高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法技术

一种高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法，先将全天运营时间划分为若干时段，由每一时段每一区间构成时空单元，根据获取的旅客实际乘车数据统计通过时空单元的客流量；根据高铁列车运行图统计通过时空单元的运输能力；根据得到的客流量和运输能力计算时空单元的客座率；按照客流量和运输能力确定的坐标点绘制散点图，获得线性拟合曲线及其斜率α；按照运输能力和客座率确定的坐标点绘制散点图，获得各团簇平均客座率及其关于运输能力的线性拟合曲线及斜率β；最后根据斜率α和β，来判定高铁列车运行图与旅客时变需求是否吻合。若不相吻合，可相应调整高铁列车运行图局部运输能力。本发明专利技术的方法步骤简化、可标准化实施，且评价结果客观合理。

Evaluation method of conformity between high-speed train train diagram and passenger time-varying demand

A passenger train operation diagram with time-varying demand consistent evaluation method, first of all day long operation time is divided into several periods, each period by the space unit of each interval, according to the actual passenger car data acquisition through the statistical traffic space unit; according to the high iron train diagram statistics through space-time unit transport capacity; visiting rate calculation unit according to the time of passenger flow and transport capacity; according to the determined traffic and transport capacity of the coordinates of points drawn scatter diagram to obtain the linear fitting curve and slope alpha; determined in accordance with the transport capacity and load factor of the coordinates of the point scatter diagram of each cluster, the average load factor and the linear fitting curve and slope on the transport capacity of beta; finally, according to the slope of alpha and beta, to determine the passenger train operation diagram with time-varying demand is consistent. If it does not coincide, the local transportation capacity of the HSR train diagram can be adjusted accordingly. The method of the invention is simple in steps and standardized in implementation, and the evaluation result is objective and reasonable.

【技术实现步骤摘要】
高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法
本专利技术涉及一种列车运行方案的评价及调整方法，具体涉及一种高铁列车运行方案与旅客时变需求的吻合性评价方法及调整方法。
技术介绍
根据2016年7月国家发改委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布的《中长期铁路网规划》，预计到2020年，全国高速铁路将由2015年底的1.9万公里增加到3万公里，届时将形成“八纵八横”的高铁网络。随着高速铁路网络逐步形成，网络化运营使得服务水平与运营效率大幅提升，高速铁路为旅客提供高质量的服务，并开始与公路、航空等其它运输方式进行竞争。列车运行图是铁路企业向市场输出的客运产品，因此，向客运市场输出高质量的高铁列车运行图是提升高速铁路服务水平和运营效率的重要保障。出行旅客的个体差异决定了出行需求的时空差异性，这种时空差异性称之为时变特征。在高铁网络中，旅客出行需求具有显著的时变特征。高速列车采用高速度、高密度和小编组的运行模式，为满足旅客时变需求提供了技术条件，降低了旅客候车时间，提高了旅客运输服务水平。铁路运输管理者自然希望在出行需求较高的时空开行更多列车，使列车开行密度跟随旅客出行时变需求保持一致的波动性。对于已经实施的列车运行图，可以根据运营效果进行评价，进而对运行图进行调整，使运行图充分吻合旅客时变需求。但铁路旅客运输是一种大运量的运输组织方式，列车的开行距离须足够长、中途停站须足够多，以便满足更多的O-D需求，对于具有较长行程的列车，出发时可能处于需求高峰，途中或终到时可能处于需求低谷，铁路运输的这些本质特征使得列车运行图就难以在每一个细小的时空单元与旅客时变需求完全相吻合。因此，高铁列车运行图与旅客时变需求的吻合性评价成为一个复杂的问题。一些研究给出了针对时变需求的客流分配方法，以便评价列车开行效率。针对时变需求的客流分配方法大体分为两类，其一是将客流分配到路网上，其二是将客流分配到列车上。若将时变需求分配到路网上，则可以获得线路区间上的时变需求，在需求较大的时空区域上组织开行列车，扩展了编制列车开行方案的传统方法。若将时变需求分配到列车上，则便于降低旅客出行计划、出行时间与实际上车时间的偏差。虽然以上两种针对时变需求的客流分配方法，都能够用于评价列车运行图与时变需求的吻合性，但由于实际部门并不掌握旅客时变需求，所以不能采用上述客流分配方法进行评价，这些方法只是停留在理论上。因此，我们希望能利用高铁系统的实际运营数据来弥补时变需求分布的缺失。如何利用实际运营数据对高铁列车运行图与旅客时变需求的吻合性进行有效评价，这对于更好地满足铁路旅客需求、提高列车运行效率都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种步骤简化、操作易行高效、实用性强、可标准化实施、评价结果客观合理的高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法，当评价不相吻合时，本专利技术还相应提供一种高铁列车运行图局部运输能力的调整方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法，包括以下步骤：步骤1(划分时空单元)：将全天运营时间[T1，T2]以特定时间长度(特定时间长度优选设定为10min-30min)为单位划分为若干时段，前述的若干时段依次标记为i＝1，2，…，n，对于任何线路区间a，相应地划分成若干时空单元，记为a(i)，i＝1，2，…，n，a∈A，其中A为(有向)区间集；步骤2(获取时空单元中的客流量和运输能力)：(获取时空单元中的客流量)从高铁运营管理系统中获取旅客实际乘车数据，根据获取的旅客实际乘车数据统计通过所有时空单元a(i)的客流量(即旅客人数)Qa(i)，i＝1，2，…，n，a∈A；(获取时空单元中的运输能力)从高铁运营管理系统中获取待评价的高铁列车运行图，根据前述高铁列车运行图，统计通过所有时空单元a(i)的运输能力Ca(i)，i＝1，2，…，n，a∈A；由于现有的高铁列车具有2类编组(8辆或16辆编组)，它们的定员具有成倍的差异，为了更准确地体现这种差异，在列车密度描述中，我们优选采用列车定员总数来替代列车数量，我们优选定义通过a(i)的列车定员之和为通过a(i)的运输能力，记为Ca(i)，并根据列车运行图，统计各时空单元a(i)的运输能力Ca(i)，获得各时空单元配备的运输能力；步骤3(计算时空单元的客座率)：根据上述步骤2中统计得到的时空单元a(i)中的客流量Qa(i)和运输能力Ca(i)，计算时空单元a(i)的客座率λa(i)，i＝1，2，…，n，a∈A；步骤3中，优选的，所述客座率的计算公式如下：步骤4(拟合运输能力随客流量的变化规律)：根据上述步骤2中获得的时空单元a(i)的客流量Qa(i)和运输能力Ca(i)，将所有时空单元按照客流量和运输能力确定的坐标点绘制散点图，通过对散点图进行线性拟合，获得运输能力与客流量的线性拟合曲线，记拟合曲线的斜率为α；步骤5(拟合客座率随运输能力的变化规律)：根据上述步骤2中获得的所有时空单元a(i)的运输能力Ca(i)和上述步骤(3)中获得的时空单元a(i)的客座率λa(i)，将全部时空单元按照运输能力和客座率确定的坐标点绘制散点图；散点呈现竖直带状团簇，其原因在于时空单元中的运输能力均为8编组的整数倍；等值运输能力的不同时空单元的客座率存在较大差异，其原因在于运输能力依赖于列车的时空路径，与旅客需求的时空分布难以完全吻合；针对每一个团簇内的时空单元计算平均客座率(平均客座率是团簇中所有散点所对应时空单元客座率的平均值)；对所得的平均客座率关于运输能力进行线性拟合，获得各团簇平均客座率关于运输能力的线性拟合曲线，记拟合曲线的斜率为β；然而，考虑到对于运输能力最小的团簇，每一时空单元仅通过1列8编组列车(没通过任何16编组列车)，运输能力相对紧张，与整体趋势相比，平均客座率可能存在偏高的现象；对于运输能力最大的团簇，每一时空单元巧合汇集了很多列车，运输能力相对宽松，与整体趋势相比客座率可能偏低；因此，优选的，步骤5中，对所得的平均客座率关于运输能力进行线性拟合时，选用的计算平均客座率的团簇是除去运输能力最小、最大两个团簇外的其它所有团簇；步骤6(判定高铁列车运行图与旅客时变需求是否吻合)：根据上述步骤4中确定的运输能力与客流量的线性拟合曲线及斜率α和步骤5中确定的各团簇平均客座率关于运输能力的线性拟合曲线及斜率β，来判定待评价的高铁列车运行图与旅客时变需求是否吻合；具体的，运输能力关于客流量的拟合曲线斜率α≥0，表明运输能力随客流量的变化规律为“在需求越高的时空区域，平均运输能力越大”；各团簇平均客座率关于运输能力的线性拟合曲线斜率β≥0，表明团簇平均客座率随运输能力的变化规律为“在运输能力越大的时空区域，平均客座率越高”，也就是说，旅客主动乘坐穿越运输能力较大时空区域的列车，而不是被动乘坐这些列车；据此，最优选的判断准侧为：若α≥0且β≥0成立，则判定待评价的高铁列车运行图与旅客时变需求相吻合；否则，不相吻合。本专利技术的技术思路主要体现在：利用高铁运营管理系统的运营数据，掌握列车数量和旅客人数在时空中的分布状态，通过定义较小时空单元，获取时空单元中的运输能力、客流量和客座率，来描述列车密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将全天运营时间[T

【技术特征摘要】
1.一种高铁列车运行图与旅客时变需求吻合性的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将全天运营时间[T1，T2]以特定时间长度为单位划分为若干时段，前述的若干时段依次标记为i＝1，2，…，n，对于任何线路区间a，相应地划分成若干时空单元，记为a(i)，i＝1，2，…，n，a∈A，其中A为区间集；步骤2：从高铁运营管理系统中获取旅客实际乘车数据，根据获取的旅客实际乘车数据统计通过所有时空单元a(i)的客流量Qa(i)，i＝1，2，…，n，a∈A；从高铁运营管理系统中获取待评价的高铁列车运行图，根据前述高铁列车运行图，统计通过所有时空单元a(i)的运输能力Ca(i)，i＝1，2，…，n，a∈A；步骤3：根据上述步骤2中统计得到的时空单元a(i)中的客流量Qa(i)和运输能力Ca(i)，计算时空单元a(i)的客座率λa(i)，i＝1，2，…，n，a∈A；步骤4：根据上述步骤2中获得的时空单元a(i)的客流量Qa(i)和运输能力Ca(i)，将所有时空单元按照客流量和运输能力确定的坐标点绘制散点图，通过对散点图进行线性拟合，获得运输能力与客流量的线性拟合曲线，记拟合曲线的斜率为α；步骤5：根据上述步骤2中获得的所有时空单元a(i)的运输能力Ca(i)和上述步骤(3)中获得的时空单元a(i)的客座率λa(i)，将全部时空单元按照运输能力和客座率确定的坐标点绘制散点图，散点呈现竖直带状团簇，针对每一个团簇内的时空单元计算平均客座率；对所得的平均客座率关于运输能力进行线性拟合，获得各团簇平均客座率关于运输能力的线性拟合曲线，记拟合曲线的斜率为β；步骤6：根据上述步骤4中确定的运输能力与客流量的线性拟合曲线及斜率α和步骤5中确定的各团簇平均客座率关于运输能力的线性拟合曲线及斜率β，来判定待评价的高铁列车运行图与旅客时变需求是否吻合。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述步骤1中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史峰，赵烁，袁隽，周文梁，秦进，邓连波，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43