城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)乘客換乘路徑選擇行為模型

本文以城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)問(wèn)題為研究對(duì)象,將交通線路合理性和可達(dá)性作為限制條件,建立交通網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)優(yōu)化模型。此模型以總出行時(shí)間最少、線路總長(zhǎng)度最小以及總換乘次數(shù)最少為目標(biāo)建立多目標(biāo)函數(shù),并對(duì)模型進(jìn)行求解。該模型可對(duì)可能的軌道交通線路進(jìn)行篩選,得到最優(yōu)的線路網(wǎng)絡(luò)布局。

針對(duì)目前軌道交通運(yùn)營(yíng)管理無(wú)法實(shí)時(shí)掌握客流情況的現(xiàn)狀,在全網(wǎng)各站點(diǎn)閘機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合agent仿真技術(shù)對(duì)進(jìn)站客流建模,建立全網(wǎng)絡(luò)條件下軌道交通客流分布模型.快速、全面地對(duì)軌道交通各個(gè)站點(diǎn)、線路之間的客流分布、運(yùn)行情況進(jìn)行直觀仿真.通過(guò)向運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供列車(chē)實(shí)時(shí)客流參數(shù),使其可以全面把握全網(wǎng)各站點(diǎn)、各列車(chē)的實(shí)時(shí)客流情況,以此及時(shí)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行方案.另外,出行者也可以通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端了解網(wǎng)絡(luò)客流狀況,根據(jù)自身情況選擇合適的出行方案.

考慮到出行者,尤其是自由出行的群體在面對(duì)多重因素的不同選擇時(shí),極其容易被其中某一個(gè)優(yōu)勢(shì)因素所引導(dǎo),卻沒(méi)有從整體性考慮,從而作出倉(cāng)促的決定。文章旨在引入后悔理論,具體應(yīng)用到軌道交通自由出行者路徑選擇的過(guò)程中,在分析以往效用最大化原則存在的不足后,以后悔最小化理論(rrm)為基本模型,建立模擬路網(wǎng),分析每條路徑的決定性因素,并對(duì)不同因素進(jìn)行重要程度確定,以預(yù)判出行者的期望后悔值。

隨著軌道交通不斷地發(fā)展,我國(guó)很多城市的軌道交通已經(jīng)完成了從單一路線到交通網(wǎng)的轉(zhuǎn)變,其運(yùn)輸能力不僅大幅提升,而且運(yùn)營(yíng)管理也更加復(fù)雜.鑒于這一現(xiàn)狀,本文對(duì)城市軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)問(wèn)題展開(kāi)了討論,在開(kāi)篇介紹了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的具體內(nèi)涵,其中包括運(yùn)輸網(wǎng)的形態(tài)和客流特征.淺述了共線運(yùn)營(yíng)、多交路運(yùn)營(yíng)、快慢車(chē)運(yùn)營(yíng)這三種主要的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)方法,并且概述了軌道交通網(wǎng)絡(luò)化的國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì).

軌道交通網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大和延伸，在大大提升城市交通的可達(dá)性、便捷性、可靠性，提高居民出行效率的同時(shí)，也帶動(dòng)了軌道交通沿線商業(yè)、物業(yè)的發(fā)展，逐漸形成以交通線路為中心、規(guī)?；拇笮蜕倘Α＼壍澜煌ňW(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正在打破城市傳統(tǒng)圈層結(jié)構(gòu)，對(duì)重塑城市形態(tài)起到巨大的推動(dòng)作用；構(gòu)建以軌道交通引領(lǐng)的開(kāi)放型運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)和多樞紐交通體系，通過(guò)軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)促進(jìn)城市交通運(yùn)輸供給服務(wù)能力和水平的提升，更好滿(mǎn)足居民出行需求，更好支撐引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，是推進(jìn)城市交通供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的有效途徑之一。

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)是城市公交系統(tǒng)的重要組成部分。以北京地鐵和深圳地鐵為研究對(duì)象，建立兩個(gè)城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)模型，利用兩個(gè)城市的地鐵乘客刷卡數(shù)據(jù)，估計(jì)城市軌道交通需求od；基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析兩個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)；建立城市公共交通雙層網(wǎng)絡(luò)，對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的脆弱性進(jìn)行更深層次的分析。研究結(jié)果表明：北京市與深圳市軌道交通網(wǎng)絡(luò)脆弱邊地理分布很相似，深圳市軌道交通網(wǎng)絡(luò)平均而言更加脆弱；軌道交通網(wǎng)絡(luò)的脆弱性與其網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度密切相關(guān)；城市常規(guī)公交網(wǎng)絡(luò)可以降低城市軌道交通系統(tǒng)的脆弱性。

對(duì)我國(guó)主要城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)魯棒性進(jìn)行仿真研究,有助于保證我國(guó)軌道交通網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全運(yùn)營(yíng)。魯棒性需要著重研究樞紐站點(diǎn)相對(duì)于全局的作用,傳統(tǒng)方法直接將地理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠赐怀鲋匾军c(diǎn),或者直接忽略一般站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的作用來(lái)突出樞紐站點(diǎn),兩者均存在一定偏差?；趫D論和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論,提出一種改進(jìn)的賦權(quán)網(wǎng)絡(luò)魯棒性評(píng)價(jià)方法,全面考慮一般站點(diǎn)與重要站點(diǎn),從多個(gè)靜態(tài)指標(biāo)衡量網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)魯棒性,并動(dòng)態(tài)仿真站點(diǎn)受到破壞后網(wǎng)絡(luò)性能的變化。結(jié)果顯示,深圳軌道交通網(wǎng)絡(luò)綜合魯棒性能較強(qiáng),杭州和西安軌道交通建設(shè)發(fā)展較均衡,鄭州軌道交通網(wǎng)絡(luò)魯棒性最差。通過(guò)增強(qiáng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)的集聚效應(yīng),增加可換路徑,縮短換乘距離能夠提高網(wǎng)絡(luò)魯棒性。

隨著城市軌道交通線網(wǎng)密度和規(guī)模的不斷增加,乘客在不同線路間的換乘越來(lái)越頻繁,換乘路線也越來(lái)越多,這在一定程度上造成了乘客出行時(shí)間的浪費(fèi)。針對(duì)這種問(wèn)題,首先對(duì)軌道交通網(wǎng)絡(luò)的換乘節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理,構(gòu)建了軌道交通網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型。然后,從乘客換乘的角度定義了乘客出行的廣義費(fèi)用,建立了考慮換乘的城市軌道交通的有效路徑選擇模型。最后,應(yīng)用廣度優(yōu)先的路徑搜索算法（bfs）對(duì)提出的有效路徑選擇模型進(jìn)行了求解驗(yàn)證。結(jié)果證明,文章提出的考慮換乘的城市軌道交通有效路徑選擇模型對(duì)乘客在不同軌道交通線網(wǎng)間進(jìn)行有效的換乘具有較好的指導(dǎo)作用,能夠在很大程度上節(jié)省乘客的出行時(shí)間。

本文綜合分析政府與p&r使用者的利益,分別構(gòu)建截流網(wǎng)絡(luò)上小汽車(chē)公里數(shù)最多、網(wǎng)絡(luò)費(fèi)效比最低、網(wǎng)絡(luò)中所有p&r使用者總盈余最大三個(gè)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),并設(shè)置變量、總量、單個(gè)p&r建設(shè)的上下限條件等約束,構(gòu)建基于城市軌道交通線網(wǎng)的p&r多目標(biāo)選址模型。并以北京為例,計(jì)算p&r選址模型結(jié)果,與北京第一批建成p&r的布局和效益進(jìn)行對(duì)比分析；針對(duì)北京已有p&r布局,求解新建不同p&r數(shù)量的最優(yōu)選址方案,給出p&r建設(shè)數(shù)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)效益的影響,并總結(jié)影響規(guī)律,為未來(lái)p&r選址規(guī)劃提供參考和建議。

應(yīng)用logit模型對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的客流分配問(wèn)題進(jìn)行了理論建模,并通過(guò)實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)標(biāo)定模型中未知參數(shù)。在路徑搜索方面,提出了一種基于深度搜索優(yōu)先和分支界定思想的有效路徑搜索算法,以得出符合現(xiàn)實(shí)的有效路徑集合。旨在提出一套通過(guò)地鐵ic卡數(shù)據(jù)得到軌道交通網(wǎng)絡(luò)站間od矩陣后,在軌道交通網(wǎng)絡(luò)上分配乘客流的模型和算法。通過(guò)北京市軌道交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)的案例分析,對(duì)模型和算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

隨著國(guó)內(nèi)城市軌道交通步入網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)發(fā)展階段,網(wǎng)絡(luò)化視頻技術(shù)也得到了廣泛地應(yīng)用?；谏虾５默F(xiàn)狀提出適應(yīng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)特征下的系統(tǒng)模型,介紹了視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)模型研究,為網(wǎng)絡(luò)化視頻工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和應(yīng)用提供借鑒思路。

從投入與產(chǎn)出的角度出發(fā),構(gòu)建了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)效率指標(biāo)體系,并運(yùn)用dea模型對(duì)我國(guó)內(nèi)地8家城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)較為成熟的企業(yè)運(yùn)營(yíng)效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果分析表明:此方法對(duì)求解網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)效率的系統(tǒng)評(píng)價(jià)問(wèn)題具有較高的實(shí)用性與有效性,評(píng)價(jià)結(jié)果能客觀、有效地反映出各企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)水平高低及存在的不足,可為提高城市軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)效率提供科學(xué)、合理的決策依據(jù)。

城市軌道交通客流分配需要考慮乘客換乘的影響.為了直觀表達(dá)乘客的換乘方案,方便換乘阻抗的計(jì)算,闡述了城市軌道交通換乘網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法,在分析換乘網(wǎng)絡(luò)弧的阻抗計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,建立了城市軌道交通客流均衡分配模型.分析說(shuō)明了該模型與公路交通分配模型具有相同的形式,因此可利用公路交通流分配算法進(jìn)行求解.最后,通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了的該客流分配方法的有效性.

本文深入分析了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中影響乘客路徑選擇行為的影響因素，并以此為基礎(chǔ)將乘客劃分為不同的類(lèi)型，和針對(duì)各類(lèi)乘客構(gòu)建了不同的路徑阻抗函數(shù)；隨后，本文提出了基于logit模型的路徑選擇比例模型，用于計(jì)算od中各條有效路徑被乘客選擇的比例，并給出了具體的求解算法；最后，本文以深圳市城市軌道交通系統(tǒng)為案例，結(jié)合當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了本文所提出方法的可行性。

通過(guò)對(duì)上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析,獲得了基于l空間和p空間視角的軌道交通網(wǎng)絡(luò)所具有的不同性質(zhì):在l空間下網(wǎng)絡(luò)的度值相對(duì)較小,80%以上節(jié)點(diǎn)的度為2,度分布很集中,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均最短路徑反映了從任意站點(diǎn)到任意站點(diǎn)的實(shí)際需要通過(guò)的平均站點(diǎn)數(shù),最短路徑長(zhǎng)度相對(duì)較大,網(wǎng)絡(luò)的聚類(lèi)系數(shù)很小,接近于0;而在p空間下,網(wǎng)絡(luò)整體的度值很高,且分布區(qū)域也很廣,而網(wǎng)絡(luò)的平均最短路徑很小,它反映的是從一個(gè)站點(diǎn)到任意一個(gè)站點(diǎn)平均需要換乘的次數(shù),網(wǎng)絡(luò)的聚類(lèi)系數(shù)很大,超過(guò)了0.9,上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)超過(guò)85%的節(jié)點(diǎn)的聚類(lèi)系數(shù)為1。

城市的軌道建設(shè)不斷地發(fā)展，傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理方法及理念，已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足現(xiàn)在的發(fā)展，需要對(duì)管理理念進(jìn)行創(chuàng)新，用發(fā)展的眼光去明確網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的管理需求，所以本文對(duì)現(xiàn)在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的對(duì)策提出了一些建議。

本文對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，介紹了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的工業(yè)控制系統(tǒng)，并提出針對(duì)軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)系統(tǒng)的安全預(yù)防措施。

對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的客流動(dòng)態(tài)估計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可以為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的順暢運(yùn)行和社會(huì)的安全穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。突發(fā)事件會(huì)引起市民的恐慌，使城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中客流分布時(shí)刻發(fā)生變化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的估計(jì)模型不能準(zhǔn)確把握客流動(dòng)態(tài)分布規(guī)律，無(wú)法對(duì)不確定因素進(jìn)行預(yù)判，降低了估計(jì)的準(zhǔn)確率。為提高準(zhǔn)確率，提出一種基于拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)模型的突發(fā)事件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流的動(dòng)態(tài)估計(jì)方法。根據(jù)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的原理建立城市軌道網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)各車(chē)站起始點(diǎn)客流的歷史數(shù)據(jù)獲得受到突發(fā)事件影響的評(píng)價(jià)模型，能夠得到突發(fā)事件下隨著時(shí)間變化受到影響的客流量，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì)。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)算法能夠提高突發(fā)事件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流動(dòng)態(tài)估計(jì)的準(zhǔn)確率和效率。

為預(yù)防突發(fā)事件對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的影響,提高應(yīng)變能力、增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性,有必要對(duì)其網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行分析。以上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)為實(shí)證對(duì)象,基于l空間和p空間方法建立兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析其復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)特性。提出針對(duì)車(chē)站刪除方法的4種攻擊策略,并對(duì)各種攻擊策略下網(wǎng)絡(luò)可靠性的變化進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明,軌道交通車(chē)站網(wǎng)絡(luò)和換乘網(wǎng)絡(luò)對(duì)隨機(jī)攻擊具有魯棒性,對(duì)蓄意攻擊具有脆弱性;動(dòng)態(tài)攻擊策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響比靜態(tài)攻擊策略更大。

隨著城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性越來(lái)越高,od間乘客出行路徑更加多樣化.但是,由于路網(wǎng)中各條線路在換乘站之間的銜接性不太完善,經(jīng)常會(huì)發(fā)生乘客無(wú)法經(jīng)換乘抵達(dá)目的地或者等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題.本文在分析軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性影響因素的基礎(chǔ)上,對(duì)兩種類(lèi)型的可達(dá)性算法進(jìn)行了研究,并基于此進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),證明了算法的可行性.可達(dá)性算法和系統(tǒng)的投入運(yùn)營(yíng)將對(duì)提高軌道交通出行效率、出行的便捷性和準(zhǔn)確性起到非常重要的作用.

隨著城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性越來(lái)越高,od間乘客出行路徑更加多樣化.但是,由于線網(wǎng)中各條線路在換乘站的銜接不太完善,經(jīng)常會(huì)發(fā)生乘客須多次換乘抵達(dá)目的地或者換乘時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題.本文在分析城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性影響因素的基礎(chǔ)上,對(duì)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探討,希望為后續(xù)的具體規(guī)劃建設(shè)工作提供參考.

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢(shì)和已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)表明,網(wǎng)絡(luò)化管理對(duì)于城市軌道交通的穩(wěn)步推進(jìn)和安全管理都十分有利