基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法，它包括配置路网数据和编制运行图基础数据、AFC客流数据的转换与处理、列车时刻表智能优化和列车运行图及相关信息显示。本发明专利技术利用海量的高精度客流数据，结合不均衡的列车运行模式实现基于AFC数据的城市轨道交通列车运行图自动编制，打破了传统的运行图编制方法，通过转换乘客刷卡数据（AFC客流数据），得到基于分钟的线路OD矩阵数据，采用优化算法所得的列车运行图采用不等间隔模式，列车供给与客流需求能够达到高度耦合，高峰时段列车能力充分利用，低峰时段能力避免浪费。本发明专利技术所产生的列车运行图具有高质量的服务水平，能够大幅度的减少乘客等待时间，便于实施，易于操作。

【技术实现步骤摘要】
基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法
本专利技术涉及城市轨道交通
，具体的说是一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法。
技术介绍
城市轨道交通列车运行图（列车时刻表的图示形式）规定了列车在沿途车站的到发时刻，是协调各部门工作、保证列车运行安全和旅客服务质量的前提和基础。现有的城市轨道交通列车运行图编制方法主要存在以下不足：1、编制运行图所依据的客流数据不够精细。在城市轨道交通系统中，自动售检票系统（AutomaticFareCollectionSystem，AFC）能够详细记录每一位乘客的到站信息和出站信息，由此可以得到每一分钟的客流OD矩阵。然而，现行的编制方法统计的是一个较长时间段内的客流OD数据，例如大部分运营者采用1小时的OD数据，有的甚至更长。这样的客流数据不能体现乘客出行的准确性，不能准确反映1小时内或更长时间段内乘客的变化情况，使得高精度AFC客流数据不能得到很好的应用。2、运行图的编制模式不能够有效的耦合时变客流需求。现有的编制模式主要围绕着均衡和阶段均衡，前者是所有列车等间隔发车，会导致高峰时段乘客排队等待时间过长、非高峰时段能力虚靡的现象；后者是将运营日划分为若干个时段，每个时段等间隔均衡发车，能在一定程度上缓解排队等待和能力虚靡现象，但仍不能与时变的客流需求达到高度耦合。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法，能够快速生成与实际客流高度耦合的不均衡列车运行图，以满足乘客出行的要求。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法，它包括以下步骤：步骤1、配置路网数据和编制运行图基础数据；步骤2、AFC客流数据的转换与处理将AFC客流的原始数据转换成基于分钟的线路OD矩阵，准确刻画乘客出行的动态，具体的转换处理过程为：（1）获取全天的AFC原始客流数据：通过网络通信或者与AFC数据库对接，读取AFC系统自动生成的每一天的乘客进出信息记录文件；（2）预处理操作：根据所获取的AFC原始客流数据，对每一乘客的到发时刻、到达车站和出发车站三个信息进行聚类统计，得到基于分钟的路网OD矩阵；（3）客流数据分配：利用客流分配法将基于分钟的路网OD矩阵分解至每一条线路，得到若干个基于分钟的线路OD矩阵；存储每条线路上的基于分钟的线路OD矩阵，以备显示和编制时刻表使用；步骤3、列车时刻表智能优化选择需要编制运行图的线路，根据步骤1中编制运行图基础数据，调用该线路数天的基于分钟的线路OD矩阵，通过动态规划方法和商业求解器计算并列车的详细时刻表以及车内的上下车人数，在保证列车按规定安全运行的同时，使列车供给和客流需求之间达到高度的耦合；存储计算所得的列车时刻表，以备绘制列车运行图使用；步骤4、列车运行图及相关信息显示（1）利用地铁路网数据显示网络拓扑结构，将步骤2中每条线路的基于分钟的线路OD矩阵数据在网络结构图上动态显示，显示内容包括客流的动态轨迹以及车站到站人数的热力图，由此进一步分析客流的空间不均衡性；（2）列车时刻表的显示；（3）列车拥挤信息显示，包括在车人数、候车人数、滞留人数的显示；（4）将步骤3中所得列车时刻表数据进行列车运行图的铺画，同时对其进行显示；列车运行图的横轴为时间、纵轴为车站。优选的，所述地铁路网数据包括车站坐标、车站名称、车站配线、车站类型、出入口位置、区间名称、区间历程、区间所在线路、线路名称、线路里程和车辆段位置，通过网络拓扑结构关联客流数据，便于数据的管理和显示；所述编制运行图基础数据包括列车最大发车间隔、最小发车间隔、折返作业时间、出入车辆段时间、折返出发间隔时间、区间运行时间、停站时间首末班车时间、车底数、列车编组长度和车辆类型。本专利技术利用海量的高精度客流数据，结合不均衡的列车运行模式实现基于AFC数据的城市轨道交通列车运行图自动编制，打破了传统的运行图编制方法，总结有益效果如下：（1）本专利技术通过转换乘客刷卡数据（AFC客流数据），得到基于分钟的线路OD矩阵数据，它能够精确的反应每个乘客的出行信息；（2）通过优化算法所得的列车运行图采用不等间隔模式，列车供给与客流需求能够达到高度耦合，高峰时段列车能力充分利用，低峰时段能力避免浪费；（3）本专利技术所产生的列车运行图具有高质量的服务水平，能够大幅度的减少乘客等待时间；（4）本专利技术通过计算机自动化实现，便于实施，易于操作，具有很好的通用性。附图说明图1为本专利技术中用于基于AFC时变客流数据列车运行图编制流程图；图2为本专利技术中基础数据示意图；图3为本专利技术中客流数据的转换与处理；图4为本专利技术中生成需求响应的不等间隔时刻表流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。如图1至图4所示的一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法，它包括以下步骤：步骤1、配置路网数据和编制运行图基础数据；如图2所示，地铁路网数据包括车站坐标、车站名称、车站配线、车站类型、出入口位置、区间名称、区间历程、区间所在线路、线路名称、线路里程和车辆段位置，通过网络拓扑结构关联客流数据，便于数据的管理和显示。编制运行图基础数据包括列车最大发车间隔、最小发车间隔、折返作业时间、出入车辆段时间、折返出发间隔时间、区间运行时间、停站时间首末班车时间、车底数、列车编组长度和车辆类型。列车最大运行间隔是指相邻两列车的出发时刻不能超过某一时间段，避免乘客长时间的等待；最小间隔是列车的安全追踪间隔，保证列车的安全运行。依据线路与车站的物理结构，折返方式、折返作业时间、区间运行时间和车站停留时间能够被提前给定。首末班列车在起始站的出发时刻应该根据运行特征及相关规定给出。各线路上下行运行线数可以时段客流简单的进行推算，或者借鉴已有数据。可用动车组数量是限制运行线数量的主要因素之一，最终的列车运行图必须要有相匹配的可行动车组运用计划。步骤2、AFC客流数据的转换与处理将AFC客流的原始数据转换成基于分钟的线路OD矩阵，准确刻画乘客出行的动态，具体的转换处理过程为：（1）获取全天的AFC原始客流数据：通过网络通信或者与AFC数据库对接，读取AFC系统自动生成的每一天的乘客进出信息记录文件；地铁AFC系统能够准确的记录每一位乘客在车站的到达与离开信息。每一条记录能够准确的表示一个乘客的出行信息，它包含卡号、卡的类型、到站编号、到站时间、出站编号、出站时间等等。AFC系统所记录的客流数据是本专利技术的基础，必须完整地读取每天的AFC原始数据。（2）预处理操作：根据所获取的AFC原始客流数据，对每一乘客的到发时刻、到达车站和出发车站三个信息进行聚类统计，得到基于分钟的路网OD矩阵；预处理过程是以每位乘客到达时间为基准，将AFC中的所有记录进行统计，得到每一分钟的网络OD矩阵。换言之，在预处理过程中本专利技术只需要AFC原始数据的到站时间、到站编号和出站编号三条信息，通过到站时间来将乘客从时间维上归类成基于分钟的客流，同时按照到站编号和出站编号整理出每一分钟内乘客的OD数据，即基于分钟的网络OD矩阵。值得注意的是所得到的基于分钟的网络OD矩阵不能够标记换乘信息，因此也无法统计出每条线路基于分钟的时变OD矩阵，必须通过客流分配模块计算得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1、配置路网数据和编制运行图基础数据；步骤2、AFC客流数据的转换与处理将AFC客流的原始数据转换成基于分钟的线路OD矩阵，准确刻画乘客出行的动态，具体的转换处理过程为：（1）获取全天的AFC原始客流数据：通过网络通信或者与AFC数据库对接，读取AFC系统自动生成的每一天的乘客进出信息记录文件；（2）预处理操作：根据所获取的AFC原始客流数据，对每一乘客的到发时刻、到达车站和出发车站三个信息进行聚类统计，得到基于分钟的路网OD矩阵；（3）客流数据分配：利用客流分配法将基于分钟的路网OD矩阵分解至每一条线路，得到若干个基于分钟的线路OD矩阵；存储每条线路上的基于分钟的线路OD矩阵，以备显示和编制时刻表使用；步骤3、列车时刻表智能优化选择需要编制运行图的线路，根据步骤1中编制运行图基础数据，调用该线路数天的基于分钟的线路OD矩阵，通过动态规划方法和商业求解器计算并输出列车的详细时刻表以及各站的上下车人数，在保证列车按规定安全运行的同时，使列车供给和客流需求之间达到高度的耦合；存储计算所得的列车时刻表，以备绘制列车运行图使用；步骤4、列车运行图及相关信息显示（1）利用地铁路网数据显示网络拓扑结构，将步骤2中每条线路的基于分钟的线路OD矩阵数据在网络结构图上动态显示，显示内容包括客流的动态轨迹以及车站到站人数的热力图，由此进一步分析客流的空间不均衡性；（2）列车时刻表的显示；（3）列车拥挤信息显示，包括在车人数、候车人数、滞留人数的显示；（4）将步骤3中所得列车时刻表数据进行列车运行图的铺画，同时对其进行显示；列车运行图的横轴为时间、纵轴为车站。...

【技术特征摘要】
1.一种基于AFC时变客流的城市轨道交通列车运行图编制方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1、配置路网数据和编制运行图基础数据；步骤2、AFC客流数据的转换与处理将AFC客流的原始数据转换成基于分钟的线路OD矩阵，准确刻画乘客出行的动态，具体的转换处理过程为：（1）获取全天的AFC原始客流数据：通过网络通信或者与AFC数据库对接，读取AFC系统自动生成的每一天的乘客进出信息记录文件；（2）预处理操作：根据所获取的AFC原始客流数据，对每一乘客的到发时刻、到达车站和出发车站三个信息进行聚类统计，得到基于分钟的路网OD矩阵；（3）客流数据分配：利用客流分配法将基于分钟的路网OD矩阵分解至每一条线路，得到若干个基于分钟的线路OD矩阵；存储每条线路上的基于分钟的线路OD矩阵，以备显示和编制时刻表使用；步骤3、列车时刻表智能优化选择需要编制运行图的线路，根据步骤1中编制运行图基础数据，调用该线路数天的基于分钟的线路OD矩阵，通过动态规划方法和商业求解器计算并输出列车的详细时刻表以及各站的上下车人数，在保证列车按规定安全运行的同时，使列车供给和客流...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛惠民，刘应东，田小鹏，高如虎，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62