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區(qū)域軌道交通運輸組織決策理論及關鍵技術 版權信息
- ISBN：9787030692399
- 條形碼：9787030692399 ; 978-7-03-069239-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
區(qū)域軌道交通運輸組織決策理論及關鍵技術 內容簡介
本書對區(qū)域軌道交通運輸組織決策理論及關鍵技術進行深入的研究，全書共8章。第1章介紹本書研究背景與意義，分析區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸研究現(xiàn)狀、研究內容及關鍵技術。第2章建立基于出行鏈和大數(shù)據(jù)的區(qū)域軌道交通多場景、多維度的客流預測方法。第3章研究乘客出行選擇行為，對區(qū)域軌道交通的客流合理分配。第4章研究區(qū)域軌道交通多方式“點-線-網(wǎng)”的有效承載力耦合機理，構建區(qū)域軌道交通有效承載能力評估體系。第5章研究區(qū)域軌道交通不同方式及樞紐間的運能匹配理論與優(yōu)化技術。第6章研究多制式區(qū)域軌道交通運輸方案編制協(xié)同優(yōu)化理論與技術。第7章建立區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸組織成套理論與優(yōu)化技術。第8章研究區(qū)域軌道交通多制式列車運行圖編制系統(tǒng)設計。
區(qū)域軌道交通運輸組織決策理論及關鍵技術 目錄
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸研究及發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 我國區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.3 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸研究內容及關鍵技術 8
第2章 區(qū)域軌道交通客流預測方法 12
2.1 基于計算圖的多源數(shù)據(jù)融合技術 12
2.1.1 多源交通大數(shù)據(jù)類型 12
2.1.2 多源數(shù)據(jù)融合方法研究 14
2.1.3 基于計算圖的多源數(shù)據(jù)融合 14
2.2 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的短時客流預測方法 19
2.2.1 短時客流預測方法研究現(xiàn)狀分析 19
2.2.2 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的客流預測體系架構 21
2.2.3 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的客流預測模型構建 21
2.2.4 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的客流預測模型求解算法設計 28
2.2.5 案例分析 30
2.3 基于EMD算法的深度學習短期客流預測方法 34
2.3.1 短期客流預測方法研究現(xiàn)狀分析 34
2.3.2 EMD-LSTM組合預測模型構建基礎 35
2.3.3 EMD-LSTM組合預測模型構建 40
2.3.4 精度評價 41
2.3.5 EMD-LSTM組合預測模型案例分析 41
2.4 基于出行鏈理論的區(qū)域軌道交通客流分析 45
2.4.1 基于出行鏈理論的區(qū)域軌道交通客流分析背景 45
2.4.2 區(qū)域軌道交通客流理論基礎 50
2.4.3 基于出行鏈的區(qū)域軌道交通客流分擔率模型建立 52
2.4.4 成渝區(qū)域軌道交通客流分析實例 59
2.5 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘量預測方法 72
2.5.1 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘量預測背景 72
2.5.2 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘特性及換乘行為分析 72
2.5.3 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘量預測研究 75
2.5.4 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘分擔率預測研究 77
2.5.5 成都東鐵路客運樞紐換乘量預測 85
第3章 區(qū)域軌道交通客流分配方法 107
3.1 基于時空網(wǎng)絡的軌道交通客流分配模型 107
3.1.1 軌道交通客流分配研究現(xiàn)狀分析 107
3.1.2 乘客路徑選擇行為分析 108
3.1.3 城市軌道交通出行網(wǎng)絡構建 110
3.1.4 城市軌道交通時空網(wǎng)絡的出行費用分析 112
3.1.5 基于時空服務網(wǎng)絡的城市軌道交通配流模型求解 115
3.1.6 基于配流結果的列車開行方案能力與客流需求匹配評價方法 117
3.1.7 案例分析 123
3.2 基于容量限制的增量加載分配-Logit軌道交通客流分配模型 133
3.2.1 軌道交通動態(tài)客流分配研究現(xiàn)狀分析 133
3.2.2 城市軌道交通時空服務網(wǎng)絡構建 134
3.2.3 城市軌道交通服務網(wǎng)絡的狀態(tài)分析 135
3.2.4 乘客分時段廣義出行費用計算 136
3.2.5 基于容量限制和分批加載的Logit模型與方法 139
3.2.6 案例分析 141
第4章 區(qū)域軌道交通有效承載力計算方法 143
4.1 基于系統(tǒng)動力學的車站與樞紐有效承載力計算 143
4.1.1 系統(tǒng)動力學概述 143
4.1.2 車站與樞紐系統(tǒng)結構分析 143
4.1.3 因果循環(huán)圖邏輯構架 144
4.1.4 系統(tǒng)動力學建模 144
4.2 基于耐受性的線路有效承載力計算 147
4.2.1 線路有效承載力影響因素分析 148
4.2.2 線路有效承載力的一般計算方法 149
4.2.3 基于耐受性的車廂服務水平研究 150
4.3 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力靜態(tài)計算方法 155
4.3.1 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡模型構建 155
4.3.2 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力 158
4.3.3 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力靜態(tài)計算 165
4.4 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力動態(tài)仿真 172
4.4.1 Petri網(wǎng)理論與CPN Tools軟件概述 172
4.4.2 分層著色Petri網(wǎng)模型功能設計與建模 173
4.4.3 分層著色Petri網(wǎng)模型建立與工作流程分析 179
4.4.4 案例分析 184
第5章 區(qū)域軌道交通運能匹配及評價方法 187
5.1 基于多維度的區(qū)域軌道交通運能匹配機理 187
5.1.1 運能匹配影響因素 187
5.1.2 運能匹配要素分析 188
5.1.3 多維度運能匹配原理 191
5.2 基于多維度的區(qū)域軌道交通運能匹配指標體系構建 194
5.2.1 研究現(xiàn)狀 194
5.2.2 基于多維度的區(qū)域軌道交通運能匹配評價指標體系 195
5.3 區(qū)域軌道交通運能匹配基本流程及方法 202
5.3.1 區(qū)域軌道交通運能匹配流程 202
5.3.2 區(qū)域軌道交通運能匹配方法 203
5.3.3 區(qū)域軌道交通運能匹配評價方法 204
5.4 多制式軌道交通網(wǎng)絡耦合協(xié)調度計算 205
5.4.1 研究現(xiàn)狀 205
5.4.2 基于復雜網(wǎng)絡理論的多制式軌道交通網(wǎng)絡構建 207
5.4.3 多制式軌道交通網(wǎng)絡耦合協(xié)調度計算方法 213
5.4.4 重慶多制式軌道交通網(wǎng)絡耦合協(xié)調度分析 216
5.5 區(qū)域軌道交通多制式網(wǎng)絡靜態(tài)結構分析 222
5.5.1 研究現(xiàn)狀 222
5.5.2 區(qū)域軌道交通多制式耦合網(wǎng)絡模型構建 223
5.5.3 多制式耦合網(wǎng)絡特征指標分析 224
5.5.4 基于TOPSIS算法的網(wǎng)絡關鍵車站及區(qū)間識別方法 225
5.5.5 基于網(wǎng)絡魯棒性能實驗的排序驗證 230
5.6 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐多交通方式運能匹配度計算 232
5.6.1 研究現(xiàn)狀 232
5.6.2 區(qū)域軌道交通樞紐運能匹配度計算原則 233
5.6.3 區(qū)域軌道交通樞紐內多種交通方式運能協(xié)調度 234
5.6.4 成都東站多種交通方式運能匹配度計算 235
5.7 區(qū)域軌道交通多制式網(wǎng)絡動態(tài)瓶頸識別方法 242
5.7.1 研究現(xiàn)狀 242
5.7.2 區(qū)域軌道交通多制式網(wǎng)絡動態(tài)瓶頸識別模型 243
5.7.3 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡瓶頸識別案例 247
5.8 區(qū)域軌道交通樞紐瓶頸識別方法 258
5.8.1 研究現(xiàn)狀 258
5.8.2 樞紐動態(tài)瓶頸識別方法 260
5.8.3 沙坪壩站仿真分析 264
第6章 區(qū)域軌道交通列車運輸計劃優(yōu)化方法 277
6.1 基于序參量的多制式軌道交通運輸計劃協(xié)同模式 277
6.1.1 協(xié)同學基本概念 277
6.1.2 基于有序度的區(qū)域軌道交通協(xié)同模式?jīng)Q策模型 277
6.1.3 多制式區(qū)域軌道交通協(xié)同模式算例分析 279
6.2 城市軌道交通網(wǎng)絡列車運行圖協(xié)同優(yōu)化 285
6.2.1 研究問題分析 286
6.2.2 換乘銜接方案研究 287
6.2.3 基于換乘站的網(wǎng)絡列車運行圖協(xié)同優(yōu)化模型 296
6.3 基于區(qū)域軌道交通協(xié)同的鐵路旅客列車開行方案優(yōu)化方法 298
6.3.1 鐵路旅客列車開行方案協(xié)同機制與方法 298
6.3.2 協(xié)同關鍵問題描述與求解思路 302
6.3.3 模型構建基礎 303
6.3.4 列車開行方案優(yōu)化模型構建 304
6.3.5 開行方案模型求解 307
6.4 區(qū)域協(xié)同條件下城市軌道交通首末班車列車運行圖協(xié)同編制 309
6.4.1 區(qū)域協(xié)同條件下城市軌道交通末班車的可達性研究 309
6.4.2 基于時空可達的城市軌道交通末班車時刻表優(yōu)化 320
6.5 過軌運輸開行方案協(xié)同編制方法 329
6.5.1 列車開行方案一體化編制 329
6.5.2 過軌運輸開行方案模型構建 331
6.5.3 算法設計 332
6.5.4 案例分析 333
6.6 區(qū)域軌道交通樞紐列車運行圖優(yōu)化方法 335
6.7 基于應急預案的列車運行圖調整方法 345
6.7.1 基于改進TOPSIS法的城市軌道交通列車運行圖應急調整決策研究 345
6.7.2 基于時刻點平移的城軌運行圖應急調整模型 356
6.7.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的地鐵備用列車開行方案應急決策研究 366
第7章 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸組織優(yōu)化方法 374
7.1 區(qū)域軌道交通跨制式運輸組織演化機理及聯(lián)動機制 374
7.1.1 區(qū)域軌道交通跨制式運輸組織演化機理 374
7.1.2 區(qū)域軌道交通跨制式運輸組織聯(lián)動機制 385
7.2 區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡的構建及評估 389
7.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 390
7.2.2 區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡設計 392
7.2.3 案例分析 404
7.2.4 區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡評估研究 414
7.3 應急條件下區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡配流理論與技術 419
7.3.1 國內外研究現(xiàn)狀 419
7.3.2 多制式軌道交通與擴展建模網(wǎng)絡分析 423
7.3.3 運營中斷情況下軌道交通應急運輸組織概述 428
7.3.4 運營中斷情況下多制式軌道交通列車運行調整方法 432
7.3.5 基于時刻表的多制式軌道交通網(wǎng)絡流量分配模型 434
7.4 區(qū)域軌道交通應急客流協(xié)同疏運模型與方法 444
7.4.1 國內外研究現(xiàn)狀 445
7.4.2 軌道交通應急客流分析 448
7.4.3 協(xié)同疏運模型 456
7.4.4 協(xié)同疏運工作組織策略 468
7.5 區(qū)域軌道交通樞紐換乘優(yōu)化方法 470
7.5.1 國內外研究現(xiàn)狀 470
7.5.2 區(qū)域軌道交通樞紐換乘時間協(xié)同 472
7.5.3 區(qū)域軌道交通樞紐空間流線協(xié)同 482
7.6 區(qū)域軌道交通運力調配優(yōu)化方法 488
7.6.1 區(qū)域軌道交通運力資源調配研究現(xiàn)狀 488
7.6.2 區(qū)域軌道交通運力資源調配模型 491
7.6.3 求解算法 495
7.6.4 案例分析 498
第8章 區(qū)域軌道交通多制式列車運行圖編制系統(tǒng) 507
8.1 系統(tǒng)總體設計 507
8.2 系統(tǒng)功能 508
8.2.1 鐵路列車運行圖編制與調整功能 508
8.2.2 城市軌道交通列車運行圖編制與調整功能 509
8.2.3 多制式列車運行圖協(xié)同編制與調整功能 511
參考文獻 520
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸研究及發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 我國區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.3 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸研究內容及關鍵技術 8
第2章 區(qū)域軌道交通客流預測方法 12
2.1 基于計算圖的多源數(shù)據(jù)融合技術 12
2.1.1 多源交通大數(shù)據(jù)類型 12
2.1.2 多源數(shù)據(jù)融合方法研究 14
2.1.3 基于計算圖的多源數(shù)據(jù)融合 14
2.2 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的短時客流預測方法 19
2.2.1 短時客流預測方法研究現(xiàn)狀分析 19
2.2.2 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的客流預測體系架構 21
2.2.3 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的客流預測模型構建 21
2.2.4 基于多源數(shù)據(jù)融合的Kalman濾波的客流預測模型求解算法設計 28
2.2.5 案例分析 30
2.3 基于EMD算法的深度學習短期客流預測方法 34
2.3.1 短期客流預測方法研究現(xiàn)狀分析 34
2.3.2 EMD-LSTM組合預測模型構建基礎 35
2.3.3 EMD-LSTM組合預測模型構建 40
2.3.4 精度評價 41
2.3.5 EMD-LSTM組合預測模型案例分析 41
2.4 基于出行鏈理論的區(qū)域軌道交通客流分析 45
2.4.1 基于出行鏈理論的區(qū)域軌道交通客流分析背景 45
2.4.2 區(qū)域軌道交通客流理論基礎 50
2.4.3 基于出行鏈的區(qū)域軌道交通客流分擔率模型建立 52
2.4.4 成渝區(qū)域軌道交通客流分析實例 59
2.5 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘量預測方法 72
2.5.1 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘量預測背景 72
2.5.2 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘特性及換乘行為分析 72
2.5.3 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘量預測研究 75
2.5.4 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐換乘分擔率預測研究 77
2.5.5 成都東鐵路客運樞紐換乘量預測 85
第3章 區(qū)域軌道交通客流分配方法 107
3.1 基于時空網(wǎng)絡的軌道交通客流分配模型 107
3.1.1 軌道交通客流分配研究現(xiàn)狀分析 107
3.1.2 乘客路徑選擇行為分析 108
3.1.3 城市軌道交通出行網(wǎng)絡構建 110
3.1.4 城市軌道交通時空網(wǎng)絡的出行費用分析 112
3.1.5 基于時空服務網(wǎng)絡的城市軌道交通配流模型求解 115
3.1.6 基于配流結果的列車開行方案能力與客流需求匹配評價方法 117
3.1.7 案例分析 123
3.2 基于容量限制的增量加載分配-Logit軌道交通客流分配模型 133
3.2.1 軌道交通動態(tài)客流分配研究現(xiàn)狀分析 133
3.2.2 城市軌道交通時空服務網(wǎng)絡構建 134
3.2.3 城市軌道交通服務網(wǎng)絡的狀態(tài)分析 135
3.2.4 乘客分時段廣義出行費用計算 136
3.2.5 基于容量限制和分批加載的Logit模型與方法 139
3.2.6 案例分析 141
第4章 區(qū)域軌道交通有效承載力計算方法 143
4.1 基于系統(tǒng)動力學的車站與樞紐有效承載力計算 143
4.1.1 系統(tǒng)動力學概述 143
4.1.2 車站與樞紐系統(tǒng)結構分析 143
4.1.3 因果循環(huán)圖邏輯構架 144
4.1.4 系統(tǒng)動力學建模 144
4.2 基于耐受性的線路有效承載力計算 147
4.2.1 線路有效承載力影響因素分析 148
4.2.2 線路有效承載力的一般計算方法 149
4.2.3 基于耐受性的車廂服務水平研究 150
4.3 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力靜態(tài)計算方法 155
4.3.1 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡模型構建 155
4.3.2 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力 158
4.3.3 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力靜態(tài)計算 165
4.4 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡有效承載力動態(tài)仿真 172
4.4.1 Petri網(wǎng)理論與CPN Tools軟件概述 172
4.4.2 分層著色Petri網(wǎng)模型功能設計與建模 173
4.4.3 分層著色Petri網(wǎng)模型建立與工作流程分析 179
4.4.4 案例分析 184
第5章 區(qū)域軌道交通運能匹配及評價方法 187
5.1 基于多維度的區(qū)域軌道交通運能匹配機理 187
5.1.1 運能匹配影響因素 187
5.1.2 運能匹配要素分析 188
5.1.3 多維度運能匹配原理 191
5.2 基于多維度的區(qū)域軌道交通運能匹配指標體系構建 194
5.2.1 研究現(xiàn)狀 194
5.2.2 基于多維度的區(qū)域軌道交通運能匹配評價指標體系 195
5.3 區(qū)域軌道交通運能匹配基本流程及方法 202
5.3.1 區(qū)域軌道交通運能匹配流程 202
5.3.2 區(qū)域軌道交通運能匹配方法 203
5.3.3 區(qū)域軌道交通運能匹配評價方法 204
5.4 多制式軌道交通網(wǎng)絡耦合協(xié)調度計算 205
5.4.1 研究現(xiàn)狀 205
5.4.2 基于復雜網(wǎng)絡理論的多制式軌道交通網(wǎng)絡構建 207
5.4.3 多制式軌道交通網(wǎng)絡耦合協(xié)調度計算方法 213
5.4.4 重慶多制式軌道交通網(wǎng)絡耦合協(xié)調度分析 216
5.5 區(qū)域軌道交通多制式網(wǎng)絡靜態(tài)結構分析 222
5.5.1 研究現(xiàn)狀 222
5.5.2 區(qū)域軌道交通多制式耦合網(wǎng)絡模型構建 223
5.5.3 多制式耦合網(wǎng)絡特征指標分析 224
5.5.4 基于TOPSIS算法的網(wǎng)絡關鍵車站及區(qū)間識別方法 225
5.5.5 基于網(wǎng)絡魯棒性能實驗的排序驗證 230
5.6 區(qū)域軌道交通綜合客運樞紐多交通方式運能匹配度計算 232
5.6.1 研究現(xiàn)狀 232
5.6.2 區(qū)域軌道交通樞紐運能匹配度計算原則 233
5.6.3 區(qū)域軌道交通樞紐內多種交通方式運能協(xié)調度 234
5.6.4 成都東站多種交通方式運能匹配度計算 235
5.7 區(qū)域軌道交通多制式網(wǎng)絡動態(tài)瓶頸識別方法 242
5.7.1 研究現(xiàn)狀 242
5.7.2 區(qū)域軌道交通多制式網(wǎng)絡動態(tài)瓶頸識別模型 243
5.7.3 區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡瓶頸識別案例 247
5.8 區(qū)域軌道交通樞紐瓶頸識別方法 258
5.8.1 研究現(xiàn)狀 258
5.8.2 樞紐動態(tài)瓶頸識別方法 260
5.8.3 沙坪壩站仿真分析 264
第6章 區(qū)域軌道交通列車運輸計劃優(yōu)化方法 277
6.1 基于序參量的多制式軌道交通運輸計劃協(xié)同模式 277
6.1.1 協(xié)同學基本概念 277
6.1.2 基于有序度的區(qū)域軌道交通協(xié)同模式?jīng)Q策模型 277
6.1.3 多制式區(qū)域軌道交通協(xié)同模式算例分析 279
6.2 城市軌道交通網(wǎng)絡列車運行圖協(xié)同優(yōu)化 285
6.2.1 研究問題分析 286
6.2.2 換乘銜接方案研究 287
6.2.3 基于換乘站的網(wǎng)絡列車運行圖協(xié)同優(yōu)化模型 296
6.3 基于區(qū)域軌道交通協(xié)同的鐵路旅客列車開行方案優(yōu)化方法 298
6.3.1 鐵路旅客列車開行方案協(xié)同機制與方法 298
6.3.2 協(xié)同關鍵問題描述與求解思路 302
6.3.3 模型構建基礎 303
6.3.4 列車開行方案優(yōu)化模型構建 304
6.3.5 開行方案模型求解 307
6.4 區(qū)域協(xié)同條件下城市軌道交通首末班車列車運行圖協(xié)同編制 309
6.4.1 區(qū)域協(xié)同條件下城市軌道交通末班車的可達性研究 309
6.4.2 基于時空可達的城市軌道交通末班車時刻表優(yōu)化 320
6.5 過軌運輸開行方案協(xié)同編制方法 329
6.5.1 列車開行方案一體化編制 329
6.5.2 過軌運輸開行方案模型構建 331
6.5.3 算法設計 332
6.5.4 案例分析 333
6.6 區(qū)域軌道交通樞紐列車運行圖優(yōu)化方法 335
6.7 基于應急預案的列車運行圖調整方法 345
6.7.1 基于改進TOPSIS法的城市軌道交通列車運行圖應急調整決策研究 345
6.7.2 基于時刻點平移的城軌運行圖應急調整模型 356
6.7.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的地鐵備用列車開行方案應急決策研究 366
第7章 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸組織優(yōu)化方法 374
7.1 區(qū)域軌道交通跨制式運輸組織演化機理及聯(lián)動機制 374
7.1.1 區(qū)域軌道交通跨制式運輸組織演化機理 374
7.1.2 區(qū)域軌道交通跨制式運輸組織聯(lián)動機制 385
7.2 區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡的構建及評估 389
7.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 390
7.2.2 區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡設計 392
7.2.3 案例分析 404
7.2.4 區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡評估研究 414
7.3 應急條件下區(qū)域軌道交通動態(tài)服務網(wǎng)絡配流理論與技術 419
7.3.1 國內外研究現(xiàn)狀 419
7.3.2 多制式軌道交通與擴展建模網(wǎng)絡分析 423
7.3.3 運營中斷情況下軌道交通應急運輸組織概述 428
7.3.4 運營中斷情況下多制式軌道交通列車運行調整方法 432
7.3.5 基于時刻表的多制式軌道交通網(wǎng)絡流量分配模型 434
7.4 區(qū)域軌道交通應急客流協(xié)同疏運模型與方法 444
7.4.1 國內外研究現(xiàn)狀 445
7.4.2 軌道交通應急客流分析 448
7.4.3 協(xié)同疏運模型 456
7.4.4 協(xié)同疏運工作組織策略 468
7.5 區(qū)域軌道交通樞紐換乘優(yōu)化方法 470
7.5.1 國內外研究現(xiàn)狀 470
7.5.2 區(qū)域軌道交通樞紐換乘時間協(xié)同 472
7.5.3 區(qū)域軌道交通樞紐空間流線協(xié)同 482
7.6 區(qū)域軌道交通運力調配優(yōu)化方法 488
7.6.1 區(qū)域軌道交通運力資源調配研究現(xiàn)狀 488
7.6.2 區(qū)域軌道交通運力資源調配模型 491
7.6.3 求解算法 495
7.6.4 案例分析 498
第8章 區(qū)域軌道交通多制式列車運行圖編制系統(tǒng) 507
8.1 系統(tǒng)總體設計 507
8.2 系統(tǒng)功能 508
8.2.1 鐵路列車運行圖編制與調整功能 508
8.2.2 城市軌道交通列車運行圖編制與調整功能 509
8.2.3 多制式列車運行圖協(xié)同編制與調整功能 511
參考文獻 520
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區(qū)域軌道交通運輸組織決策理論及關鍵技術 節(jié)選
第1章 緒 論 城市群，是指在一定的地域范圍內，以一個或多個中心城市為核心，由若干城市所組成的群體。通常，城市群的建設要依托發(fā)達的通信、網(wǎng)絡、交通等基礎設施的協(xié)調發(fā)展。我國正處于城市群建設的快速時期，要全面實施城市群發(fā)展規(guī)劃，必定要將城市發(fā)展規(guī)劃與交通相融合。總體來講，區(qū)域軌道交通系統(tǒng)在城市群發(fā)展中的主要作用有兩個方面：一方面，充分發(fā)揮區(qū)域核心城市全方位的功能輻射作用，帶動群內城市的經(jīng)濟社會發(fā)展；另一方面，為城市群中各城鎮(zhèn)提供軌道交通以便快速聯(lián)系，促進城市群的發(fā)育成長。 1.1 研究背景及意義 目前，我國區(qū)域軌道交通通常包含三個層次：城市軌道交通、市域/城際鐵路、高速/普速鐵路。各種軌道交通方式一般獨立運營，通過物理樞紐相互聯(lián)系，應急情況下進行協(xié)同指揮。即便是北京、上海、廣州和深圳這些一線城市，軌道交通的建設重點也還只局限于中心城市范圍內的地鐵網(wǎng)絡，區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡的建設明顯滯后于城市群的發(fā)展需求。 隨著城市化的快速推進，軌道交通運營模式由單制式相對獨立運營逐步向多方式綜合運營的方向轉變，現(xiàn)有的單制式運營模式已經(jīng)越來越無法適應當前的運輸形勢，區(qū)域軌道交通的協(xié)同發(fā)展也面臨著工程建設、綜合管理、協(xié)同運營等方面的諸多問題。多方式交通一體化協(xié)同運營組織已成為城市群發(fā)育和發(fā)展的客觀形勢，也是發(fā)揮區(qū)域軌道交通整體能力和綜合效益的關鍵，是可以滿足不同區(qū)域范圍、不同功能定位、不同服務標準出行需求的必然選擇。 本書以多方式軌道交通運輸組織業(yè)務分析與數(shù)據(jù)采集處理為基礎，運用數(shù)理統(tǒng)計及數(shù)學建模等研究方法，基于行為學、系統(tǒng)動力學、可靠性、*優(yōu)決策及協(xié)同優(yōu)化理論，以大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)、可視化仿真等相關信息技術為手段，研究基于出行鏈和大數(shù)據(jù)的運輸需求精細化預測，構建“點-線-網(wǎng)”多尺度的有效承載能力評估指標與評估模型，實現(xiàn)運輸需求引導下的運力資源優(yōu)化配置，提出多制式區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡功能和效應*大化的精細化運輸方案協(xié)同編制理論與優(yōu)化技術，*終形成支持聯(lián)程聯(lián)運、樞紐換乘、運力調配、應急協(xié)同、出行擾動等關鍵環(huán)節(jié)的區(qū)域軌道交通智能協(xié)同組織成套理論，研制區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸系統(tǒng)，有助于提高區(qū)域軌道交通協(xié)同運營組織水平，能*大限度提升區(qū)域總體運能、提高服務質量，使區(qū)域軌道交通水平達到新的高度。 1.提升區(qū)域路網(wǎng)總體運輸能力 本書通過研究區(qū)域軌道交通不同方式及樞紐間客流與運能匹配方法，充分運用線網(wǎng)能力，提升客流與運能的匹配度；通過研究基于網(wǎng)絡運能協(xié)調和效能*大化的不同制式區(qū)域軌道交通精細化運輸方案與協(xié)調編制理論和優(yōu)化技術，提升各方式運輸計劃的精準性、魯棒性和協(xié)調性，提升多制式區(qū)域軌道交通復雜網(wǎng)絡整體運能；通過研究區(qū)域軌道交通動態(tài)協(xié)同運輸組織理論，實現(xiàn)多制式運輸組織協(xié)同聯(lián)程聯(lián)運，提高各方式運營組織效率。 2.減少旅客跨制式旅行時間 本書通過研究區(qū)域軌道交通運輸動態(tài)規(guī)劃及調配協(xié)同優(yōu)化方法，形成保障旅客暢通出行的基于時空一體化的區(qū)域軌道交通運能匹配協(xié)調技術，提升客流與運能的匹配性，縮短旅客等待時間；通過研究以區(qū)域軌道交通高效、快捷及無縫換乘為出發(fā)點，從*大限度節(jié)省旅客跨制式旅行時間的目標出發(fā)，結合各種軌道交通制式特征的區(qū)域軌道交通協(xié)同聯(lián)動成套理論與優(yōu)化技術，有效縮短旅客換乘時間；通過研究互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的服務需求感知、資源動態(tài)優(yōu)化配置、智能人性出行輔助等信息服務技術，研發(fā)綜合旅客智能終端，以解決多制式區(qū)域軌道交通系統(tǒng)的智慧出行規(guī)劃及協(xié)同運輸組織銜接問題，有效縮短旅客出行時間。 3.提升區(qū)域軌道交通正點率 本書通過建立安全策略、威脅感知與應急響應、信息服務協(xié)同聯(lián)動的信息安全保障技術體系，以及大數(shù)據(jù)驅動的多制式系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通、需求互聯(lián)、協(xié)同智能的一體化融合機制，研究基于動態(tài)客流、系統(tǒng)狀態(tài)感知的多制式區(qū)域軌道交通精細化運輸方案編制理論優(yōu)化技術，提升多制式區(qū)域軌道交通復雜路網(wǎng)運輸組織的魯棒性和協(xié)調性，實現(xiàn)區(qū)域軌道交通跨制式智能聯(lián)動，實現(xiàn)軌道交通多制式列車運行計劃的動態(tài)智能調整，保障區(qū)域軌道交通的良好運行秩序，確保區(qū)域軌道交通按圖行車，提升區(qū)域軌道交通正點率。 1.2 區(qū)域軌道交通協(xié)同運輸研究及發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀 我國軌道交通受管理模式及技術發(fā)展限制，區(qū)域內各制式間沒有形成聯(lián)動，各自為政、信息割裂的現(xiàn)狀制約著運輸效率和服務質量的提升。以提升多制式軌道交通協(xié)同運輸水平為立足點，打通制式和專業(yè)間信息壁壘，實現(xiàn)區(qū)域軌道交通多制式跨專業(yè)實時智能聯(lián)動，從真正意義上提高區(qū)域軌道交通整體運能和效率具有十分重要的現(xiàn)實意義。 客流量的預測問題一直是軌道交通領域研究的重要課題，它不僅對交通流的實時監(jiān)測預警具有積極作用，也為相關部門制定錯峰出行、交通管制等一系列政策提供有力的技術支持。陳艷艷等(2009)以公交出行鏈各環(huán)節(jié)為邊，通過構建包含不同公交模式的多層次網(wǎng)絡鄰接關系，并對各邊進行平均出行時間及時間可靠度的雙重賦權，建立考慮出行各環(huán)節(jié)時間隨機波動的多模式公交線網(wǎng)；陳俊勵等(2011)結合居民個體出行的選擇過程，將出行時間選擇作為模型的上層，交通制式選擇作為模型的下層，構造居民出行時間和交通方式選擇相互影響的巢式Logit模型；童曉進(2014)對鐵路客流時空分布特征進行了詳細研究，他以客票數(shù)據(jù)為客流載體，深入挖掘武廣鐵路運輸通道客票數(shù)據(jù)中所蘊含的客流時空分布特征；張蟄(2017)從集散設施和設備、客運組織和導向服務等三部分描述了城市軌道交通車站客流集散網(wǎng)絡；Ho等(2006)采用Logit函數(shù)建立多類用戶概率選擇行為模型，并建立了用戶的出行方式劃分和交通流分配的組合模型，*后采用算法進行求解；佟璐等(2014)在分析多層次旅客具有不同的服務時間窗期望、換乘次數(shù)、換乘時間等出行選擇行為基礎上，建立體現(xiàn)旅客時空差異服務需求約束的客流分配模型，提出由時間窗搜索和改進的Dijkstra算法構成的組合算法。實現(xiàn)了在網(wǎng)絡條件下根據(jù)分配權重函數(shù)不同，完成客流時空分配；Sun等(2015)將旅行時間分為列車區(qū)間運行時間、換乘時間和額外時間，在假設旅行時間各時間成分均服從正態(tài)分布的前提下，運用貝葉斯統(tǒng)計方法，以大量的城市軌道交通自動售檢票(automatic fare collection，AFC)系統(tǒng)數(shù)據(jù)樣本修正各時間成分分布的特征參數(shù)和Logit模型參數(shù)的先驗分布，得到特征參數(shù)的后驗分布和貝葉斯置信區(qū)間，并應用于新加坡地鐵的客流分配；李存軍等(2003)基于交通流的統(tǒng)計特點構建了基于小波分析的離散卡爾曼(Kalman)濾波模型，對實時變化的交通流量進行預測。試驗結果表明該方法有效減小了預測誤差。 經(jīng)過多年的發(fā)展，有效承載力已經(jīng)成為當前研究的重要任務，它在探究自然資源承載能力的同時，還進一步關注了人類社會生存發(fā)展的方方面面，將其從自然屬性延伸到社會屬性。Helbing等(2000)深入研究了人群的群集效應等宏觀現(xiàn)象，客流的宏觀現(xiàn)象反映了其在交通區(qū)域的集聚狀態(tài)，是客流關系與區(qū)域承載能力的宏觀表現(xiàn)；Setti等(1994)和Takakuwa等(2003)通過模擬客流在交通車站內的流動，找到車站內客流瓶頸，通過優(yōu)化瓶頸擁堵來提高客流流動的效率。李得偉(2007)建立了車站乘客集散理論體系框架，對軌道交通車站內部設施的使用效率進行計算，并對客流分布理論的基本內容和方法進行詳細論述；胡明偉等(2009)基于社會力模型建立城市軌道交通車站的客流微觀仿真模型，并對客流組織方案進行評價；胡清梅等(2008)對軌道交通樞紐客流承載能力進行計算與評估，實現(xiàn)了對地鐵客流的動態(tài)分析；Morlok等(2004)討論了綜合運輸系統(tǒng)的能力，并把需求作為矢量集，進而提出和的概念，并提議開發(fā)一個綜合運輸系統(tǒng)的數(shù)學模型，模型的目標函數(shù)是綜合交通運輸系統(tǒng)的*大能力，約束條件是各種交通模式、子系統(tǒng)設備能力、可耗資源限制、機車車輛有效性和運輸成本等；何世偉等(2003)在提出鐵路運輸路網(wǎng)系統(tǒng)系列定義總體運輸能力、有效運輸能力和潛在運輸能力這三個新概念的基礎上，以基于短路的鐵路運輸路網(wǎng)系統(tǒng)總體有效運輸能力模型構建和遺傳算法設計為核心，給出了路網(wǎng)運輸能力的計算方法和編程實現(xiàn)方法。 國內外區(qū)域軌道交通樞紐運能協(xié)調研究基礎資料還較缺乏，不夠系統(tǒng)，各交通方式間的協(xié)調模型與方法研究得較少，多是關于鐵路和各種交通方式之間建立起匹配度評價指標，并對指標進行簡單的匹配度運算。Bell(1984)使用一種銜接各種運輸方式的方法，在提升旅客換乘便捷性的同時，也促進了各種運輸方式之間的優(yōu)勢互補；Lee等(1991)利用優(yōu)化各交通方式間松弛時間，來對交通方式換乘進行研究，以期達到提高銜接效率的目的；張星臣(1995)在原有運輸能力的基礎上考慮了運距因素，并將運量、路徑和運能在路網(wǎng)系統(tǒng)的意義下以同一計量單位處理，為路網(wǎng)系統(tǒng)運能問題的深入研究提供了條件。秦國斌(2012)基于模型“零換乘”理念對我國綜合換乘樞紐各種布局模式進行了分析，比較得出不同類型的綜合樞紐*佳布局模式。其次，依據(jù)整體性、相關性、動態(tài)性和調控性等原則，對區(qū)域城際綜合樞紐各交通運輸方式進行運能協(xié)調匹配分析；程明君(2009)研究了帶時變多重交通網(wǎng)絡的聯(lián)盟運輸調度問題。通過建立時間和運輸方式選擇之間的分段函數(shù)來描述時變條件下的多重交通網(wǎng)絡，同時對時變多重交通網(wǎng)絡及其特性進行分析和概括，然后對帶時變多重交通網(wǎng)絡的聯(lián)盟運輸調度問題建立模型，并設計改進的蟻群優(yōu)化算法對模型進行求解。 列車開行方案設計和列車運行圖編制是列車行車組織的關鍵問題，主要是安排列車在軌道上運行的問題，由于列車行車組織是整個區(qū)域軌道交通系統(tǒng)運營的核心問題，該研究吸引了大量學者的研究。陶思宇(2012)等依據(jù)自動控制理論中的反饋控制原理，提出基于客流動態(tài)反饋控制的開行方案調整方法，將現(xiàn)行客運專線旅客列車開行方案客流情況的統(tǒng)計作為調整旅客列車開行方案的依據(jù)；Serafini等(1989)提出周期事件規(guī)劃問題(periodic event scheduling problem，PESP)模型是相關研究的基礎理論，大量的周期性運行圖研究基于該方法進行；Lee等(2009)提出基于四階段的列車時空路徑分配和調度求解方法。在開行方案協(xié)調方面，楊柳燕(2016)研究了高速鐵路運營前期和后期兩個階段蘭新高鐵和既有線的客流合理分工方案，建立Logit模型，將蘭新運輸通道內的客流合理地分配到蘭新高鐵和既有線上，結合旅客列車的開行區(qū)段、種類、數(shù)量，建立了適合蘭新通道的旅客列車開行的多目標0-1規(guī)劃停站方案模型，確定不同時期蘭新高鐵和既有線的列車開行方案；姚金孌(2010)針對不同區(qū)域客流性質特點，在經(jīng)濟區(qū)和交通圈劃分方法的基礎上，將京滬沿線區(qū)域劃分為五個區(qū)，結合客運站等級、機車設備、線路條件、區(qū)域客流性質等因素，確定擬運行列車區(qū)段，*終對開行列車種類和開行數(shù)量等相關問題進行探討。在列車運行圖的編制方面，郭富娥等(2000)論述了在我國高速鐵路運營初期，高、中速列車混行的條件下，合理銜接高速線與既有線列車運行圖的高速鐵路列車運行圖的編制方法和編制步驟；陳慧(2008)分析了我國客運專線跨線運輸列車運行圖銜接類型和銜接方式，從旅客服務質量、運行圖技術指標、天窗銜接合理性及運行圖能力適應性四方面對跨線運輸列車運行圖銜接方案進行評價。在軌道交通開行時刻表方面，Shrivastava等(2006)利用遺傳算法優(yōu)化接運公交線網(wǎng)，根據(jù)市郊鐵路的運營時刻表優(yōu)化接運公交線路的發(fā)車頻率，生成各條線路的時刻表；孫楊等(2001)研究彈性需求下的接運公交網(wǎng)絡設計問題，基于城市軌道交通時刻表方案協(xié)同優(yōu)化接運公交線網(wǎng)和時刻表。 對于系統(tǒng)間協(xié)同演化的研究，國內外很多學者都做了大量的工作。但研究對象一般集中于交通運輸系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)適應性的演化(王占中等，2011)、交通運輸系統(tǒng)間協(xié)同發(fā)展理論(張生瑞等，2007)、鐵路或城市軌道交通拓撲網(wǎng)絡演化特征(Wang et al.，2009；李子木
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