复杂条件下城市轨道交通调度理论与方法研究

城市轨道交通调度方案，是规定了列车在沿途车站到达与出发时刻的综合性运营计划。本项目从我国城市轨道交通的实际出发，在认真分析国内外学术界研究成果的基础上，深入分析客流需求分布的时间、空间和方向不均衡特征，研究拥挤条件下乘客的排队等待行为。根据客流分布的时变特征和排队拥挤的影响，研究城市轨道交通基于不均衡发车调度方案的编制理论，提出求解模型的启发式算法；根据客流分布的空间和方向不均衡性，提出含有大站快列和空列回跑的组合调度模式，建立不均衡发车和组合调度统一的数学模型；分析排队拥挤和早到与晚到惩罚共同作用下城市轨道交通用户的出行行为，研究基于时间窗影响的调度理论和方法；分析乘客对调度方案变化的反应，研究调度计划和流量分配之间的作用机理，构造基于用户行为作用的调度模型。研究将编制各种因素影响下城市轨道交通调度方案。本项目研究，将对解决城市轨道交通运营管理中的核心技术，具有重要的理论和现实意义。

拟结题项目从我国城市轨道交通的运营实际出发，分析了客流需求分布的时间、空间和方向不均衡特征，深入研究了拥挤条件下轨道交通车站乘客的排队等待行为。根据客流分布的时变特征和排队拥挤的影响，建立了候车乘客不同的上车行为假设，据此构造了城市轨道交通基于不均衡发车调度方案的数学优化模型，提出了基于遗传算法的求解理论。根据客流分布的空间和方向不均衡性，提出含有大站快车和空列回跑的组合调度模式，建立不均衡发车和组合调度的统一数学模型。研究排队拥挤和早到与晚到惩罚共同作用下轨道交通用户的出行行为，构造基于时间窗影响和乘客满意度的调度优化模型，设计了模型的多个求解算法。课题组针对广州地铁8号线、北京地铁房山线、南京地铁1号线等城市的轨道线路，根据实际的客流数据，运用本研究成果求解了列车调度方案，在车队规模（或动车组数量）给定的条件下，新调度方案节省的乘客排队等待时间均在20%以上。仿真计算同时表明，对于一条严重拥挤的城市轨道交通线路，为了实现运营成本和乘客出行成本的最小化目标，宜备用多种列车调度方案，以应对客流需求分布的时空变化。本研究项目实现了利用城市轨道交通IC收费系统提取动态客流数据，首次系统地完成了时变条件下轨道交通调度的数学表达，其研究方法对于更加客观真实地再现城市轨道交通系统的列车运行和乘客候车特征、进一步研究公共交通客流分配问题等，具有重要的科学意义。