城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)瓶頸現(xiàn)象的對策

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象，建立兩個城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)模型，利用兩個城市的地鐵乘客刷卡數(shù)據(jù)，估計城市軌道交通需求od；基于復雜網(wǎng)絡(luò)理論分析兩個城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，提出城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性的評價指標；建立城市公共交通雙層網(wǎng)絡(luò)，對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的脆弱性進行更深層次的分析。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。

對我國主要城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)魯棒性進行仿真研究,有助于保證我國軌道交通網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全運營。魯棒性需要著重研究樞紐站點相對于全局的作用,傳統(tǒng)方法直接將地理網(wǎng)絡(luò)拓撲化未突出重要站點,或者直接忽略一般站點對網(wǎng)絡(luò)的作用來突出樞紐站點,兩者均存在一定偏差。基于圖論和復雜網(wǎng)絡(luò)理論,提出一種改進的賦權(quán)網(wǎng)絡(luò)魯棒性評價方法,全面考慮一般站點與重要站點,從多個靜態(tài)指標衡量網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)魯棒性,并動態(tài)仿真站點受到破壞后網(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,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。通過增強軌道交通網(wǎng)絡(luò)的集聚效應,增加可換路徑,縮短換乘距離能夠提高網(wǎng)絡(luò)魯棒性。

針對目前軌道交通運營管理無法實時掌握客流情況的現(xiàn)狀,在全網(wǎng)各站點閘機實時數(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)對進站客流建模,建立全網(wǎng)絡(luò)條件下軌道交通客流分布模型.快速、全面地對軌道交通各個站點、線路之間的客流分布、運行情況進行直觀仿真.通過向運營企業(yè)提供列車實時客流參數(shù),使其可以全面把握全網(wǎng)各站點、各列車的實時客流情況,以此及時調(diào)整列車運行方案.另外,出行者也可以通過手機客戶端了解網(wǎng)絡(luò)客流狀況,根據(jù)自身情況選擇合適的出行方案.

針對網(wǎng)絡(luò)換乘性能,提出了計算城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)換乘次數(shù)的矩陣算法。利用圖論建立網(wǎng)絡(luò)數(shù)學模型,利用可達矩陣計算了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的平均換乘次數(shù)。在此基礎(chǔ)上考慮客流量的影響,通過挖掘地鐵afc（自動售檢票）數(shù)據(jù),計算按客流量加權(quán)的平均按乘次數(shù)。定義網(wǎng)絡(luò)換乘效率為實際按乘次數(shù)與理論換乘次數(shù)的比值,并以北京地鐵為例進行計算。計算結(jié)果驗證了算法的有效性。

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

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

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

針對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃影響決策因素的多樣性,通過應用多層次分析法和模糊數(shù)學理論優(yōu)選綜合評價相結(jié)合的方法對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進行決策評價,提出了適合城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的多層模糊優(yōu)化決策方法模型.該模型通過專家決策將各個因素層次化篩選,并構(gòu)建模糊矩陣計算出各層的權(quán)重.采用歸一法經(jīng)過模糊化運算得出最終結(jié)果.并應用實例驗證其可行性.

通過對上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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)的度值相對較小,80%以上節(jié)點的度為2,度分布很集中,整個網(wǎng)絡(luò)的平均最短路徑反映了從任意站點到任意站點的實際需要通過的平均站點數(shù),最短路徑長度相對較大,網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(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,它反映的是從一個站點到任意一個站點平均需要換乘的次數(shù),網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)很大,超過了0.9,上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)超過85%的節(jié)點的聚類系數(shù)為1。

本文對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀進行了分析，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)，并提出針對軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)系統(tǒng)的安全預防措施。

本文以圖論為基礎(chǔ),忽略城市軌道交通線網(wǎng)中的普通車站,重點關(guān)注線網(wǎng)的終點站、換乘站及連接終點站和換乘站的邊,對線網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)信息進行統(tǒng)計,分析線網(wǎng)的復雜特性,并提出適合城市軌道交通線網(wǎng)的復雜特性評價指標,并以北京市城市軌道交通的三個建設(shè)階段(2009年線網(wǎng)、2010年線網(wǎng)和2015年線網(wǎng))為分析案例,驗證評價指標的適用性,為今后的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)分析提供參考.

對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的客流動態(tài)估計進行優(yōu)化，可以為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的順暢運行和社會的安全穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。突發(fā)事件會引起市民的恐慌，使城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中客流分布時刻發(fā)生變化，導致傳統(tǒng)的估計模型不能準確把握客流動態(tài)分布規(guī)律，無法對不確定因素進行預判，降低了估計的準確率。為提高準確率，提出一種基于拓撲網(wǎng)絡(luò)模型的突發(fā)事件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流的動態(tài)估計方法。根據(jù)拓撲網(wǎng)絡(luò)的原理建立城市軌道網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)單位時間內(nèi)各車站起始點客流的歷史數(shù)據(jù)獲得受到突發(fā)事件影響的評價模型，能夠得到突發(fā)事件下隨著時間變化受到影響的客流量，實現(xiàn)突發(fā)事件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流動態(tài)的準確估計。仿真結(jié)果表明，改進算法能夠提高突發(fā)事件下城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流動態(tài)估計的準確率和效率。

為預防突發(fā)事件對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的影響,提高應變能力、增強運營穩(wěn)定性,有必要對其網(wǎng)絡(luò)可靠性進行分析。以上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)為實證對象,基于l空間和p空間方法建立兩種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),分析其復雜網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)特性。提出針對車站刪除方法的4種攻擊策略,并對各種攻擊策略下網(wǎng)絡(luò)可靠性的變化進行比較分析。結(jié)果表明,軌道交通車站網(wǎng)絡(luò)和換乘網(wǎng)絡(luò)對隨機攻擊具有魯棒性,對蓄意攻擊具有脆弱性;動態(tài)攻擊策略對網(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)模的不斷擴大,網(wǎng)絡(luò)復雜性越來越高,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)常會發(fā)生乘客無法經(jīng)換乘抵達目的地或者等待時間過長的問題.本文在分析軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達性影響因素的基礎(chǔ)上,對兩種類型的可達性算法進行了研究,并基于此進行了網(wǎng)絡(luò)可達性系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn),證明了算法的可行性.可達性算法和系統(tǒng)的投入運營將對提高軌道交通出行效率、出行的便捷性和準確性起到非常重要的作用.

隨著城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,網(wǎng)絡(luò)復雜性越來越高,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)常會發(fā)生乘客須多次換乘抵達目的地或者換乘時間過長的問題.本文在分析城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達性影響因素的基礎(chǔ)上,對網(wǎng)絡(luò)可達性計算系統(tǒng)架構(gòu)及實現(xiàn)進行了探討,希望為后續(xù)的具體規(guī)劃建設(shè)工作提供參考.

軌道交通高峰時段乘客滯留站臺已經(jīng)是運營管理部門面臨的重大安全問題,考慮到目前運能提高空間較小,提出了對相關(guān)車站進行客流控制的安全管理措施。通過分析軌道交通客流特征及其擁堵傳播規(guī)律;在滿足安全約束條件下,基于受影響乘客數(shù)最少為目標構(gòu)建路網(wǎng)協(xié)調(diào)客流控制優(yōu)化模型;并設(shè)計了基于遺傳算法的求解方法;最后以實際路網(wǎng)為背景進行了案例分析,驗證了該模型和算法的有效性。

軌道交通網(wǎng)絡(luò)初步形成后,客流會呈現(xiàn)出幾何倍數(shù)的增長,線網(wǎng)客流之間的關(guān)聯(lián)性越來越強,時空分布上會出現(xiàn)極度的不均衡性,如何從根源上解決網(wǎng)絡(luò)客流均衡的問題成為了軌道交通企業(yè)、政府、設(shè)計院等重點研究的問題,文章從運營組織、乘客需求、城市綜合管理3個角度對網(wǎng)絡(luò)客流均衡方法進行了初步探討和闡述。

結(jié)合城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運營發(fā)展條件和趨勢以及北京城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀,本著\"創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運營理念,提高運輸服務質(zhì)量\"的原則,分析城市軌道交通在進入大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化運營階段后,客流分析、行車組織和客運組織服務將面臨的問題,探討北京面對這些問題做出的相關(guān)對策,研究相關(guān)問題的解決辦法和思路。

通過對封閉系統(tǒng)理論研究,建立適用于網(wǎng)絡(luò)化客流組織模型,從而便于動態(tài)客流分析、組織、控制.

科學制定城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運力配置計劃,應在深入分析網(wǎng)絡(luò)中各線客流的隨機變化規(guī)律、各線運力之間的關(guān)聯(lián)性、乘客服務需求的基礎(chǔ)上,不斷提高運輸設(shè)備能力的利用率、運力配置計劃的魯棒性以及運力計劃編制過程的高效性。結(jié)合以上問題,分析列車運行模式、客流分布特點、乘客服務水平、企業(yè)運營成本、列車定員和線路通過能力等制約軌道交通運力優(yōu)化配置的影響因素,研究網(wǎng)絡(luò)運力配置優(yōu)化的方法。在計劃優(yōu)化過程中,同時考慮運營企業(yè)的列車運行成本、乘客換乘等待時間費用等具體需求,結(jié)合客流變化的不確定性,建立運力配置優(yōu)化機會約束模型。本文最后以北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)及其客流為背景,利用模型計算得出基于\"獨立運行\(zhòng)"、\"同網(wǎng)同間隔\"和\"周期化運行\(zhòng)"等3種運營模式下的網(wǎng)絡(luò)工作日運力優(yōu)化配置方案,并對各方案進行比較分析。結(jié)果表明:模型運算效率高,能反映實際情況,可為軌道交通運營管理人員提供實用優(yōu)選方案。

分析了城市軌道交通由單線管理向網(wǎng)絡(luò)化運營轉(zhuǎn)變過程中的實際問題,提出了分析網(wǎng)絡(luò)運營組織協(xié)調(diào)關(guān)系的必要性。從路網(wǎng)運輸能力均衡配置角度,闡述了網(wǎng)絡(luò)運營協(xié)調(diào)的主旨,對影響運營組織的多個關(guān)鍵要素做定性分析。采用解釋結(jié)構(gòu)模型法,根據(jù)推移律特性,建立網(wǎng)絡(luò)運營協(xié)調(diào)要素的多級遞階結(jié)構(gòu),對層次劃分結(jié)果進行要素間的關(guān)聯(lián)性分析。該結(jié)構(gòu)模型可作為協(xié)調(diào)準則應用于運營組織過程,為網(wǎng)絡(luò)列車運行計劃的制定提供理論依據(jù)。

我國城市軌道交通正在經(jīng)歷跨越式發(fā)展，人才供需矛盾日益凸顯，人才培養(yǎng)的難題正在成為影響城市軌道建設(shè)與發(fā)展的瓶頸。如何快速培養(yǎng)一批城軌管理、專業(yè)、技術(shù)及技能人才，已成為我國城市軌道交通面臨的最重要的課題。本文通過對城軌人才供需現(xiàn)狀分析，找出城軌企業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題，并針對性提出了城軌人才培養(yǎng)解決途徑。