基于換乘的城市軌道交通網絡流量分配建模及其實證研究.pdf

1、隨著國內幾所大城市軌道交通線網的逐步形成，客流網絡化特征已經開始顯現(xiàn)，乘客在軌道交通網絡中的出行時空分布特征及出行路徑選擇行為均發(fā)生了較大變化。在網絡化運營及“無縫換乘”條件下，乘客在不同線路之間換乘時不需再刷卡付費，導致路徑流量和換乘流量的不確定性和難以統(tǒng)計性，也對城市軌道交通運營組織與管理提出更高層次的要求。因此，從理論上深入研究乘客在軌道交通網絡中的路徑選擇規(guī)律和流量分配方法，有助于準確地掌握軌道交通網絡客流特征和進一步提高城市軌

2、道交通運營管理水平。
　　本論文的研究主要圍繞城市軌道交通網絡的客流分配問題而展開。本論文充分考慮了影響城市軌道交通網絡客流分配的主要因素，以及城市軌道交通網絡的特有屬性，從理論上分析和研究城市軌道交通網絡客流分布規(guī)律，提出了不同的城市軌道交通網絡客流分配模型及算法，并采用北京市軌道交通網絡的實際數(shù)據(jù)對模型和算法進行了測算和分析。具體而言，論文進行了如下研究工作：
　　(1)城市軌道交通網絡流量分配是所有乘客進行路徑選擇的聚

3、集結果，因此，掌握乘客的路徑選擇心理是建立配流模型的基礎。為了充分掌握乘客的路徑選擇行為，同時，為了給后續(xù)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持和相關參數(shù)估計，針對北京市軌道交通網絡，進行了乘客路徑選擇行為調查對調查數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。結果表明：不同年齡、職業(yè)、收入、出行目的被調查者對路徑選擇存在明顯差異，乘車時間對不同類別出行群體的影響最為顯著，其次為換乘次數(shù)和車內擁擠程度；不同屬性乘客對上述影響因素的關注程度呈現(xiàn)明顯的差異性，因此，在對配流模型建模

4、與標定時，應在考慮乘車時間、換乘時間和換乘次數(shù)的基礎上，應充分考慮不同乘客類別的差異性。
　　(2)充分考慮了影響乘客在軌道交通網絡中路徑選擇的主要因素，包括乘車時間、換乘時間和換乘次數(shù)，構造了路徑廣義效用模型，基于隨機效用理論分析了乘客的路徑選擇問題，提出了考慮換乘次數(shù)的基于改進Logit的城市軌道交通網絡流量分配模型和算法。以2008年北京市軌道交通網絡的實際數(shù)據(jù)為例，對模型和算法其進行了測算，案例研究表明考慮基于換乘次數(shù)的路

5、徑費用構建的Logit模型計算結果與實際數(shù)據(jù)的平均相對誤差為31.22％，比沒有考慮換乘次數(shù)時降低了16.44％，計算結果更加貼近實際情況。
　　對基于換乘次數(shù)的路徑廣義費用模型中參數(shù)α和β靈敏度分析表明，參數(shù)α和β取值相對于配流計算結果的靈敏程度較高，說明城市軌道交通網絡OD對之間有效路徑的換乘次數(shù)越多，其選擇概率也越低；隨著網絡規(guī)模的擴大，網絡中的換乘節(jié)點增加，乘客對換乘費用的考慮將成為影響路徑選擇的主要因素。
　　(3

6、)在基于換乘次數(shù)的流量分配模型的基礎上，統(tǒng)計分析了乘客屬性對路徑選擇偏好的影響，根據(jù)影響因素對乘客進行交叉分類，分別對不同類別乘客的路徑廣義費用模型進行了參數(shù)標定。在此基礎上構建了基于乘客類別的城市軌道交通網絡流量分配模型；針對模型中考慮乘客類型因素所導致的計算復雜程度提高，在基于改進Dial算法的基礎上，設計了基于區(qū)間的隨機網絡流量分配算法。對典型城市軌道交通網絡的研究結果表明：相對傳統(tǒng)的集計模型，基于乘客類別的流量分配方法更加細致地

7、反映出乘客構成對流量分配結果的影響，對乘客出行路徑選擇偏好的建模更加精確。
　　(4)考慮了乘客在城市軌道交通網絡中選擇路徑時的車內擁擠費用，提出了描述車內擁擠程度的非線性路徑廣義費用，構建了基于Probit模型的隨機用戶平衡客流分配模型，并提出使用MSWA算法對的隨機用戶平衡模型進行了求解。在具體案例的基礎上，分析了單個OD下可變費用校正參數(shù)對計算結果收斂精度的影響，結果表明，當(α，β)=(1，2)時，其計算結果優(yōu)于其他組參數(shù)

8、，相對誤差接近10-4，并且經過多次迭代之后收斂的穩(wěn)定性好；分析了多個OD對并存時對乘客路徑選擇的影響和算法的收斂效果，結果表明隨著加載OD對數(shù)量的增加，MSWA算法的收斂速度將會持續(xù)降低，相對誤差也會變大。
　　(5)針對北京市軌道交通網絡，利用本文所提出的城市軌道交通客流分布模型及算法，基于利用Fratar模型的推算站間OD矩陣的方法，設計并開發(fā)了城市軌道交通客流分析系統(tǒng)，系統(tǒng)可以自動實現(xiàn)各項客流統(tǒng)計指標的計算，并已在北京交通