城市轨道交通末班车时刻表协调优化方法研究

摘要

随着各个城市轨道交通线路数量的增加，逐步形成城市轨道交通网络，原先的以单线模式对轨道交通线路进行运营组织难以适应网络化运营需求。末班车换乘衔接是网络化运营的重要组成部分，对末班车发车时刻进行协调，实现各线路末班车在换乘站的整体合理衔接具有重要意义。
　　本文在网络运营条件下，以城市轨道交通网络线路间的末班车换乘衔接为研究内容。以换乘衔接客流量最大为目标，同时考虑特定换乘方向约束，建立网络末班车时刻表衔接模型;同时通过延长末班车的停站时间，增加网络末班车可达性，实现末班车双向换乘，建立网络末班车时刻表优化模型。针对模型，设计遗传算法对其进行求解。
　　首先，对换乘站客流特征进行了分析，并对末班车客流及乘客行为与常规时段的客流特征进行比较。针对末班车乘客特点，末班车换乘走行时间应考虑大部分乘客的换乘需要。按照线路布局分类的换乘站，分析了各类型换乘站的末班车衔接条件，证明了两列末班车涉及的两个衔接关系在停站时间不延长的情况下不能同时实现等结论。
　　其次，建立以全网衔接最多的末班车换乘需求量为目标，并考虑特定换乘方向的网络末班车时刻表衔接模型，针对模型，设计遗传算法对其进行求解。同时将特定换乘方向约束转化为对发车时间域约束，从而提高算法的计算速度。针对多个换乘方向约束下，提出利用增加虚拟需求值得方式进行求解。在衔接模型的基础上，提出延长停站时间的方案以实现双向换乘从而提高网络可达性，对停站时间延长值及适用条件进行分析，并建立网络末班车时刻表衔接优化模型。
　　最后，基于3条线路组成的网络，对无换乘方向约束、单方向约束、多方向约束、停站时间延长四种情况进行了求解计算。原始列车时刻表只能衔接19个换乘方向实现610人换乘;无换乘方向约束情况得到的解可衔接20个换乘方向并实现906人换乘;设定特定换乘方向时可衔接20个换乘方向并实现858人;在换乘站S2，L1与L5的末班车停站时间分别4分钟和3分钟，会在L1与L5的末班车间实现双向换乘并衔接客流量964人。本文设计的末班车时刻表衔接和优化模型及遗传算法对换乘站末班车的衔接优化是有效的，具有一定的实用性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

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 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 国内外研究现状总结

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 换乘站客流特征及换乘流线效率分析

2．1 换乘站分类

2．2 换乘站客流特征分析

2．2．1 换乘站客流特性

2．2．2 换乘乘客行为特征

2．3 换乘流线效率分析

2．3．1 换乘流线

2．3．2 影响因素分析

2．3．3 换乘效率计算方法

2．3．4 末班车换乘走行时间

2．4 本章小结

3 换乘站线路衔接过程分析

3．1 换乘站换乘客流与列车流到发时序关系

3．2 换乘站末班车换乘衔接过程分析

3．2．1 换乘等待时间与换乘冗余时间的异同

3．2．2 不同类型换乘站末班车衔接过程分析

3．2．3 换乘站末班车双向衔接失败条件

3．3 本章小结

4 基于特定换乘方向约束的网络末班车时刻表衔接

4．1 网络末班车时刻表衔接模型

4．1．1 问题描述

4．1．2 换乘站内线路间换乘过程分析

4．1．3 同一换乘站线路间衔接约束

4．1．4 多个特定换乘方向衔接约束

4．1．5 模型构建

4．2 算法设计

4．2．1 解空间分析

4．2．2 遗传算法

4．2．1 算法步骤

4．3 本章小结

5 基于停站时间延长的网络末班车时刻表优化

5．1 网络末班车时刻表优化模型

5．1．1 建模思路

5．1．2 停站时间延长值分析

5．1．3 延长停站时间适用条件

5．1．4 停站时间延长方案

5．1．5 模型构建

5．2 算法设计

5．2．1 模型分析

5．2．2 求解步骤

5．3 本章小结

6 算例分析

6．1 算例数据及相关参数

6．2 算法实现及结果分析

6．2．1 无换乘方向约束

6．2．2 单个换乘方向约束

6．2．3 多个换乘方向约束

6．2．4 停站时间延长

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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