[發(fā)明專利]一種城市軌道交通時刻表優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用框架

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410459677.1
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104200286B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寧;汪林;邵家玉
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳琛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種城市軌道交通時刻表優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用框架，屬于城市軌道交通智能化技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著城市軌道交通的迅猛發(fā)展，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、輸送客流量日益增大。城市軌道交通系統(tǒng)能否正常、高效地運(yùn)營，不僅取決于軌道和車輛等基礎(chǔ)設(shè)施條件，更有賴于運(yùn)營管理及其技術(shù)手段的先進(jìn)性。而列車時刻表作為軌道交通運(yùn)營管理的核心、乘客與運(yùn)營公司銜接的紐帶，其優(yōu)化技術(shù)研究也日益受到重視。

城市軌道交通屬于城市公共交通范疇，與道路公共交通頗有相似之處。因此，國內(nèi)外學(xué)者通常借鑒道路公交調(diào)度優(yōu)化的研究方法對軌道交通時刻表優(yōu)化問題進(jìn)行研究。由于道路公交并非封閉的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，難以全面、精確地對實(shí)時客流數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，道路公交調(diào)度模型通常是基于某種假定的客流到達(dá)規(guī)律(如符合均勻分布、泊松分布等)來計(jì)算統(tǒng)計(jì)時段內(nèi)的上車人數(shù)；下車人數(shù)同樣需要根據(jù)某種事先約定的下車方案(如正比于車內(nèi)實(shí)時乘客數(shù)等)來確定。現(xiàn)有的軌道交通時刻表優(yōu)化研究大多沿用了此類方法，也取得了一些研究成果。近年來，隨著軌道交通自動售檢票系統(tǒng)(Automatic Fare Collection,AFC)的普遍采用，乘客交易信息的全面采集和客流特征的準(zhǔn)確提取成為可能，這也為基于實(shí)際客流需求的調(diào)度模型構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。

時刻表優(yōu)化技術(shù)是城市軌道交通運(yùn)營管理所涉及的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其實(shí)施好壞直接影響到軌道交通運(yùn)營的各個環(huán)節(jié)。能夠依據(jù)實(shí)時客流信息、靈活改變列車運(yùn)行方式的時刻表動態(tài)優(yōu)化技術(shù)是列車時刻表優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展方向，不過由于現(xiàn)有技術(shù)手段的限制，通常的時刻表優(yōu)化方法是借助分析歷史客流數(shù)據(jù)來指導(dǎo)當(dāng)前運(yùn)營調(diào)度安排。目前，相關(guān)研究主要集中在以優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為導(dǎo)向的調(diào)度模型建立以及求解算法設(shè)計(jì)兩方面，且多為借鑒道路交通調(diào)度優(yōu)化的相關(guān)成果，忽略了對軌道交通歷史交易信息的深入挖掘，尚未形成軌道交通時刻表優(yōu)化技術(shù)體系框架。有鑒于此，為提高城市軌道交通運(yùn)營管理水平、最大限度地發(fā)揮其骨干作用，迫切需要一種面向客流需求的軌道交通時刻表優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用框架，以系統(tǒng)地解決實(shí)際運(yùn)營過程中發(fā)車時刻表的優(yōu)化調(diào)整問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對當(dāng)前城市軌道交通實(shí)際運(yùn)營過程中，列車時刻表的優(yōu)化調(diào)整主要依靠調(diào)度人員經(jīng)驗(yàn)、缺乏理論依據(jù)等問題，本發(fā)明提出了一種基于歷史客流數(shù)據(jù)的時刻表優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用框架，并對其核心模塊及功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了具體的闡述，以期為城市軌道交通運(yùn)營調(diào)度提供參考。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種城市軌道交通時刻表優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用框架，包括如下功能模塊：

(1)客流數(shù)據(jù)提取及預(yù)處理模塊

所述客流數(shù)據(jù)提取及預(yù)處理模塊以城市軌道交通AFC系統(tǒng)采集的歷史上某線路在一個完整運(yùn)營日內(nèi)的所有乘客交易記錄作為模塊輸入，得到某一開行方向的有效乘客交易信息。

(2)站間客流分配律提取模塊

該模塊的主要功能是根據(jù)不同時段內(nèi)軌道交通進(jìn)站客流在出站站點(diǎn)間分布規(guī)律的差異，將一個完整的運(yùn)營日劃分為若干個前后相繼的運(yùn)營時段，并確定各運(yùn)營時段的站間客流分配規(guī)律。其實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)如下：

①以客流數(shù)據(jù)提取及預(yù)處理模塊提供的有效乘客交易信息作為模塊輸入，計(jì)算單位時間間隔ΔT內(nèi)站間客流OD分配矩陣序列S：{s₁,s₂,...,s_k,...}，其中(s_k)_ij表示對應(yīng)時間間隔內(nèi)從第i站進(jìn)站的乘客在第j站出站的分配率；

②根據(jù)單位時間間隔內(nèi)站間客流OD分配矩陣的相似性，采取多維有序樣本聚類分析方法將運(yùn)營日全天劃分為K個統(tǒng)計(jì)時段，并確定各時段對應(yīng)的站間客流OD分配矩陣A_k，其中k＝1,2,…,K；K為劃分的運(yùn)營時段數(shù)；(A_k)_ij表示第k統(tǒng)計(jì)時間段內(nèi)從第i站進(jìn)站的乘客在第j站出站的分配率。

(3)站臺乘客到達(dá)率提取模塊

該模塊的主要功能是構(gòu)建乘客通過閘機(jī)進(jìn)站的到達(dá)率函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上考慮乘客站內(nèi)走行時間的影響，提取乘客到達(dá)站臺的規(guī)律。其實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)如下：