[發明專利]用于測量和最小化城軌網絡脆弱性的方法

有效

• 申請號: 202210016545.6
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN115017654B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 劉杰;何明衛;占曙光;帥春燕;劉陽;石莊斌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06F111/04
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

本發明涉及城市軌道交通技術領域，具體地說，涉及一種用于測量和最小化城市軌道交通網絡脆弱性的方法，其包括以下步驟：(1)構造城軌網絡和定義乘客可接受的出行路徑；(2)評估城軌網絡服務性能；(3)評估脆弱性；(4)通過最佳順序在車站增設折返軌道以最小化城軌網絡的脆弱性。本發明能較佳地測量和最小化城軌網絡脆弱性，其可通過軟件編程簡易實現。

技術領域

本發明涉及城市軌道交通技術領域，具體地說，涉及一種用于測量和最小化城市軌道交通網絡(簡稱：城軌網絡)脆弱性的方法。

背景技術

城市軌道交通因其速度快、容量大、低碳節能等優點迅速成為大城市最重要的公共交通方式之一。城市軌道交通在公共交通運輸中發揮了重要作用，同時也意味著由于運營事故、自然災害或設備故障導致的網絡中斷會造成重大的社會和經濟影響。因此，測量和減少網絡中斷對系統服務性能的負面影響對于保障城市軌道交通正常運營和提升乘客服務質量至關重要。

現有研究多基于網絡連通性和網絡的拓撲結構來測量城軌網絡的脆弱性，并且嚴重忽略了折返軌道提供的折返功能在網絡中斷情況下發揮的重要作用。現有研究評估了中斷情況下，網絡結構和網絡特性的變化。然而，城軌網絡的基本功能是運送乘客，軌道運營商也關注于提高城軌網絡的服務質量和乘客滿意度。因此，有必要考慮折返軌道在網絡中斷情況下的作用，從乘客出行服務的角度來研究城軌網絡的脆弱性。

發明內容

本發明的內容是提供一種用于測量和最小化城軌網絡脆弱性的方法，其能夠評估折返區間集中斷導致網絡服務性能惡化的程度，從而評估城軌網絡的脆弱性。

根據本發明的一種用于測量和最小化城軌網絡脆弱性的方法，其包括以下步驟：

(1)構建城軌網絡和定義乘客可接受的出行路徑；

(2)評估城軌網絡服務性能；

(3)評估脆弱性；

(4)通過最佳順序在車站增設折返軌道以最小化城軌網絡的脆弱性。

作為優選，步驟(1)中，構建城軌網絡和定義乘客可接受的出行路徑，包括：

構造城軌網絡時，城軌網絡被表示為一個有向的加權圖G＝(N_Net,E_Net)，N_Net和E_Net分別為城軌網絡的車站集和區間集；未設置折返軌道且滿足增設折返軌道條件的非折返車站集合為N,增設折返軌道的b個非折返車站集合為δ_b,b是介于0和|N|之間的整數；b＝0表示不在任何車站增設折返軌道；|N|是車站集合N中的車站數目；不在任何車站增設折返軌道時和為車站集合δ_b增設折返軌道后，網絡中相鄰兩個折返站之間的折返區間集合分別為和

乘客在車站OD對之間會選擇加權出行時間低于其可接受時間的可接受路徑出行；同時，不同出行目的乘客的可接受出行時間也不同，OD對之間具有不同出行目的乘客的可接受出行路徑由公式(1)和(2)確定：

其中是從車站o到d的路徑m；是出行目的為a的乘客從o站到d站出行時的可接受路徑集；是從o站到d站的路徑m上包含換乘懲罰時間的加權出行時間，采用公式(2)計算；表示出行目的為a的乘客從o站到d站出行時的可接受出行時間；λ_a是出行目的為a的乘客的容忍系數；是從o站到d站的最短加權出行時間；和分別是在路徑m上的等待時間、換乘步行時間、車內時間以及換乘次數；β是換乘懲罰系數，用于將換乘次數轉換為換乘懲罰時間。

作為優選，步驟(2)中，評估城軌網絡的服務性能，包括：

(2.1)計算網絡正常運行時，乘客的總出行次數、平均每位乘客的出行時間和平均每位乘客的換乘次數；