网络化城市轨道交通末班车时段时刻表编制方法研究

摘要

城市轨道交通是城市通勤交通的主要承担者，大众出行的主要载体，城市功能正常运转的重要支撑。目前，各大城市的轨道交通系统已从单一线路发展成为纵横交错的轨道交通网络。网络化运营条件下如何统筹协调、综合编制全运输网络内的末班车时刻表，使其既能满足乘客的出行需求又兼顾运营企业的经济效益，成为亟待解决的关键问题之一。
　　本文综合了国内外相关学者的研究成果，在充分分析网络化运营条件下末班车时段（指晚高峰之后某一时刻到运营结束的这一时期）特性基础上，对网络化条件下城市轨道交通末班车时刻表编制问题展开深入研究，提出相应的理论原则以及方法措施。具体研究内容如下:
　　首先，对当前国内具有代表性的城市轨道交通系统末班车时刻表编制现状进行调研，梳理代表性的编制方法，探讨它们的适用性和优缺点。在此基础上，对末班车时段的客流需求特性、运营组织特性以及换乘衔接过程进行深入的剖析，研究末班车时刻表编制的关键影响因素。
　　接着，根据城市轨道交通的特点，提出简化的路网拓扑建模方法。在综合已有模型的基础上，提出末班车时刻表编制一般模型，该模型以“换乘客流量最大”为目标，协调优化路网中各线路最后一列车之间的换乘衔接时序。进一步，由于晚高峰之后到运营结束的这一时期具有客流稀疏、列车发车间隔大、乘客换乘等待时间长等特点，若在编制时刻表时未综合考虑企业运营收益和乘客换乘成本等因素，则会导致时刻表编制效果不理想。文中基于此提出末班车时段时刻表编制模型，该模型不再局限于对各线路最后一列车的优化，而是协调编制路网中各线路在末班车时段内所有列车的运行计划，以达到时段综合最优的目的。
　　然后，基于文中提出的两个末班车时刻表编制模型的特点与难点，分别设计遗传算法以及遗传模拟退火算法对模型进行求解。在阐释遗传算法和模拟退火算法基本原理的基础上，对算法的实现流程与操作步骤进行详细说明。
　　最后，以某城市轨道交通实际路网数据和客流数据为输入，设计中小型路网实例，分别采用GAMS、遗传算法和遗传模拟退火算法对两个模型进行求解，验证模型和算法的有效性，对比分析模型之间的差异与优劣。以某城市轨道交通系统为背景，设计大规模路网案例，验证模型在大规模条件下的适用性和算法的求解效率，同时为网络化条件下城市轨道交通末班车时刻表编制提供有意义的参考。

目录

声明

致谢

摘要

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 列车运行图编制

1．2．2 换乘衔接优化

1．2．3 末班车时刻表编制

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 城市轨道交通末班车时段相关问题分析

2．1 大型城市地铁未班车时刻表现状

2．1．1 北京地铁末班车时刻表现状

2．1．2 深圳地铁末班车时刻表现状

2．2 城市轨道交通末班车时段特性分析

2．2．1 末班车时段客流需求特性分析

2．2．2 末班车时段运营组织特性分析

2．2．3 末班车时段换乘衔接过程分析

3 网络化末班车时刻表编制模型

3．1 城市轨道交通路网拓扑建模

3．2 末班车时刻表编制一般模型

3．2．1 问题描述

3．2．2 模型前提与假设

3．2．3 模型符号说明

3．2．4 模型构建

3．3 末班车时段时刻表编制模型

3．3．2 模型前提与假设

3．3．3 模型符号说明

3．3．4 模型构建

4 末班车时刻表编制算法研究

4．1 算法基本原理

4．1．1 遗传算法

4．1．2 模拟退火算法

4．2 末班车时刻表编制模型遗传算法设计

4．2．1 一般模型遗传算法设计

4．2．2 时段模型遗传算法设计

4．3 末班车时刻表编制模型遗传模拟退火算法设计

4．3．1 模拟退火算子

4．3．2 算法流程设计

4．3．3 关键参数的确定

5 案例分析

5．1 中小型路网实例分析

5．1．1 案例概况

5．1．2 一般模型求解结果

5．1．3 时段模型求解结果

5．1．4 结果分析

5．2 大型路网案例分析

5．2．1 案例概况

5．2．2 一般模型求解结果

5．2．3 时段模型求解结果

5．2．4 结果分析

6．1 主要工作及结论

6．2 研究展望

参考文献

附录

索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集