城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中整體視頻監(jiān)控模型

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，也帶動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?。軌道交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正在打破城市傳統(tǒng)圈層結(jié)構(gòu)，對重塑城市形態(tài)起到巨大的推動作用；構(gòu)建以軌道交通引領(lǐng)的開放型運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)和多樞紐交通體系，通過軌道交通系統(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，更好滿足居民出行需求，更好支撐引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會發(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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析兩個城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性的評價指標(biāo)；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(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。

對我國主要城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)魯棒性進(jìn)行仿真研究,有助于保證我國軌道交通網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全運(yùn)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?fù)浠赐怀鲋匾军c,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?；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)魯棒性評價方法,全面考慮一般站點與重要站點,從多個靜態(tài)指標(biāo)衡量網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(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。

針對目前軌道交通運(yùn)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(jī)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(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、全面地對軌道交通各個站點、線路之間的客流分布、運(yùn)行情況進(jìn)行直觀仿真.通過向運(yùn)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(yùn)行方案.另外,出行者也可以通過手機(jī)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(xué)模型,利用可達(dá)矩陣計算了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(jìn)行計算。計算結(jié)果驗證了算法的有效性。

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優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),并設(shè)置變量、總量、單個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)行對比分析；針對北京已有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)量對網(wǎng)絡(luò)效益的影響,并總結(jié)影響規(guī)律,為未來p&r選址規(guī)劃提供參考和建議。

為定量分析成網(wǎng)運(yùn)行條件下乘客在軌道交通系統(tǒng)內(nèi)的換乘路徑選擇行為,在梳理乘客換乘路徑選擇直接與間接影響因素的基礎(chǔ)上,引入開銷系數(shù)用于描述由于列車過度擁擠導(dǎo)致乘客心理感受運(yùn)行時間的額外增加值.提出含有懲罰系數(shù)的乘客換乘時間函數(shù),基于乘客心理感知構(gòu)建以乘車時間和換乘時間為廣義費(fèi)用的路徑選擇行為模型,并設(shè)計模型的求解算法.最后,將模型運(yùn)用于重慶軌道交通網(wǎng)絡(luò)實例分析中,結(jié)果表明:乘客傾向于選擇換乘次數(shù)更少的路徑3,較傳統(tǒng)模型選擇概率提高1.44%;同時,換乘懲罰系數(shù)對路徑選擇結(jié)果的影響靈敏度高于運(yùn)行時間開銷系數(shù).

應(yīng)用logit模型對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的客流分配問題進(jìn)行了理論建模,并通過實際調(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)實的有效路徑集合。旨在提出一套通過地鐵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。通過北京市軌道交通網(wǎng)絡(luò)實際調(diào)查數(shù)據(jù)的案例分析,對模型和算法的有效性進(jìn)行了驗證。

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)營效率指標(biāo)體系,并運(yùn)用dea模型對我國內(nèi)地8家城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營較為成熟的企業(yè)運(yùn)營效率進(jìn)行綜合評價。結(jié)果分析表明:此方法對求解網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營效率的系統(tǒng)評價問題具有較高的實用性與有效性,評價結(jié)果能客觀、有效地反映出各企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營水平高低及存在的不足,可為提高城市軌道交通運(yùn)營企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營效率提供科學(xué)、合理的決策依據(jù)。

圖像監(jiān)控信息系統(tǒng)作為安全技術(shù)防范系統(tǒng)的重要組成部分,其直觀可視、動態(tài)控制、信息記錄等特點,非常適合軌道交通這種特殊環(huán)境下新興的視頻監(jiān)控智能分析,也極大地提高視頻監(jiān)控的效率。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是保證城市軌道交通行車組織和安全的重要手段。城市軌道交通中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展基本上是從早期的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)向模數(shù)結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)在的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)演變的過程。但是最終的趨勢必然是全面數(shù)字化,即視頻在前端進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,采用分布式存儲系統(tǒng),模塊化結(jié)構(gòu),完成視頻監(jiān)控任務(wù)。

通過對上海市軌道交通網(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。

城市的軌道建設(shè)不斷地發(fā)展，傳統(tǒng)的運(yùn)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(jìn)行創(chuàng)新，用發(fā)展的眼光去明確網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)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(yùn)營的對策提出了一些建議。

本文對城市軌道交通網(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)，并提出針對軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)系統(tǒng)的安全預(yù)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(jìn)行統(tǒng)計,分析線網(wǎng)的復(fù)雜特性,并提出適合城市軌道交通線網(wǎng)的復(fù)雜特性評價指標(biāo),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(biāo)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(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(dǎo)致傳統(tǒng)的估計模型不能準(zhǔn)確把握客流動態(tài)分布規(guī)律，無法對不確定因素進(jìn)行預(yù)判，降低了估計的準(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)客流的動態(tài)估計方法。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(zhǔn)確估計。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)客流動態(tài)估計的準(zhǔn)確率和效率。

為預(yù)防突發(fā)事件對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的影響,提高應(yīng)變能力、增強(qiáng)運(yùn)營穩(wěn)定性,有必要對其網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行分析。以上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)為實證對象,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(jìn)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(jī)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(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)復(fù)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(dá)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(dá)性影響因素的基礎(chǔ)上,對兩種類型的可達(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)計和實現(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)營將對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(dá)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(dá)性影響因素的基礎(chǔ)上,對網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性計算系統(tǒng)架構(gòu)及實現(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(jìn)和安全管理都十分有利

軌道交通高峰時段乘客滯留站臺已經(jīng)是運(yùn)營管理部門面臨的重大安全問題,考慮到目前運(yùn)能提高空間較小,提出了對相關(guān)車站進(jìn)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(biāo)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(jìn)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(qiáng),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(yùn)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(jìn)行了初步探討和闡述。