【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计涉及城市轨道交通运营，具体地，涉及一种提升轨道交通运营质量并降低运营成本的统筹优化方法。
技术介绍
1、随着我国城市化进程的发展，大中城市的人口规模和交通出行需求不断上涨，导致家用汽车保有量的增加而带来城市道路交通拥堵加巨，促使城市轨道交通成为市民出行的首要选择。轨道交通因其特定的运行方式，对于缓解城市交通出行的压力具有不可替代的作用，在便捷市民的出行的同时，也对建立绿色节能型城市有重要价值。如何进一步发挥城市轨道交通高效、节能的特点，是政府部门和运营企业亟需解决的问题，也是轨道交通运营决策和运筹优化领域的研究热点。
2、城市轨道交通因快捷、准点、安全的特点，在市民出行选择中的占比越来越大。出行者希望实现快速乘车并尽量减少等待时间和在途时间，而城市轨道交通运营单位则希望在满足乘客出行需求的同时降低运营成本。为缓解乘客出行需求和运营单位降本增效之间的矛盾，提出一种新的城市轨道列车运行方案优化方法，对提高企业服务质量并降低企业运营成本有重要现实意义。
3、从城市轨道交通运营企业和乘客出行需求角度出发，考虑客流的时空分布特点、列车运行限制、站间运行时间对能耗影响等因素，对列车发车时刻表和相邻站间的运行时间进行优化，探索动态客流需求与列车发车时刻表、站间运行时间的匹配关系，实现运营企业的服务质量和运行能耗的协同优化。本专利技术对城市轨道交通高质量运营和智慧管控有重要的理论意义和应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种面向动态客流的城
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：
3、本专利技术为一种面向动态客流的城市轨道列车发车时刻表节能优化方法，其特征在于，针对轨道交通列车的单条运营线路，分析各站客流在运营期间的动态变化特征，优化列车发车时刻表来减少乘客等待时间；进而分析列车在相邻站间能耗与运行时间的关系，而站间运行时间又影响客流数量及乘客等待时间，因此需要对列车发车时刻表和各个站间运行时间进行协同优化，来提高企业服务质量，同时减少列车运行能耗。为保证本专利技术的适用性，做相关假设如下：
4、(1)各站乘客服从“先到先服务”的原则；
5、(2)列车的站间运行时间不包括车站的停靠时间；
6、(3)列车在各个车站的停靠时间固定且已知；
7、(4)列车的站间能耗为列车站间运行时间对应的最小能耗；
8、(5)列车运行过程中不存在越行或会让情形。
9、s1:设计城市轨道交通客流的动态需求计算表达式：
10、在分析客流特征时，通常选择以分钟或更长时间段为粒度，将时间段内的客流密度假设为服从某种特定的分布；但列车的实际运营过程是以秒为时间粒度，导致传统的客流统计模式并不能与列车运行时刻准确匹配，因此客流数据统计不够准确，制订的列车开行方案缺乏合理性；本专利技术设计了以秒为时间粒度的任意时段内客流需求计算新方法。
11、s1.1:对轨道交通单条线路上的车站进行编号s＝{1,2,…,n},u,v∈s表示单个站台；用k表示相邻车站的区间编号，在(u,u+1)的区间，令k＝u；t＝[0,t]为日运营时间区间，δ表示单位时间段，列车发车时刻t∈t，且t＝nδ，n为正整数；
12、s1.2:任意时间段[t1,t2]内车站u前往车站v(v>u)的累计客流需求计算。设fu,v(t)为时间点t从u前往v的客流密度，fu,v(t)为时间点t前从u出发前往v累计客流量，有则[t1,t2]内从u前往v的累计客流量
13、
14、s1.3:根据客流动态特征绘制各站之间的累计客流需求曲线，并进行数据拟合；在运营时间区间t内，将u,v间的累计客流需求看作由多个客流高峰和平峰组成的连续曲线，划分为i(i≥1)段，i也为客流高峰所在时段的数量；每个时间段用表示；对每段曲线用logistic函数拟合，可得到内的累计客流需求数量。logistic函数表达式为:
15、
16、其中和pi为待拟合参数，t为时段内的时间点。
17、s2：基于表达式(2)，可以设计候车乘客数量计算模型及累计等待时间计算模型。
18、s2.1：各站的候车乘客数量计算。
19、s2.1.1：根据i值、fu,v(t)的值以及客流曲线，采用logistic函数可得到每个内累计客流曲线的拟合参数值。利用拟合参数值可计算任意时间点[t1,t2]间从u到v的客流需求。
20、s2.1.2：考虑[t1,t2]的取值，若则[t1,t2]间在u出发前往v的乘客数量为:
21、
22、s2.1.3：若[t1,t2]分别在和内，即时，令和分别表示时间段i的开始和结束时间点，则在[t1,t2]之间从u到v的乘客数量为：
23、
24、s2.1.4：计算[t1,t2]内从u出发的累计客流量：
25、
26、s2.1.5：设乘客在时间点之前到则有机会登乘列车j，而在后到达的乘客只能等待列车j+1。
27、s2.1.6：考虑各站客流需求变化，当平峰时客流量较小，车站上若无乘客滞站，计算在站u等待乘坐列车j的乘客数量：
28、
29、s2.1.7：在客流高峰时段，若车站u有滞站乘客存在，即列车j的运力小于客流需求时(表示列车j离开车站u-后的车内乘客数量)，计算在车站u能成功登乘列车j的乘客数量：
30、
31、s2.1.8：列车j离开车站u后如有滞站乘客存在，则部分乘客需等待列车j+1，滞站乘客数量为因此，若列车j-1在车站u有滞站乘客，计算等待列车j的累积乘客数量：
32、
33、s2.2：乘客的累计等待时间计算。
34、s2.2.1：单条线路上的列车发车时间间隔决定了追踪间隔，列车j和列车j+1在首发站的发车时间间隔需满足
35、s2.2.2：计算列车j到达车站u的时间：
36、
37、式(9)中为列车j离开车站u-1的时刻，为列车j从车站u-1到车站u的运行时间；
38、s2.2.3：计算列车j从车站u的出发时间：
39、
40、式(10)中为列车j在站u的停靠时长；
41、s2.2.4：计算列车j上的乘客在车站v下车人数：
42、
43、式(11)中为列车j上从站u到站本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.面向动态客流的城轨列车时刻表节能优化方法，其特征在于：①对城市轨道交通客流动态特征分析，设计客流需求分析与计算表达式；②基于客流动态需求及列车发车时刻表，构建所有乘客累计等待时间计算模型；③根据轨道列车运行线路上相邻站间的线路条件和车辆满载情况，建立基于运行时间的列车能耗计算模型；④基于动态客流模型和列车能耗模型，以乘客累计等待时间最短和列车综合能耗最低为目标，建立发车时刻表节能双目标优化模型；⑤设计自适应邻域搜索策略的NSGA-II对模型求解；通过调整列车发车时刻和站间运行时间来实现服务质量和运行能耗的协同优化。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通客流动态特征分析，建立客流需求分析与计算模型，其特征在于：动态客流特征分析；任意时段客流需求计算表达式的设计；具体操作包括：S1:动态客流特征分析与计算。
3.根据权利要求1所述的基于客流动态需求及列车发车时刻表，构建所有乘客累计等待时间计算模型；其特征在于：计算各站的候车乘客数量；计算所有乘客的累计等待时间；具体操作包括：
4.根据权利要求1所述的根据站间线路条件和车辆牵引质量，建立基于运行
5.根据权利要求1所述的基于客流模型和列车能耗模型，以乘客累计等待时间最短和列车运行能耗最低为目标，建立双目标优化模型；其特征在于：
6.根据权利要求1所述的设计自适应邻域搜索策略的非支配排序遗传算法，其特征在于：根据问题特征确定双层编码结构；构造初始解集；设计符合模型特征的遗传操作；提出自适应邻域搜索策略；具体过程包括：
7.一种电子设备，包括存储器以及处理器，该存储器用于储存支持处理器执行上述方法的程序，该处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。
8.一种计算机可读存储介质，是在计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-6中任一所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.面向动态客流的城轨列车时刻表节能优化方法，其特征在于：①对城市轨道交通客流动态特征分析，设计客流需求分析与计算表达式；②基于客流动态需求及列车发车时刻表，构建所有乘客累计等待时间计算模型；③根据轨道列车运行线路上相邻站间的线路条件和车辆满载情况，建立基于运行时间的列车能耗计算模型；④基于动态客流模型和列车能耗模型，以乘客累计等待时间最短和列车综合能耗最低为目标，建立发车时刻表节能双目标优化模型；⑤设计自适应邻域搜索策略的nsga-ii对模型求解；通过调整列车发车时刻和站间运行时间来实现服务质量和运行能耗的协同优化。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通客流动态特征分析，建立客流需求分析与计算模型，其特征在于：动态客流特征分析；任意时段客流需求计算表达式的设计；具体操作包括：s1:动态客流特征分析与计算。
3.根据权利要求1所述的基于客流动态需求及列车发车时刻表，构建所有乘客累计等待时间计算模型；其特征在于：计算各站的候车乘客数量；计算所...
【专利技术属性】
技术研发人员：代存杰，武润宇，王婷玉，李海军，贾富强，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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