城轨交通网络能力与客流匹配性及控制策略研究

The network operation of urban rail transit brings new problems, for example, the passenger flow characteristics become complexity; the matching of passenger demand and network transport capacity becomes difficult; the influence of passenger control becomes larger. To solve these problems, this project will first set up passenger route choice model in detail and describe the passenger network distribution accurately; Then through acquiring infrastructure capacity data, AFC data and train operation data, based on cellular automata and multi-agent modeling method, combining the station microscopic simulation and network macroscopic simulation, the matching of transport capacity and passenger demand will be integrated simulation and evaluation; Finally, based on mathematical optimization and feedback control method, the "station-line-network" multi-level control model will be established, the collaborative control will be carried out from two aspects of passenger flow and train flow, transport capacity and passenger demand will be coordinated and matched in time and space, the effectiveness of the different combined control strategies will be verified. The study of this project will reveal the mechanism of passenger flow distribution, put forward the evaluation method of passenger flow and capacity matching and optimization method of passenger flow control strategy, thereby enrich the theoretical basis of urban rail transit network operation, and provide technical support to improve the level of service.

城市轨道交通的网络化运营带来了新的问题，表现在客流特征的复杂性、客流需求与网络运输能力匹配的困难性、客流控制策略影响的网络性。针对这些问题，本项目首先精细化构建乘客出行径路选择模型，准确描述客流网络分布；再次基于元胞自动机和多智能体建模方法，将车站微观仿真和网络宏观仿真结合，利用基础设施能力数据、AFC客流数据和列车运行数据，对网络运输能力与客流匹配性进行综合分析；最后基于数学优化及反馈控制方法，建立车站-线路-网络多层次控制模型，从乘客流-列车流两个角度进行协同控制，对网络运输能力与客流需求在时间、空间上进行协调匹配，研究不同组合客流控制策略的效果。通过项目的研究，揭示客流的分布机理，提出客流与能力匹配的评估方法以及客流控制策略的优化方法，丰富城市轨道交通网络化运营的理论基础，从而为提高运营服务水平提供技术支撑。

城市轨道交通网络化运营条件下，线网结构复杂化导致乘客出行行为随机性增强，在客流时空分布结构、客流需求与运输能力耦合关系、客流的动态性等方面呈现出多样化及复杂化特点，对客运组织、列车运行控制以及安全保障等提出更高要求。为实现网络运营组织的动态化、智能化、高效化管理，本项目首先充分利用其网络结构封闭、乘客行程时间可靠性高、先验客流信息充足等特点，构建了适用于大规模城市轨道交通网络的客流需求动态估计方法，并通过仿真模拟基于乘客个体出行行为的客流分布模型，开发了城市轨道交通动态客流分布仿真系统，可对运营管理相关问题进行应用分析；然后，以运输能力与客流匹配性为切入点，提出了适用于城市轨道交通系统的运力运量匹配度评估方法，从区间、车站、线路三个层次构建了运力与运量多维综合匹配度评价模型，并研究了网络运输能力瓶颈识别和疏解方法；最后，为缓解供需矛盾，考虑网络能力约束，从客流需求管理角度建立了网络客流协同控制模型，提出了客流控制优化策略，确定控流车站、控流时段以及控流强度，提高了运输的均衡性，并从线网协调调度的角度提出了城市轨道交通网络列车运行调整理论和方法，提高了突发事件情况下运输能力与需求的匹配度。本项目研究内容紧密结合城市轨道交通网络化运营管理实际需求，可为动态运营管理与决策提供理论和方法支撑。