本文關(guān)鍵詞：城軌路網(wǎng)客流模態(tài)建模及其演化機理研究　出處：《北京交通大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：客流的時空分布是影響城市軌道交通路網(wǎng)高效、安全運營的關(guān)鍵要素之一,是線路運營計劃制定的重要依據(jù)。面向城市軌道交通路網(wǎng),從客流時空分布分析車站、線路、路網(wǎng)客流群體行為與客流狀態(tài)演變機理并提出相應的調(diào)控措施,對實現(xiàn)路網(wǎng)線路的高效協(xié)同運營、提高路網(wǎng)運輸效率、服務質(zhì)量和保障運營安全具有重要的理論意義。為此本論文在分析構(gòu)建城市軌道交通網(wǎng)絡拓撲模型的基礎上,研究建立了面向車站(微觀)、線路(中觀)和路網(wǎng)(宏觀)的不同層級的城市軌道交通客流模態(tài)集;基于場論的城軌路網(wǎng)客流空間關(guān)聯(lián)吸引特征及建模方法與相關(guān)參數(shù)的計算方法;面向不同運營場景(常態(tài)運營與列車延誤運營)的路網(wǎng)客流模態(tài)演化機理與分析模型,并結(jié)合實際運營數(shù)據(jù)進行了計算與模型驗證。主要內(nèi)容如下:(1)形成了基于系統(tǒng)動力學的城市軌道交通車站客流模態(tài)計算方法與控制策略利用車站系統(tǒng)的站廳客流、站臺客流、中間設施(通道、樓梯等)客流擁擠度等關(guān)鍵變量,分析設施客流之間的非線性作用關(guān)系,建立城市軌道交通車站內(nèi)部設施客流演化數(shù)學模型,給出模型的解析解,分析并推導了平衡點的存在性和達到穩(wěn)定的條件。從系統(tǒng)行為的角度構(gòu)建城市軌道交通車站客流狀態(tài)模態(tài)集,并給出了模態(tài)轉(zhuǎn)移閾值條件。數(shù)值仿真發(fā)現(xiàn),當進站量值超過閾值A0,且上下車客流差大于△c0時,車站客流朝向模態(tài)Ⅲ級趨勢發(fā)展,進入高負荷運營狀態(tài)。(2)提出了基于增益型加權(quán)融合算子的城市軌道交通線路客流模態(tài)計算方法結(jié)合區(qū)段客流,車站客流,線路拓撲,列車運行狀況以及本線與他線的協(xié)調(diào)客流,構(gòu)建了雙層客流模態(tài)影響因子集,其中每個客流模態(tài)影響因子由不同的客流測度來表征,并對每個客流測度給出閾值。提出了基于增益型加權(quán)融合算子的線路客流模態(tài)計算與分級方法,形成了線路客流模態(tài)集;采用逐層聚合的方式求解線路客流模態(tài)值,依據(jù)各層因子閾值確定了不同模態(tài)間的躍遷臨界點閾值。(3)提出了基于場論的城市軌道交通路網(wǎng)車站客流空間關(guān)聯(lián)吸引特性建模方法針對城市軌道交通網(wǎng)絡化運營路網(wǎng)客流空間關(guān)聯(lián)吸引特性的復雜問題,首次引入客流引力場的概念,研究了路網(wǎng)客流分布與流動的內(nèi)在特性和運行機理,建立客流引力場特征量(包括場強、勢能函數(shù))的計算方法,從客流集散與路網(wǎng)拓撲角度量化城軌車站間客流吸引潛力。提出最優(yōu)路徑介數(shù)的計算方法,并基于OD數(shù)據(jù)與斷面客流量數(shù)據(jù)驗證可知κ = 1.531時模型效果最優(yōu)�；趶突疗丈角蠼鈩菽芎瘮�(shù)的計算公式;采用隨機過程方法利用期望值來量化乘客下車行為對客流源點勢能造成的影響。最后以北京地鐵10號線為例,對模型進行了驗證。(4)建立了常態(tài)運營條件下的城市軌道交通路網(wǎng)客流模態(tài)及演化模型建立了路網(wǎng)運營條件下的客流交換模型,鑒于上下車客流數(shù)據(jù)獲取比較困難,本文基于客流場強的計算公式來估算客流交換模型中的下車客流比例參數(shù)。構(gòu)建基于元胞自動機的客流動態(tài)演化模型,研究路網(wǎng)客流的動態(tài)傳播與演變規(guī)律。以北京市部分城市軌道交通路網(wǎng)為例,通過調(diào)整上車客流比例參數(shù)ω,驗證了不同時刻的路網(wǎng)客流物理模態(tài)特征。(5)建立了列車延誤運營條件下的城市軌道交通路網(wǎng)客流模態(tài)及演化模型為描述路網(wǎng)整體客流負荷狀態(tài),綜合考慮網(wǎng)絡節(jié)點和邊的拓撲屬性與流吞吐量,提出負載的計算公式,提出基于負載熵測度的路網(wǎng)客流模態(tài)表征方法。考慮最優(yōu)路徑節(jié)點介數(shù),線路實際運輸能力函數(shù)等參數(shù),提出完好節(jié)點分配得到的負載增量△Li的計算方法,建立列車延誤運營下的城市軌道交通路網(wǎng)客流模態(tài)演化模型,描述路網(wǎng)客流不同模態(tài)之間的躍遷。結(jié)果表明:列車延誤運營條件下,不同時刻(7:30-9:25)由路網(wǎng)客流模態(tài)演化模型得到的模態(tài)仿真結(jié)果與實際客流情況具有一致性。三次典型的模態(tài)躍遷分別發(fā)生在07:50→07:55,07:55→08:00,08:55→09:00,躍遷發(fā)生的時間與故障發(fā)生后的響應時間,以及相關(guān)部門在不同階段采取的措施時間具有較高的匹配性。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U293.13

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本文編號：1331132