的站点和路段，以此来研究地铁的服务能力，有助于将拓扑理论应用于地铁网络，但却忽略了地铁网络的方向特性，随着科学技术不断的进步，传统地铁网络描述方法已经难以揭示地铁供应和乘客需求的动态有向特征，一些研究者意识到了有向弧的意义，并开发了部分有向模型来描述地铁网络。两种模型均利用无向节点表示站点。

然而一个普通车站有两个或更多的定向站点，站点的数量取决于该站的列车运行方向的数量，一个车站内不同站点的乘客需求在同一时间内是不同的，一个车站中相对的站点的时空客流量通常也是相互变化的，使用现有的无向和部分有向地铁网络模型不能很好地解释乘客的准确方向和位置。此外，当地铁线路出现故障，特别是仅一个单向的站点出现故障时，现有的无向和部分有向地铁网络模型不能准确地描述故障情况。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中，传统的地铁网络模型仍无法描述站台列车和客流的空间有向性，也无法用来发生在有向站点的干扰对系统服务性能的影响的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种地铁网络建模方法，包括：

利用有向节点N_±ij表示有向站点，其中，N_+ij表示第i号线上行方向上的第j个站点，N_-ij表示第i号线下行方向上的第j个站点；

利用有向弧A_±ij表示有向路段，其中，A_+ij表示第i号线上行方向上的第j个路段，A_-ij表示第i号线下行方向上的第j个路段；

根据所述有向站点和所述有向路段构建地铁网络G＝{N_±ij,A_±ij}。

优选地，所述有向节点N_±ij＝N_+ij∪N_-ij，其中，上行节点N_+ij＝{N_+ij|i∈L,j∈P_i}，下行节点N_-ij＝{N_-ij|i∈L,j∈P_i}，L＝{1,2,3,…,n^l}表示地铁线路代号集,n^l表示地铁线路总数，表示站点代号集，表示第i号线上的车站总数。

优选地，所述有向弧A_±ij＝A_+ij∪A_-ij，其中，上行弧A_+ij＝{A_+ij|i∈L,j∈E_i}，下行弧A_-ij＝{A_-ij|i∈L,j∈E_i}，表示路段代号集。

优选地，所述根据所述有向站点和所述有向路段构建地铁网络包括：

将上行节点和上行节点通过上行弧连接,