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原文传递基于客流需求的城市轨道交通运行优化研究

论文题名：	基于客流需求的城市轨道交通运行优化研究
关键词：	城市轨道交通;运行优化;客流需求;多目标优化
摘要：	城市轨道交通凭借其准时性、速达性、舒适性、安全性、低污染、运量大等优点，迅速发展成为重要的城市客运交通方式，对于城市公共交通的发展起着举足轻重的作用。随着城市轨道交通系统的快速发展，乘客对出行效率和服务质量提出了更高要求，优化系统运行效能，显得尤为重要。本文在系统的梳理先前研究成果基础上，基于城市轨道交通乘客刷卡数据，通过理论建模与实证分析，深入分析和探究客流特征、运行方案等不仅与轨道交通乘客息息相关，并且显著影响轨道交通服务质量的关键问题。具体来说，本文的研究工作主要包括以下四个方面：　　（1）城市轨道交通客流时空特征分析。首先从社会因素、票制票价、路网规划和管理等多方面探究了城市轨道交通系统客流影响因素。然后针对自动售检票系统采集的客流数据，甄别并剔除噪声数据，对有效数据进一步分析。最后结合南京地铁2号线对客流数据进行分析和挖掘，探究轨道交通客流的时空分布特征。结果表明，客流在工作日早、晚高峰波动明显，通勤出行比例较大，非工作日客流波动较小；客流因站点位置、站点类型、周围土地利用性质等不同而产生差异。　　（2）基于混合预测方法的客流需求预测。结合离散小波变换和季节性差分自回归移动平均模型，提出了一种混合预测方法DWT-SARIMA，既结合了离散小波变换和季节性差分自回归移动平均模型的优势，同时克服了各自的缺点。然后构建混合预测方法的三个关键阶段：分解阶段、预测阶段和重构阶段。最后结合南京地铁2号线元通站客流实测数据进行预测和分析，三个评估指标（MAPE、VAPE、RMSE）的结果表明，提出的混合预测方法具有更精确、更可靠的预测结果。　　（3）基于客流需求的多目标运行控制优化建模。首先基于无线通信技术，研究城市轨道交通列车自动运行系统，并结合客流需求，综合考虑乘客总等待时间和列车运营总成本，构建了匹配客流需求的多目标运行优化模型。然后引入“精英保留”策略和经济学中“动态评分”策略，改进了传统遗传算法。最后结合南京地铁2号线的相关数据进行了实例分析，结果表明，提出的多目标模型和求解方法可以有效优化列车运行方案。　　（4）考虑再生制动的多列车节能优化建模。基于城市轨道交通系统再生制动能量产生的过程和转换原理，定量计算牵引能耗、可再生能源利用量和实际能耗。然后结合列车时刻表和运行速度构建多列车整体优化模型，同时考虑列车运行安全性、舒适性、承载力等因素，将实际能耗降到最低。最后利用灾变遗传算法来求解所提出的多列车整体优化模型，并以南京地铁2号线为例，分析和验证了该模型和方法有效性，可以为管理者提供具有参考价值的节能运行策略。
作者：	冯嘉校
专业：	交通运输工程
导师：	叶智锐
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021