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原文传递城市轨道交通网络高峰客流拥挤传播演化与限流控制研究

论文题名：	城市轨道交通网络高峰客流拥挤传播演化与限流控制研究
关键词：	城市轨道交通;复杂网络;高峰客流;拥挤传播;客流限流控制
摘要：	近年来，我国城市轨道交通网络化发展突飞猛进，各大城市的轨道交通网络规模不断扩大，网络化运营已成为城市轨道交通发展的必然趋势。成网条件下的轨道交通吸引了大量乘客，尤其在高峰时段产生的高峰客流导致拥挤现象频发，高峰客流拥挤造成的影响不再局限于单个车站，会随着轨道列车的运行逐渐蔓延至其他车站和线路，进而影响整个轨道交通网络，这已成为城市轨道交通网络化运营的主要问题。因此，研究轨道交通网络高峰客流拥挤传播演化模型为轨道运营管理部门掌握拥挤传播演化过程提供依据，并采取针对高峰客流拥挤传播的限流控制措施，是减少高峰客流拥挤传播对轨道交通网络影响的有效举措。本文的主要研究内容与研究成果如下：　　（1）引入复杂网络理论分析了城市轨道交通网络，总结出城市轨道交通网络具有线网规模增长性、关键站点优先连接性和度值规律性三种网络特性，使用SpaceL建模方法构建了城市轨道交通网络拓扑模型并计算静了态几何量及统计特征值，以重庆轨道交通网络拓扑模型为例，发现其轨道网络度与度分布符合幂律分布，且具有较小的网络平均最短路径长，证明了重庆轨道交通网络具有复杂网络无标度特性和小世界网络特性；　　（2）对轨道交通IC卡数据与移动支付数据清洗后合并生成为同一种有效数据结构，通过断面区间客流累加的方法，使用编程语言获取断面客流量数据，依据处理后的数据分析了高峰客流时空分布特性；基于高峰客流拥挤的定义与成因，探讨了高峰客流拥挤传播特性，并对不同拥挤传播类型下的传播演化进行了描绘。　　（3）结合复杂网络病毒传播模型与元胞自动机理论，考虑到拥挤节点恢复正常后再次发生拥挤的情况，构建了城市轨道交通高峰客流拥挤传播SIRS-CA模型，该模型能够刻画轨道网络中个体节点拥挤状态的变化情况与拥挤传播的宏观演化过程。以重庆城市轨道交通网络客流数据为依据，进行了早高峰2小时的仿真演化分析，得到重庆轨道交通网络的传播影响时间为96min、最大传播影响范围为21个站台、拥挤高发时段集中在8:00-8:36，仿真过程中也发现两个站台恢复正常状态后再次发生拥挤的情况，初步验证了模型的准确性；　　（4）提出了基于轨道交通网络关键节点识别的高峰客流拥挤协同限流控制方法，通过识别轨道网络中一旦发生拥挤产生影响较大的关键节点，对这些关键节点进行上、下游车站协同限流控制以阻断和抑制拥挤传播态势。以重庆轨道交通进行了实例应用分析，发现通过对识别出的关键站台节点之一42节点采取协同限流控制后，使42节点所在红旗河沟站的拥挤持续时间减少了3/4，且上下游车站的拥挤持续时间均显著下降，初步验证了该多站协同限流方法的有效性。　　本文基于城市轨道交通复杂网络静态线网与多源客流动态数据，构建了城市轨道交通高峰客流拥挤传播SIRS-CA模型，并提出了基于关键节点识别的多站协同限流控制方法，一定程度上解决了高峰时段城市轨道交通网络化需求与服务能力不匹配的问题，对轨道交通网络客流拥挤传播与客流限流控制理论有所完善，为轨道交通运营管理部门研究制定高峰客流拥挤控制方法时提供了参考依据。
作者：	叶紫尧
专业：	交通运输
导师：	李淑庆
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023