[发明专利]一种城市轨道交通时刻表优化技术应用框架

摘要

本发明公开了一种城市轨道交通时刻表优化技术应用框架，包括以下功能模块Moudle1客流数据提取及预处理模块；Moudle2站间客流分配律提取模块；Moudle3站台乘客到达率提取模块；Moudle4调度模型构建及解析模块；Moudle5优化结果输出及验证模块。各模块功能界定如下Moudle1负责从原始客流数据中提取出有效乘客交易信息，以供后续环节使用；Moudle2和Moudle3承担了对后续建模至关重要的客流特性参数提取功能；Moudle4作为本框架的核心，实现了基于客流特性参数的调度优化模型构建及求解；Moudle5主要用于将优化结果转换为相应的列车时刻表。本发明可用于城市轨道交通线路现行发车时刻表的优化调整；亦可与短时客流预测技术相结合，为未来一定时期内列车运营调度计划的制定提供技术支撑。

主权项

一种城市轨道交通时刻表优化技术应用框架，其特征在于：包括如下功能模块：(1)客流数据提取及预处理模块所述客流数据提取及预处理模块以城市轨道交通AFC系统采集的历史上某线路在一个完整运营日内的所有乘客交易记录作为模块输入，得到某一开行方向的有效乘客交易信息；(2)站间客流分配律提取模块所述站间客流分配律提取模块的功能是根据不同时段内轨道交通进站客流在出站站点间分布规律的差异，将一个完整的运营日划分为若干个前后相继的运营时段，并确定各运营时段的站间客流分配规律；其实现环节包括：①以客流数据提取及预处理模块提供的有效乘客交易信息作为模块输入，计算单位时间间隔内站间客流OD分配矩阵序列；②采取多维有序样本聚类分析方法，根据单位时间间隔内站间客流OD分配矩阵的聚类特性将运营日全天划分为若干个统计时段，并确定各时段内的站间客流OD分配矩阵；(3)站台乘客到达率提取模块所述站台乘客到达率提取模块的功能是构建乘客通过闸机进站的到达率函数，并在此基础上考虑乘客站内走行时间的影响，提取乘客抵达站台的规律；其实现环节包括：①以客流数据提取及预处理模块提供的有效乘客交易信息作为模块输入，统计各站点给定时间间隔内乘客通过闸机进站的平均到达率序列；②选取插值函数对离散数据进行拟合，得到随时间连续变化的站点乘客到达率；③以视频监测器采集的通道和楼梯客流量以及乘客步速数据、站厅平面布置图标注的通道和楼梯基本尺寸以及乘客进站路径作为模块输入，估算乘客在站厅内的走行时间；结合站内走行时间的影响对站点乘客到达率进行修正，得到站台乘客到达率；(4)调度模型构建及解析模块所述调度模型构建及解析模块以站间客流分配律提取模块和站台乘客到达率提取模块提供的客流特性参数作为模块输入，构建列车调度优化模型并给出求解；其实现环节包括：①以分时发车间隔为决策变量、社会综合满意度为目标函数、最大最小发车间隔及列车平均满载率为约束条件构建列车调度优化模型；②采用混合遗传算法求解模型，得到优化的分时发车间隔；(5)优化结果输出及验证模块所述优化结果输出及验证模块的功能是将调度优化模型求解所得的分时发车间隔转换为列车时刻表，并与现行发车时刻表进行对比验证；其实现环节包括：①以调度模型构建及解析模块计算得出的分时发车间隔作为模块输入，转换输出各运营时段的发车时刻表；②将现行发车时刻表输入该模块，得到优化后的时刻表与现行发车时刻表的对比验证；所述客流数据提取及预处理模块(1)中，乘客交易记录中某一开行方向的有效乘客交易信息的提取步骤如下：①根据交易类型关键字对所有出站交易记录进行提取待用；②根据站间OD矢量方向对所有出站交易记录进行上、下行分流；③编制数据处理程序对所有上行或下行出站交易记录的有效数据项进行提取；④在确保数据完整采集前提下，对其进行有效性验证，删减错误数据，填补缺省数据，得到有效乘客交易信息；所述调度模型构建及解析模块(4)中，根据从历史交易记录中提取的乘客站台到达率和站间客流分配律来统计每班次列车的上下车人数及站台乘客的总等待时间，构建发车模型；其次，在建模过程中应充分考虑客流的滞后效应，即根据每班次列车抵达各站台的时间来确定相匹配的客流特征参数；最后，采用社会综合满意度作为优化目标函数，其表现形式为乘客候车满意度、乘车体验满意度以及公司运营满意度的加权和。