基于时空视角的区域多模式轨道交通网络客流协同调控研究

In recent years, region rail transit is developing rapidly in China. Some regions have formed multi-mode rail transit network, which including high speed railway, intercity railway, suburban railway, etc. While, the region passenger flow is uneven distributed in both of time and space dimension. The capacity and demand are mismatched in some time periods and place of the rail network. In order to make sure that the supply and demand are balanced under time-space perspective, this project aim to study the method of cooperative control the passenger of the whole rail network. Firstly, we analysis the characteristics of region passenger flow and rail transit network of typical metropolitan areas, and present the cooperative control mechanism of region traffic through the rail network. Put forward the methods to determine the possible transfer scheme for crossing lines, as well as passenger distribution among parallel lines. Those methods are the basis of the network flow distribution technology. Then, consider the organization mode of different lines, transfer capacity of nodes, carrying capacity of parallel lines, collection and distribution capacity of hubs, etc. as the constraints, we study the static and dynamic train service network design method step by step. At last, take the multi-mode rail transit network of Beijing-Tianjin-Hebei Region as example, to validate the proposed method.

为适应区域客流时空分布不均的特点，充分发挥区域多模式轨道交通网络的功效，支撑区域社会经济的发展，迫切需要优化网络客流的协同调控，使供给能力时空配置与需求时空分布相一致。本项目以国家新型城镇化发展为背景，对区域内轨道交通网络的客流协同调控问题展开深入研究。通过总结归纳国内外典型城市群区域客流特征及轨道交通网络特征，研究提出以列车运行服务网络设计为基础的区域多模式轨道交通网络客流协同调控机理；针对区域轨道交通网络结构特征，提出交叉线路的换乘备选方案及平行线路客流分担的确定方法，进而形成网络客流分布推算技术；考虑不同模式线路的运输组织方式及协同组织形式、换乘站点的能力、平行区段通过能力、枢纽集散能力以及车辆运用模式等，分步研究区域多模式轨道交通静态与动态列车运行服务网络设计的方法；最后以京津冀轨道交通网络为案例原型，对所提出的方法进行验证分析。

随着我国社会经济的快速发展，我国城镇化进程在稳步推进，城市群快速发展，形成了京津冀、长江三角洲和珠江三角洲等国家级城市群。大体量的城市群区域交通必须以快捷、集约化的轨道交通方式为主，否则交通拥堵和环境污染问题将极大地加重城市群区域的运行负担。在此背景下，项目重点针对区域多层次轨道交通网络客流协同调控方法进行深入研究。首先对区域轨道交通网络客流分析预测、能力计算评估及网络可达性测算的方法进行了研究，以京津冀区域轨道交通为对象，对其网络供需匹配关系、可达性进行了测算分析；其次，提出区域轨道交通服务网络设计方法，在基础物理网络上，增加服务属性，形成区域轨道交通旅客出行服务网络图。在此服务网络上，提出了基于备选路径集、和声搜索、K短路的网络流量分配方法；再次，以网络可达性为导向，以轨道交通列车开行方案优化为载体，构建基于可达性的区域轨道交通列车开行方案优化模型。模型区域轨道交通网络可达性最大、列车开行成本最小为优化目标，考虑网络能力、客流守恒等约束。针对所构建模型为非线性特点，设计高效的和声搜索算法对模型进行求解，实现基于时空视角的区域多模式轨道交通网络客流协同调控。最后，设计算例对提出的理论方法进行了验证，算例结果表明，所提出的理论方法能够在一定程度上协调大节点间列车旅速与小节点列车开行频率这两个相互矛盾，而同时又对区域轨道交通客流调控有重要影响的两个指标。研究成果可拓展现有轨道交通列车开行方案优化研究的思路，在区域轨道交通网络、高速铁路网网络客流组织方面都可以应用。