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面向乘客的城市轨道交通全网时刻表优化研究
| 论文题名： | 面向乘客的城市轨道交通全网时刻表优化研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;时刻表优化;复杂网络理论;客流分配;最优目标速度曲线优化 |
| 摘要： | 城市轨道交通近十年来得到了前所未有的快速发展。相比于传统的地面公交系统，它拥有不占用路面空间、运行速度快、能耗比高等诸多优点。列车时刻表在城轨系统运营建设中起到了连接前期规划与后期安排的关键作用，科学而有效的制定列车时刻表对提高整个城市轨道交通网络的服务质量，降低城轨运营方的能耗成本有着积极的作用。 本文基于复杂网络理论，将数学规划与介数相结合，提出一种面向乘客的全网时刻表优化模型。该模型考虑乘客进出站实时数据、网络客流分配、乘客出行时间和能耗成本等约束，以最小化乘客平均出行时间为目标，从而提高整个城市轨道交通网络的服务质量。论文中以上海城市轨道交通网络为例，验证了全网时刻表优化模型的有效性，分析客流(社会经济)、区间的能耗-时间关系(物理)和边介数(网络拓扑)与时间变化的相关性，结果表明，区间运行时间相对于最小时间的变化与客流量、区间能耗-时间区间的拟合斜率及边介数均存在负相关性。最后，对区间和线路实施灵敏度分析，辨识出对网络效率影响最大的区间和线路，为时刻表的编制提供参考。本文的主要工作如下所示： (1)判别复杂网络类型与网络建模方法：本文根据度、特征路径长度、聚集系数及介数等网络统计特征，确定上海城市轨道交通的网络类型；根据研究目标的特点，利用Space-L法构建上海城市轨道交通网络的拓扑模型。 (2)求解网络客流分布：根据运营组织、个体特征和行为特征分析影响乘客路径选择的因素，构建城轨时空网络和广义费用模型。在求解网络流量分配模型方面，改进传统的Dijkstra最短路径算法，利用相继平均法(MSA)求解得到每个区间的客流量。 (3)探究区间能耗-时间(E-T)关系：根据列车动力学模型和运动模型，构建基于MILP的列车最小能耗目标速度曲线优化模型，确定线路区间的能耗-时间关系。 (4)构建全网时刻表优化模型：基于客流分布结果构建了全网时刻表优化混合整数规划模型，以一个时间段内的全网乘客的平均出行时间为目标，考虑能耗约束、区间时间约束和线路时间约束，构建城市轨道交通全网时刻表优化模型。 (5)分析优化结果的相关性和区间以及线路时间的灵敏度：以上海城市轨道交通网络为例，验证本文提出的全网时刻表优化模型的有效性，对优化结果进行Spearman相关性分析和区间以及线路时间的灵敏度分析。 |
| 作者： | 朱宽 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 卢少锋;杨杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江西理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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