基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法
【专利摘要】本发明涉及基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法，基于地铁客流需求和乘客出行费用的时效特征，对乘客出行时空网络构建的城市地铁动态客流进行分配。本发明以地铁空间网络为基础，结合列车运行时刻表信息，将地铁物理站点进行时间和空间上的扩展，并根据最短路径搜索算法得出时空网络各个站点之间的最小费用路径。本发明这种动态客流分配方法能满足用户平衡准则，使得乘客的出行时空路径更接近实际。
【专利说明】基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法。
【背景技术】
[0002]随着我国一些城市地铁网络的逐步扩建，地铁客流的快速增长以及乘客路径选择行为的不确定性，将对城市地铁的运营管理提出更高要求。另一方面，我国城市地铁将以渐进形式由不同的投资主体投资建设并进行运营。例如，北京地铁4号线和大兴线的投资运营方为北京京港地铁有限公司，而其他线路的运营方则为北京地铁运营有限公司，这标志着我国城市地铁进入了 “多运营商、多线路”网络一体化运营时代。
[0003]目前，我国城市地铁采用自动售检票系统对地铁乘客进行出行管理，通过该系统，可准确记录乘客的进网信息和出网信息，进而可得到城市地铁网络的O-D数据。然而，我国城市地铁均采用不同线路间“一票换乘”的无缝站内换乘模式，无法获取乘客的换乘信息和路径信息。随着地铁网络的不断扩大，乘客在地铁出行中的路径选择的范围也越来越大。在这种条件下，准确地把握地铁乘客的路径选择和换乘选择行为，并科学地计算客流需求在地铁网络上的时空分布，对于城市地铁“多运营商、多线路”网络一体化运营管理具有重要意义。
[0004]已有的城市地铁网络客流分配方法借鉴了城市道路网络的静态配流方法，尽管有的方法考虑了地铁出行的特点，在路径费用中加入乘车时间、换乘时间和换乘次数等因素，基于传统的Logit模型设计城市地铁客流分配方法。然而，现有方法缺乏对城市地铁网络客流动态特征的分析，使得计算效果难以应用到实际的地铁网络运营和管理中。例如，现有方法没有考虑地铁客流需求的时效性，也没有考虑出行费用的动态特征。因此，采用现有方法所得到的配流结果只是客流需求在地铁网络上的空间分布，而无法得到客流需求在地铁网络上的时间分布。同时，已有的方法没有考虑地铁列车运输能力的约束以及乘客在出行中的拥挤因素，使得计算结果和实际偏差较大。
【发明内容】
[0005]为解决以上现有技术的不足，本发明综合考虑了地铁客流需求和乘客出行费用的时效特征，提供一种基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来实现:
[0007]基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法，该分配方法包括如下步骤:
[0008]步骤1:对物理站点在时间轴上进行扩展，根据列车发车时刻表，对所有经过该物理站点的所有线路的各个车次，对到站时点和离站时点分别用扩展节点表示；
[0009]步骤2:将同一物理节点上的同一线路的同次列车的到站时点和离站时点通过停车弧连接起来；
[0010]步骤3:将同一线路的同次列车在相邻物理站点上的离站时点和到站时点通过列车运行弧连接起来；[0011]步骤4:将同一物理站点的不同线路列车的到站时点和离站时点通过换乘弧连接起来；
[0012]步骤5:对地铁时空网络中时空弧上的流量进行初始化，设时空网络中所有时空弧的流量均为0，根据最短路搜索算法得出时空网络中各O-D站点对之间的最小可行费用路径，将各时段的O-D客流需求cfs ( V/vv )全部分配到所对应的最小可行费用路径上，得到时空路径流量./；⑴(),根据如下的路径流量与弧流量之间的关系得到时空网络上的时空弧流量Jif ( Ve),令迭代次数n=l ；
[0013]
【权利要求】
1.基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法，其特征在于，该分配方法包括如下步骤: 步骤1:对物理站点在时间轴上进行扩展，根据列车发车时刻表，对所有经过该物理站点的所有线路的各个车次，对到站时点和离站时点分别用扩展节点表示； 步骤2:将同一物理节点上的同一线路的同次列车的到站时点和离站时点通过停车弧连接起来； 步骤3:将同一线路的同次列车在相邻物理站点上的离站时点和到站时点通过列车运行弧连接起来； 步骤4:将同一物理站点的不同线路列车的到站时点和离站时点通过换乘弧连接起来； 步骤5:对地铁时空网络中时空弧上的流量进行初始化，设时空网络中所有时空弧的流量均为O，根据最短路搜索算法得出时空网络中各O-D站点对之间的最小可行费用路径，将各时段的O-D客流需求cfs ( Vrs,f )全部分配到所对应的最小可行费用路径上，得到时空路径流量C W,s,k )，根据如下的路径流量与弧流量之间的关系得到时空网络上的时空弧流量<> (Ve )，令迭代次数n=l ；
2.根据权利要求1所述的基于时空网络构建的城市地铁动态客流分配方法，其特征在于，所述最短路搜索算法的具体步骤为: 1)对地铁时空网络中的时空节点属性进行初始化，置所有时空节点的标号匕为一个很大的正数，置所有的紧前节点Pi为零，换乘次数Iii=O,置线路集Φ i为空，将起始点r放入节点集Ω中，并令其标号\=0; 2)从节点集Ω任选一个节点，例如i，扫描所有从i节点出发只经过一条弧便可到达的节点，例如j节点，执行如下操作: 如果Su=I时，判断bpbi+cg是否成立，Cij表示连接时空节点i和j的时空弧上的费用；如果成立，则令修改Pj=i,令将j加入到Ω中，如果时空弧i_j所对应的线路I没有在中，就将线路I加入到中；如果不满足bpbi+cy，则不做任何改变；如果Sij=O且Iii≤2,判断时空弧g-1的属性,其中g=Pi，如果Sgi=O,不做任何改变；如果Sgi=I且时空节点j所对应的线路I没有在Oi中，判断Wcij是否成立，如果成立，则令Wcij，修改Pj=i，将j加入到Ω中，将线路I加入到Φ」中，且令11」=叫+1 ;如果不满足，则不做任何改变； 如果从节点i出发只经过一条弧便可到达的所有节点均被扫描，则从Ω中删除i，转入下一步； 3)当节点集Ω中不再有 需要检查的节点时，算法停止；否则，转入步骤2。
【文档编号】G06Q10/04GK103530694SQ201310141864
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】四兵锋, 任华玲, 杨小宝, 高自友 申请人:北京交通大学