基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法，基于地鐵客流需求和乘客出行費(fèi)用的時(shí)效特征，對(duì)乘客出行時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流進(jìn)行分配。本發(fā)明以地鐵空間網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，結(jié)合列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表信息，將地鐵物理站點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間和空間上的擴(kuò)展，并根據(jù)最短路徑搜索算法得出時(shí)空網(wǎng)絡(luò)各個(gè)站點(diǎn)之間的最小費(fèi)用路徑。本發(fā)明這種動(dòng)態(tài)客流分配方法能滿(mǎn)足用戶(hù)平衡準(zhǔn)則，使得乘客的出行時(shí)空路徑更接近實(shí)際。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)一些城市地鐵網(wǎng)絡(luò)的逐步擴(kuò)建，地鐵客流的快速增長(zhǎng)以及乘客路徑選擇行為的不確定性，將對(duì)城市地鐵的運(yùn)營(yíng)管理提出更高要求。另一方面，我國(guó)城市地鐵將以漸進(jìn)形式由不同的投資主體投資建設(shè)并進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。例如，北京地鐵4號(hào)線(xiàn)和大興線(xiàn)的投資運(yùn)營(yíng)方為北京京港地鐵有限公司，而其他線(xiàn)路的運(yùn)營(yíng)方則為北京地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，這標(biāo)志著我國(guó)城市地鐵進(jìn)入了 “多運(yùn)營(yíng)商、多線(xiàn)路”網(wǎng)絡(luò)一體化運(yùn)營(yíng)時(shí)代。
[0003]目前，我國(guó)城市地鐵采用自動(dòng)售檢票系統(tǒng)對(duì)地鐵乘客進(jìn)行出行管理，通過(guò)該系統(tǒng)，可準(zhǔn)確記錄乘客的進(jìn)網(wǎng)信息和出網(wǎng)信息，進(jìn)而可得到城市地鐵網(wǎng)絡(luò)的O-D數(shù)據(jù)。然而，我國(guó)城市地鐵均采用不同線(xiàn)路間“一票換乘”的無(wú)縫站內(nèi)換乘模式，無(wú)法獲取乘客的換乘信息和路徑信息。隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，乘客在地鐵出行中的路徑選擇的范圍也越來(lái)越大。在這種條件下，準(zhǔn)確地把握地鐵乘客的路徑選擇和換乘選擇行為，并科學(xué)地計(jì)算客流需求在地鐵網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)空分布，對(duì)于城市地鐵“多運(yùn)營(yíng)商、多線(xiàn)路”網(wǎng)絡(luò)一體化運(yùn)營(yíng)管理具有重要意義。
[0004]已有的城市地鐵網(wǎng)絡(luò)客流分配方法借鑒了城市道路網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)配流方法，盡管有的方法考慮了地鐵出行的特點(diǎn)，在路徑費(fèi)用中加入乘車(chē)時(shí)間、換乘時(shí)間和換乘次數(shù)等因素，基于傳統(tǒng)的Logit模型設(shè)計(jì)城市地鐵客流分配方法。然而，現(xiàn)有方法缺乏對(duì)城市地鐵網(wǎng)絡(luò)客流動(dòng)態(tài)特征的分析，使得計(jì)算效果難以應(yīng)用到實(shí)際的地鐵網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和管理中。例如，現(xiàn)有方法沒(méi)有考慮地鐵客流需求的時(shí)效性，也沒(méi)有考慮出行費(fèi)用的動(dòng)態(tài)特征。因此，采用現(xiàn)有方法所得到的配流結(jié)果只是客流需求在地鐵網(wǎng)絡(luò)上的空間分布，而無(wú)法得到客流需求在地鐵網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)間分布。同時(shí)，已有的方法沒(méi)有考慮地鐵列車(chē)運(yùn)輸能力的約束以及乘客在出行中的擁擠因素，使得計(jì)算結(jié)果和實(shí)際偏差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明綜合考慮了地鐵客流需求和乘客出行費(fèi)用的時(shí)效特征，提供一種基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法，該分配方法包括如下步驟:
[0008]步驟1:對(duì)物理站點(diǎn)在時(shí)間軸上進(jìn)行擴(kuò)展，根據(jù)列車(chē)發(fā)車(chē)時(shí)刻表，對(duì)所有經(jīng)過(guò)該物理站點(diǎn)的所有線(xiàn)路的各個(gè)車(chē)次，對(duì)到站時(shí)點(diǎn)和離站時(shí)點(diǎn)分別用擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表示；
[0009]步驟2:將同一物理節(jié)點(diǎn)上的同一線(xiàn)路的同次列車(chē)的到站時(shí)點(diǎn)和離站時(shí)點(diǎn)通過(guò)停車(chē)弧連接起來(lái)；
[0010]步驟3:將同一線(xiàn)路的同次列車(chē)在相鄰物理站點(diǎn)上的離站時(shí)點(diǎn)和到站時(shí)點(diǎn)通過(guò)列車(chē)運(yùn)行弧連接起來(lái)；[0011]步驟4:將同一物理站點(diǎn)的不同線(xiàn)路列車(chē)的到站時(shí)點(diǎn)和離站時(shí)點(diǎn)通過(guò)換乘弧連接起來(lái)；
[0012]步驟5:對(duì)地鐵時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中時(shí)空弧上的流量進(jìn)行初始化，設(shè)時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中所有時(shí)空弧的流量均為0，根據(jù)最短路搜索算法得出時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中各O-D站點(diǎn)對(duì)之間的最小可行費(fèi)用路徑，將各時(shí)段的O-D客流需求cfs ( V/vv )全部分配到所對(duì)應(yīng)的最小可行費(fèi)用路徑上，得到時(shí)空路徑流量./；⑴(),根據(jù)如下的路徑流量與弧流量之間的關(guān)系得到時(shí)空網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)空弧流量Jif ( Ve),令迭代次數(shù)n=l ；
[0013]
【權(quán)利要求】
1.基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法，其特征在于，該分配方法包括如下步驟: 步驟1:對(duì)物理站點(diǎn)在時(shí)間軸上進(jìn)行擴(kuò)展，根據(jù)列車(chē)發(fā)車(chē)時(shí)刻表，對(duì)所有經(jīng)過(guò)該物理站點(diǎn)的所有線(xiàn)路的各個(gè)車(chē)次，對(duì)到站時(shí)點(diǎn)和離站時(shí)點(diǎn)分別用擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表示； 步驟2:將同一物理節(jié)點(diǎn)上的同一線(xiàn)路的同次列車(chē)的到站時(shí)點(diǎn)和離站時(shí)點(diǎn)通過(guò)停車(chē)弧連接起來(lái)； 步驟3:將同一線(xiàn)路的同次列車(chē)在相鄰物理站點(diǎn)上的離站時(shí)點(diǎn)和到站時(shí)點(diǎn)通過(guò)列車(chē)運(yùn)行弧連接起來(lái)； 步驟4:將同一物理站點(diǎn)的不同線(xiàn)路列車(chē)的到站時(shí)點(diǎn)和離站時(shí)點(diǎn)通過(guò)換乘弧連接起來(lái)； 步驟5:對(duì)地鐵時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中時(shí)空弧上的流量進(jìn)行初始化，設(shè)時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中所有時(shí)空弧的流量均為O，根據(jù)最短路搜索算法得出時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中各O-D站點(diǎn)對(duì)之間的最小可行費(fèi)用路徑，將各時(shí)段的O-D客流需求cfs ( Vrs,f )全部分配到所對(duì)應(yīng)的最小可行費(fèi)用路徑上，得到時(shí)空路徑流量C W,s,k )，根據(jù)如下的路徑流量與弧流量之間的關(guān)系得到時(shí)空網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)空弧流量<> (Ve )，令迭代次數(shù)n=l ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)空網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的城市地鐵動(dòng)態(tài)客流分配方法，其特征在于，所述最短路搜索算法的具體步驟為: 1)對(duì)地鐵時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)空節(jié)點(diǎn)屬性進(jìn)行初始化，置所有時(shí)空節(jié)點(diǎn)的標(biāo)號(hào)匕為一個(gè)很大的正數(shù)，置所有的緊前節(jié)點(diǎn)Pi為零，換乘次數(shù)Iii=O,置線(xiàn)路集Φ i為空，將起始點(diǎn)r放入節(jié)點(diǎn)集Ω中，并令其標(biāo)號(hào)\=0; 2)從節(jié)點(diǎn)集Ω任選一個(gè)節(jié)點(diǎn)，例如i，掃描所有從i節(jié)點(diǎn)出發(fā)只經(jīng)過(guò)一條弧便可到達(dá)的節(jié)點(diǎn)，例如j節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行如下操作: 如果Su=I時(shí)，判斷bpbi+cg是否成立，Cij表示連接時(shí)空節(jié)點(diǎn)i和j的時(shí)空弧上的費(fèi)用；如果成立，則令修改Pj=i,令將j加入到Ω中，如果時(shí)空弧i_j所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路I沒(méi)有在中，就將線(xiàn)路I加入到中；如果不滿(mǎn)足bpbi+cy，則不做任何改變；如果Sij=O且Iii≤2,判斷時(shí)空弧g-1的屬性,其中g(shù)=Pi，如果Sgi=O,不做任何改變；如果Sgi=I且時(shí)空節(jié)點(diǎn)j所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路I沒(méi)有在Oi中，判斷Wcij是否成立，如果成立，則令Wcij，修改Pj=i，將j加入到Ω中，將線(xiàn)路I加入到Φ」中，且令11」=叫+1 ;如果不滿(mǎn)足，則不做任何改變； 如果從節(jié)點(diǎn)i出發(fā)只經(jīng)過(guò)一條弧便可到達(dá)的所有節(jié)點(diǎn)均被掃描，則從Ω中刪除i，轉(zhuǎn)入下一步； 3)當(dāng)節(jié)點(diǎn)集Ω中不再有 需要檢查的節(jié)點(diǎn)時(shí)，算法停止；否則，轉(zhuǎn)入步驟2。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103530694SQ201310141864
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】四兵鋒, 任華玲, 楊小寶, 高自友 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)