城市轨道交通网络瓶颈现象的对策

城市轨道交通网络是城市公交系统的重要组成部分。以北京地铁和深圳地铁为研究对象，建立两个城市的轨道交通网络模型，利用两个城市的地铁乘客刷卡数据，估计城市轨道交通需求od；基于复杂网络理论分析两个城市轨道交通网络的拓扑结构，提出城市轨道交通网络脆弱性的评价指标；建立城市公共交通双层网络，对城市轨道交通网络的脆弱性进行更深层次的分析。研究结果表明：北京市与深圳市轨道交通网络脆弱边地理分布很相似，深圳市轨道交通网络平均而言更加脆弱；轨道交通网络的脆弱性与其网络复杂度密切相关；城市常规公交网络可以降低城市轨道交通系统的脆弱性。

对我国主要城市轨道交通网络鲁棒性进行仿真研究,有助于保证我国轨道交通网络的稳定安全运营。鲁棒性需要着重研究枢纽站点相对于全局的作用,传统方法直接将地理网络拓扑化未突出重要站点,或者直接忽略一般站点对网络的作用来突出枢纽站点,两者均存在一定偏差。基于图论和复杂网络理论,提出一种改进的赋权网络鲁棒性评价方法,全面考虑一般站点与重要站点,从多个静态指标衡量网络拓扑结构鲁棒性,并动态仿真站点受到破坏后网络性能的变化。结果显示,深圳轨道交通网络综合鲁棒性能较强,杭州和西安轨道交通建设发展较均衡,郑州轨道交通网络鲁棒性最差。通过增强轨道交通网络的集聚效应,增加可换路径,缩短换乘距离能够提高网络鲁棒性。

针对目前轨道交通运营管理无法实时掌握客流情况的现状,在全网各站点闸机实时数据以及历史数据的基础上,结合agent仿真技术对进站客流建模,建立全网络条件下轨道交通客流分布模型.快速、全面地对轨道交通各个站点、线路之间的客流分布、运行情况进行直观仿真.通过向运营企业提供列车实时客流参数,使其可以全面把握全网各站点、各列车的实时客流情况,以此及时调整列车运行方案.另外,出行者也可以通过手机客户端了解网络客流状况,根据自身情况选择合适的出行方案.

针对网络换乘性能,提出了计算城市轨道交通网络换乘次数的矩阵算法。利用图论建立网络数学模型,利用可达矩阵计算了网络拓扑结构的平均换乘次数。在此基础上考虑客流量的影响,通过挖掘地铁afc（自动售检票）数据,计算按客流量加权的平均按乘次数。定义网络换乘效率为实际按乘次数与理论换乘次数的比值,并以北京地铁为例进行计算。计算结果验证了算法的有效性。

城市的轨道建设不断地发展，传统的运营管理方法及理念，已经不能够满足现在的发展，需要对管理理念进行创新，用发展的眼光去明确网络化运营的管理需求，所以本文对现在城市轨道交通网络化运营的对策提出了一些建议。

城市轨道交通网络化发展的趋势和已经显现出来的特点表明,网络化管理对于城市轨道交通的稳步推进和安全管理都十分有利

本文以城市轨道交通网络建设问题为研究对象,将交通线路合理性和可达性作为限制条件,建立交通网络的多目标优化模型。此模型以总出行时间最少、线路总长度最小以及总换乘次数最少为目标建立多目标函数,并对模型进行求解。该模型可对可能的轨道交通线路进行筛选,得到最优的线路网络布局。

针对城市轨道交通网络规划影响决策因素的多样性,通过应用多层次分析法和模糊数学理论优选综合评价相结合的方法对城市轨道交通网络规划进行决策评价,提出了适合城市轨道交通网络规划的多层模糊优化决策方法模型.该模型通过专家决策将各个因素层次化筛选,并构建模糊矩阵计算出各层的权重.采用归一法经过模糊化运算得出最终结果.并应用实例验证其可行性.

通过对上海市轨道交通网络拓扑结构的分析,获得了基于l空间和p空间视角的轨道交通网络所具有的不同性质:在l空间下网络的度值相对较小,80%以上节点的度为2,度分布很集中,整个网络的平均最短路径反映了从任意站点到任意站点的实际需要通过的平均站点数,最短路径长度相对较大,网络的聚类系数很小,接近于0;而在p空间下,网络整体的度值很高,且分布区域也很广,而网络的平均最短路径很小,它反映的是从一个站点到任意一个站点平均需要换乘的次数,网络的聚类系数很大,超过了0.9,上海市轨道交通网络超过85%的节点的聚类系数为1。

本文对城市轨道交通网络安全现状进行了分析，介绍了城市轨道交通网络安全相关的工业控制系统，并提出针对轨道交通网络安全相关系统的安全预防措施。

本文以图论为基础,忽略城市轨道交通线网中的普通车站,重点关注线网的终点站、换乘站及连接终点站和换乘站的边,对线网的基本网络信息进行统计,分析线网的复杂特性,并提出适合城市轨道交通线网的复杂特性评价指标,并以北京市城市轨道交通的三个建设阶段(2009年线网、2010年线网和2015年线网)为分析案例,验证评价指标的适用性,为今后的城市轨道交通网络分析提供参考.

对城市轨道交通网络的客流动态估计进行优化，可以为城市轨道交通网络的顺畅运行和社会的安全稳定奠定基础。突发事件会引起市民的恐慌，使城市轨道交通网络中客流分布时刻发生变化，导致传统的估计模型不能准确把握客流动态分布规律，无法对不确定因素进行预判，降低了估计的准确率。为提高准确率，提出一种基于拓扑网络模型的突发事件下城市轨道交通网络客流的动态估计方法。根据拓扑网络的原理建立城市轨道网络模型，根据单位时间内各车站起始点客流的历史数据获得受到突发事件影响的评价模型，能够得到突发事件下随着时间变化受到影响的客流量，实现突发事件下城市轨道交通网络客流动态的准确估计。仿真结果表明，改进算法能够提高突发事件下城市轨道交通网络客流动态估计的准确率和效率。

为预防突发事件对城市轨道交通网络的影响,提高应变能力、增强运营稳定性,有必要对其网络可靠性进行分析。以上海市轨道交通网络为实证对象,基于l空间和p空间方法建立两种网络拓扑结构,分析其复杂网络的静态特性。提出针对车站删除方法的4种攻击策略,并对各种攻击策略下网络可靠性的变化进行比较分析。结果表明,轨道交通车站网络和换乘网络对随机攻击具有鲁棒性,对蓄意攻击具有脆弱性;动态攻击策略对网络可靠性的影响比静态攻击策略更大。

随着城市轨道交通路网规模的不断扩大,网络复杂性越来越高,od间乘客出行路径更加多样化.但是,由于路网中各条线路在换乘站之间的衔接性不太完善,经常会发生乘客无法经换乘抵达目的地或者等待时间过长的问题.本文在分析轨道交通网络可达性影响因素的基础上,对两种类型的可达性算法进行了研究,并基于此进行了网络可达性系统的架构设计和实现,证明了算法的可行性.可达性算法和系统的投入运营将对提高轨道交通出行效率、出行的便捷性和准确性起到非常重要的作用.

随着城市轨道交通线网规模的不断扩大,网络复杂性越来越高,od间乘客出行路径更加多样化.但是,由于线网中各条线路在换乘站的衔接不太完善,经常会发生乘客须多次换乘抵达目的地或者换乘时间过长的问题.本文在分析城市轨道交通网络可达性影响因素的基础上,对网络可达性计算系统架构及实现进行了探讨,希望为后续的具体规划建设工作提供参考.

轨道交通高峰时段乘客滞留站台已经是运营管理部门面临的重大安全问题,考虑到目前运能提高空间较小,提出了对相关车站进行客流控制的安全管理措施。通过分析轨道交通客流特征及其拥堵传播规律;在满足安全约束条件下,基于受影响乘客数最少为目标构建路网协调客流控制优化模型;并设计了基于遗传算法的求解方法;最后以实际路网为背景进行了案例分析,验证了该模型和算法的有效性。

轨道交通网络初步形成后,客流会呈现出几何倍数的增长,线网客流之间的关联性越来越强,时空分布上会出现极度的不均衡性,如何从根源上解决网络客流均衡的问题成为了轨道交通企业、政府、设计院等重点研究的问题,文章从运营组织、乘客需求、城市综合管理3个角度对网络客流均衡方法进行了初步探讨和阐述。

结合城市轨道交通网络运营发展条件和趋势以及北京城市轨道交通的发展现状,本着\"创新网络运营理念,提高运输服务质量\"的原则,分析城市轨道交通在进入大规模网络化运营阶段后,客流分析、行车组织和客运组织服务将面临的问题,探讨北京面对这些问题做出的相关对策,研究相关问题的解决办法和思路。

通过对封闭系统理论研究,建立适用于网络化客流组织模型,从而便于动态客流分析、组织、控制.

科学制定城市轨道交通网络运力配置计划,应在深入分析网络中各线客流的随机变化规律、各线运力之间的关联性、乘客服务需求的基础上,不断提高运输设备能力的利用率、运力配置计划的鲁棒性以及运力计划编制过程的高效性。结合以上问题,分析列车运行模式、客流分布特点、乘客服务水平、企业运营成本、列车定员和线路通过能力等制约轨道交通运力优化配置的影响因素,研究网络运力配置优化的方法。在计划优化过程中,同时考虑运营企业的列车运行成本、乘客换乘等待时间费用等具体需求,结合客流变化的不确定性,建立运力配置优化机会约束模型。本文最后以北京轨道交通网络及其客流为背景,利用模型计算得出基于\"独立运行\"、\"同网同间隔\"和\"周期化运行\"等3种运营模式下的网络工作日运力优化配置方案,并对各方案进行比较分析。结果表明:模型运算效率高,能反映实际情况,可为轨道交通运营管理人员提供实用优选方案。

分析了城市轨道交通由单线管理向网络化运营转变过程中的实际问题,提出了分析网络运营组织协调关系的必要性。从路网运输能力均衡配置角度,阐述了网络运营协调的主旨,对影响运营组织的多个关键要素做定性分析。采用解释结构模型法,根据推移律特性,建立网络运营协调要素的多级递阶结构,对层次划分结果进行要素间的关联性分析。该结构模型可作为协调准则应用于运营组织过程,为网络列车运行计划的制定提供理论依据。

我国城市轨道交通正在经历跨越式发展，人才供需矛盾日益凸显，人才培养的难题正在成为影响城市轨道建设与发展的瓶颈。如何快速培养一批城轨管理、专业、技术及技能人才，已成为我国城市轨道交通面临的最重要的课题。本文通过对城轨人才供需现状分析，找出城轨企业人才培养存在的问题，并针对性提出了城轨人才培养解决途径。