基于车站分级的城市轨道交通快慢车停站方案优化研究

摘要

城市发展形态的不断演进，空间结构的不断延伸，使之与远郊地区拓建形成卫星城镇，城市由单一中心转变为多中心组团式的大都市布局。卫星城与中心区衔接走廊交通需求不断增大，出行时空分布更加多样化，卫星城的转变态势对城市轨道交通的发展提出新的需求，即要求其所提供的服务能力不仅要“大”，更为重要的是其所提供的服务速度要“快”，城轨不仅为了解决城市中心大运量，高密度行车的交通拥堵问题，而且也解决了市郊间中运量、长距离交通便捷问题。因此，快慢车组合运营作为城市轨道交通更快的服务于居民出行的更好路径，成为了当前其相关研究的重要方向。本文基于国内外快慢车组合运营理论与应用分析，以车站分级为运营优化基础，主要所做工作及研究结论如下：
　　1.对快慢车组合方案相关问题进行了综述，对其概念、实施后的优缺点以及效益进行了详细说明；接着结合基于我国城市形态发展的城轨发展演进趋势，对快慢车组合运营的必要性及可行性进行了深入分析；最后，对影响快慢车组合运营的停站时间、起停附加时分、行车间隔、快慢开行结构、越行等关键因素进行了分析与阐述。
　　2.在对既有车站分级研究分析的基础上，建立了车站分级的主要属性，其构成主要包括高峰小时乘降量、换乘衔接方向数、公共区位、疏散能力、复杂网络指标等5项；接着选取了确定重要型多属性消错决策方法作为本文车站分级的模型，并对其进行车站分级时的具体实施流程做了简要介绍，即数据资料分析→分级属性错误值计算→分级属性错误损失极限值计算→错误损失序列确定→车站分级集结值计算→基于SPSS聚类分析的车站分级等6个步骤。
　　3.根据车站分级结果，以及重点分析列车快慢组合运行效果即出行时间节省与企业收益的提升，以快车停站序列及快慢车开行次数作为决策变量，以全线旅客总体出行时间节省最多及企业收益最大化目标，并考虑各等级车站停站惩罚系数，以开行快车条件、快慢车满载、快慢客流协调性、旅客直达、通过能力等为约束建立了快车停站序列优化的多目标规划模型，并采用混合遗传退火算法求解模型。
　　4.以某市轨道交通X号线为对象进行了车站分级与停站方案优化的算例分析，算例结果表明：
　　①相比未对车站分级的快慢车组合优化结果，本文优化方案可100％覆盖重要车站，此外，由于考虑车站分级的快慢车停站方案考虑了车站的技术基础条件其在网络中的功能，因此更加有利于从实际出发以及路网出发去指导快慢车组合运营的具体实施；而在目标函数方面，相比不考虑车站分级，虽然引起一定程度的旅客出行总时间增加，
　　但由于降低了企业成本，因此也带来了较多的企业收益的增加。
　　②根据票价灵敏度分析，当快车旅客票价由0.25元不断增至0.5元时，适应度值先增加后降低；企业收益先增加后降低，这是因为当票价初步增长时，由于快车在保持一定客流的基础上部分增加了企业票价收入，而随着票价的再上升，由于快车客流的快速流失，企业收益再次降低，并确定本线路最优结果建议的快车票价率为0.30；旅客总出行时间则表现为持续增长，主要是由于快车的客流转至慢车出行所导致；客流协调性系数则先降低后增加，主要是由于随着票价的不断上升，快车客流先是降低到其适合承载量，客流协调性系数降低，接着随着票价增长客流不断流失，从而使得慢车承载客流较高，客流协调性系数再次增大。因此，在快慢车组合运营实际中，根据线路客流协调性情况，可采用快车票价的经济杠杆作用对其进行一定程度上的客流调控，以实现快慢车客流与能力的均衡性。

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英文摘要

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1 绪论

1.1 问题提出

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

2 快慢车组合运营组织方法

2.1 快慢车组合方案综述

2.2 快慢车组合模式选取的必要性及可行性分析

2.3 快慢车组合方案影响因素分析

2.4 本章小结

3 城轨车站分级方法

3.1 车站分级属性

3.2 车站分级方法构建

3.3本章小结

4快慢车组合停站方案优化模型

4.1问题描述

4.2 优化模型

4.3 模型求解

4.4 本章小结

5 算例分析

5.1 线路概况

5.2 车站分级

5.3 停站方案生成

5.4 本章小结

结论与展望

致谢

参 考 文 献

攻读学位期间的研究成果