[发明专利]一种轨道交通网络化运行推演算法

摘要

本发明的技术方案是提供了一种轨道交通网络化运行推演算法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、构建轨道网络拓扑结构；第二步、以一个周期时长为固定间隔循环计算轨道网络拓扑结构中每个站台及每个区间的状态。通过本发明提供的算法可以得到如下数据：实时区间列车数，实时区间乘客数，实时区间列车乘客拥挤度，实时站台停站列车数，实时站台停站乘客数，实时站台停站列车乘客拥挤度，实时站台滞留候车人数，实时站台候车区人数，从而为轨道交通的管理提供便利。

主权项

1.一种轨道交通网络化运行推演算法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、构建轨道网络拓扑结构，在轨道网络拓扑结构中每个轨道交通站点为一个集群，若当前轨道交通站点包含有N条轨道交通线路，N≥1，则当前轨道交通站点包含N个逻辑站点，每个逻辑站点为当前集群下的一个子集群，每个逻辑站点包含一个位于轨道交通上行线路上的站台及一个位于轨道交通下行线路上的站台，则两个站台分别为当前子集群下的两个节点，相邻两个轨道交通站点中通过同一根轨道可直接到达的两个站台在轨道网络拓扑结构中通过一个区间连接起来；第二步、以一个周期时长为固定间隔循环计算轨道网络拓扑结构中每个站台及每个区间的状态，对于任意一个站台Plat_1及任意一个区间Cell_1而言，其状态的计算步骤包括：步骤2.1、计算区间Cell_1流出乘客，计算得到如下变量：Cell_1.CellCPOUT(now)＝Cell_1.CellCTOUT(now)×Cell_1.TrainCAP，式中，Cell_1.CellCPOUT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流出区间Cell_1的列车所携带的人数，Cell_1.CellCTOUT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流出区间Cell_1的列车的列数，Cell_1.TrainCAP表示区间Cell_1所对应的轨道交通线路线路每列列车的定员人数；Cell_1.CellARV(now)＝Cell_1.CellCPOUT(now)×Cell_1.CellS(pre)，式中，Cell_1.CellARV(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内随列车离开区间Cell_1到达区间Cell_1所对应的下游站台的总人数，Cell_1.CellS(pre)表示上一周期时刻区间Cell_1内的列车平均乘客饱和度；Cell_1.CellU(now)＝Cell_1.CellARV(now)×Cell_1.CellURATE(now)，式中，Cell_1.CellU(now)表示当前周期时刻Cell_1.CellARV(now)中到站后不下车的乘客数，Cell_1.CellURATE(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内随列车离开区间Cell_1到达下游站台的乘客中到站后不下车的比例；Cell_1.CellET(now)＝Cell_1.CellARV(now)×Cell_1.CellETRATE(now)，式中，Cell_1.CellET(now)表示Cell_1.CellARV(now)中当前周期时刻到站后下车出站点结束本次出行的乘客数，Cell_1.CellETRATE(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内随列车离开区间Cell_1到达下游站台的乘客中到站后出站点结束本次出行的比例；Cell_1.CellTRs(p,now)＝p.PlatQTRs(Cell_1,now)＝Cell_1.CellARV(now)×Cell_1.CellTRRATES(p,now)，式中：Cell_1.CellTRs(p,now)表示当前周期时刻离开区间Cell_1换乘往站台p的乘客数，p.PlatQTRs(Cell_1,now)表示当前周期时刻换乘到站台p的乘客中来自区间Cell_1的乘客数，Cell_1.CellTRRATES(p,now)表示当前周期时刻离开区间Cell_1换乘往站台p的比例系数；Cell_1.CellTR(now)＝∑Cell_1.CellTRs(*,now)，式中，Cell_1.CellTR(now)表示当前周期时刻Cell_1.CellARV(now)中到站后下车换乘的乘客数，∑Cell_1.CellTRs(*,now)表示当前周期时刻离开区间Cell_1换乘往各个不同站台的乘客数的和；步骤2.2、计算站台Plat_1流出乘客，若站台Plat_1仅为一个区间Cell_11的上游站台，则计算得到如下变量：Plat_1.PlatCPOUT(now)＝Plat_1.PlatCTOUT(now)×Plat_1.TrainCAP，式中，Plat_1.PlatCPOUT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流出站台Plat_1轨道的列车所运载的人数，Plat_1.PlatCTOUT(now)当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流出站台Plat_1轨道的列车的列数，Plat_1.TrainCAP表示站台Plat_1所对应的轨道交通线路线路每列列车的定员人数；Cell_11.CellCPIN(now)＝Cell_11.CellCTIN(now)×Cell_11.TrainCAP，式中，Cell_11.CellCPIN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流入区间Cell_11的列车所运载的人数，Cell_11.CellCTIN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流入区间Cell_11的列车的列数，Cell_11.TrainCAP表示区间Cell_11所对应的轨道交通线路线路每列列车的定员人数；cpout＝Min{Plat_1.PlatCPOUT(now),Cell_11.CellCPIN(now)}，式中，cpout表示站台Plat_1的载客出站列车所运载的人数的临时变量；Plat_1.PlatCN(now)＝Plat_1.PlatS(pre)×cpout，式中，Plat_1.PlatCN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由站台Plat_1出发进入下游各区间的总人数中原该站台区域轨道列车内的乘客数，Plat_1.PlatS(pre)表示上一周期时刻站台Plat_1区域轨道上的列车平均乘客饱和度，到站列车需下车乘客已下车而站台候车乘客还未上车时的饱和度；Ctmp＝cpout×Plat_1.TrainCD‑Plat_1.PlatCN(now)，式中，Ctmp表示站台Plat_1的出站列车剩余的能运载的人数的临时变量；Plat_1.PlatQTR(now)＝∑Plat_1.PlatQTRs(*,now)，式中，Plat_1.PlatQTR(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由各个方向通过通道、同站台、出站方式换乘到某站台候车区的总乘客数，∑Plat_1.PlatQTRs(*,now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内各个方向通过通道、同站台、出站方式换乘到站台Plat_1候车区的乘客数的和；Plat_1.PlatQIN(now)＝Plat_1.PlatQTR(now)+Plat_1.PlatQGT(now)，式中，Plat_1.PlatQIN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内到达站台Plat_1候车区候车的乘客总数，Plat_1.PlatQGT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由闸机进站后到达站台Plat_1候车区的非换乘乘客；若Ctmp<＝0，则表示站台候车区乘客全部无法上车，则：Plat_1.PlatON(now)＝0，式中，Plat_1.PlatON(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由站台Plat_1出发进入下游各区间的总人数中由该站台候车区上车的乘客数；Plat_1.PlatDPT(now)＝Plat_1.PlatON(now)+Plat_1.PlatCN(now)，式中，Plat_1.PlatDPT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由站台Plat_1出发进入下游各区间的总人数；若Ctmp>0且Ctmp>＝Plat_1.PlatQ(pre)+Plat_1.PlatQIN(now)，则表示站台候车区乘客可以全部上车，式中，Plat_1.PlatQ(pre)表示上一周期时刻站台Plat_1区域候车区内由于列车过饱和而无法及时上车的乘客数：Plat_1.PlatON(now)＝Plat_1.PlatQ(pre)+Plat_1.PlatQIN(now)；Plat_1.PlatDPT(now)＝Plat_1.PlatON(now)+Plat_1.PlatCN(now)；Ctmp其他取值情况时，表示站台候车区乘客无法全部上车：Plat_1.PlatON(now)＝Ctmp；Plat_1.PlatDPT(now)＝Plat_1.PlatON(now)+Plat_1.PlatCN(now)；若站台Plat_1为区间Cell_11及区间Cell_21的上游站台，则计算得到如下变量：Plat_1.PlatCPOUT(now)＝Plat_1.PlatCTOUT(now)×Plat_1.TrainCAP；Cell_11.CellCPIN(now)＝Cell_11.CellCTIN(now)×Cell_11.TrainCAP；Cell_21.CellCPIN(now)＝Cell_21.CellCTIN(now)×Cell_21.TrainCAP，式中，Cell_21.CellCPIN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流入区间Cell_21的列车所运载的人数，Cell_21.CellCTIN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流入区间Cell_21的列车的列数，Cell_21.TrainCAP表示区间Cell_21所对应的轨道交通线路线路每列列车的定员人数；cpout＝Min{Plat_1.PlatCPOUT(now),Cell_1.CellCPIN(now)+Cell_1.CellCPIN(now)}；Plat_1.PlatCN(now)＝Plat_1.PlatS(pre)×cpout；Ctmp＝cpout×Plat_1.TrainCD‑Plat_1.PlatCN(now)；Plat_1.PlatQTR(now)＝∑Plat_1.PlatQTRs(*,now)；Plat_1.PlatQIN(now)＝Plat_1.PlatQTR(now)+Plat_1.PlatQGT(now)；若Ctmp<＝0，则表示站台候车区乘客全部无法上车，Plat_1.PlatON(now)＝0；Plat_1.PlatDPT(now)＝Plat_1.PlatON(now)+Plat_1.PlatCN(now)；若Ctmp>0且Ctmp>＝Plat_1.PlatQ(pre)+Plat_1.PlatQIN(now)，则表示站台候车区乘客可以全部上车：Plat_1.PlatON(now)＝Plat_1.PlatQ(pre)+Plat_1.PlatQIN(now)；Plat_1.PlatDPT(now)＝Plat_1.PlatON(now)+Plat_1.PlatCN(now)；Ctmp其他取值情况时，表示站台候车区乘客无法全部上车：Plat_1.PlatON(now)＝Ctmp；Plat_1.PlatDPT(now)＝Plat_1.PlatON(now)+Plat_1.PlatCN(now)；若站台Plat_1的下游未与任何区间相连，则：Plat_1.PlatCN(now)＝0；Plat_1.PlatON(now)＝0；Plat_1.PlatDPT(now)＝0；步骤2.3、计算区间Cell_1流入乘客，若区间Cell_1为位于其上游的站台Plat的唯一一条区间，则计算得到如下变量：Cell_1.CellDPT(now)＝Plat.PlatDPT(now)，式中，Cell_1.CellDPT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由上游站台Plat出发进入区间Cell_1的总乘客数，Plat.PlatDPT(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由站台Plat出发进入下游各区间的总人数；Cell_1.CellCN(now)＝Plat.PlatCN(now)，式中，Cell_1.CellCN(now)表示Cell_1.CellDPT(now)中原上游站台区域轨道列车内的乘客数，Plat.PlatCN(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由站台Plat出发进入下游各区间的总人数中原该站台区域轨道列车内的乘客数Cell_1.CellON(now)＝Plat.PlatON(now)，式中，Cell_1.CellON(now)表示Cell_1.CellDPT(now)中由上游站台候车区上车的乘客数，Plat.PlatON(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内由站台Plat出发进入下游各区间的总人数中由该站台候车区上车的乘客数；若位于区间Cell_1上游的站台Plat有两条相连的区间，分别为区间Cell_1及区间Cell_2，则若Cell_1.CellCPIN(now)＝0且Cell_2.CellCPIN(now)＝0，式中，Cell_1.CellCPIN(now)及Cell_2.CellCPIN(now)＝0分别表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内流入区间Cell_1及区间Cell_2的列车所运载的人数，则：Cell_1.CellDPT(now)＝0；Cell_1.CellCN(now)＝0；Cell_1.CellON(now)＝0；否则：Cell_1.CellDPT(now)＝Plat.PlatDPT(now)×Cell_1.CellCPIN(now)/{Cell_1.CellCPIN(now)+Cell_2.CellCPIN(now)}；Cell_1.CellCN(now)＝Plat.PlatCN(now)×Cell_1.CellCPIN(now)/{Cell_1.CellCPIN(now)+Cell_2.CellCPIN(now)}；Cell_1.CellON(now)＝Plat.PlatON(now)×Cell_1.CellCPIN(now)/{Cell_1.CellCPIN(now)+Cell_2.CellCPIN(now)}；步骤2.4、计算站台Plat_1的流入乘客，若站台Plat_1的上游仅有一条区间Cell_1，则：Plat_1.PlatU(now)＝Cell_1.CellU(now)，式中，Plat_1.PlatU(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内随列车由上游各区间到达站台Plat_1的总乘客数中不下车的乘客数；若站台Plat_1的上游有两条区间，即区间Cell_1及区间Cell_2，则：Plat_1.PlatU(now)＝Cell_1.CellU(now)+Cell_2.CellU(now)，式中，Cell_2.CellU(now)表示当前周期时刻Cell_2.CellARV(now)中到站后不下车的乘客数，Cell_2.CellARV(now)表示当前周期时刻至前一周期时刻之间的时间段内随列车离开区间Cell_2到达区间Cell_2所对应的下游站台的总人数；若站台Plat_1没有对应的上游区间，或没有对应的下游区间，则：Plat_1.PlatU(now)＝0；步骤2.5、更新站台Plat_1的状态：当站台Plat_1没有对应的上游区间，即为始发类型站台时：Plat_1.PlatM(now)＝0，式中，Plat_1.PlatM(now)表示当前周期时刻站台Plat_1区域轨道内的列车数；Plat_1.PlatN(now)＝0，式中，Plat_1.PlatN(now)表示当前周期时刻站台Plat_1区域轨道列车上的在途乘客总数；Plat_1.PlatS(now)＝0，式中，Plat_1.PlatS(now)表示当前周期时刻站台Plat_1区域轨道上的列车平均乘客饱和度，到站列车需下车乘客已下车而站台候车乘客还未上车时的饱和度；Plat_1.PlatQ(now)＝Max{0,Plat_1.PlatQ(pre)+Plat_1.PlatQIN(now)‑Plat_1.PlatON(now)}，式中，Plat_1.PlatQ(now)表示当前周期时刻站台Plat_1区域候车区内由于列车过饱和而无法及时上车的乘客数；Plat_1.PlatPQ(now)＝Plat_1.PlatQ(now)+Plat_1.PlatQIN(now)，式中，Plat_1.PlatPQ(now)表示当前周期时刻站台Plat_1区域候车区内滞留乘客及正常进站候车乘客的总和，即站台Plat_1候车区乘客总数；当站台Plat_1没有对应的下游区间，即为终点类型站台时：Plat_1.PlatM(now)＝0；Plat_1.PlatN(now)＝0；Plat_1.PlatS(now)＝0；Plat_1.PlatQ(now)＝0；Plat_1.PlatPQ(now)＝0；当站台Plat_1为除终点类型及始发类型外的其他类型的站台时：Plat_1.PlatM(now)＝Plat_1.PlatM(pre)+Plat_1.PlatCTIN(now)‑Plat_1.PlatCTOUT(now)；Plat_1.PlatN(now)＝Plat_1.PlatN(pre)+Plat_1.PlatU(now)‑Plat_1.PlatCN(now)；Plat_1.PlatQ(now)＝Max{0,Plat_1.PlatQ(pre)+Plat_1.PlatQIN(now)‑Plat_1.PlatON(now)}；Plat_1.PlatPQ(now)＝Plat_1.PlatQ(now)+Plat_1.PlatQIN(now)；若Plat_1.PlatM(now)>0，则：Plat_1.PlatS(now)＝Plat_1.PlatN(now)/{Plat_1.TrainCAP×Plat_1.PlatM(now)}；若Plat_1.PlatM(now)<＝0，则：Plat_1.PlatS(now)＝0；步骤2.6、更新区间Cell_1的状态：Cell_1.CellM(now)＝Cell_1.CellM(pre)+Cell_1.CellCTIN(now)‑Cell_1.CellCTOUT(now)，式中，Cell_1.CellM(now)表示当前周期时刻区间Cell_1内的列车数，Cell_1.CellM(pre)表示上一个周期时刻区间Cell_1内的列车数；Cell_1.CellN(now)＝Cell_1.CellN(pre)+Cell_1.CellDPT(now)‑Cell_1.CellARV(now)，式中，Cell_1.CellN(now)表示当前周期时刻区间Cell_1内列车上的在途乘客总数，Cell_1.CellN(pre)表示上一个周期时刻区间Cell_1内列车上的在途乘客总数；若Cell_1.CellM(now)>0，则：Cell_1.CellS(now)＝Cell_1.CellN(now)/{Cell_1.TrainCAP×Cell_1.CellM(now)}，式中，Cell_1.CellS(now)表示当前周期时刻区间Cell_1内的列车平均乘客饱和度；若Cell_1.CellM(now)<＝0，则：Cell_1.CellS(now)＝0。