基于网络的城市轨道交通运输能力瓶颈问题研究
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摘要
摘要：随着城市轨道交通网络化进程的不断推进,在网络效应和票价的双重刺激下,城市轨道交通的客流记录不断的在刷新,客流在急剧增加的同时,城市轨道交通相关设施或设备也暴露了与之不相适应的各种问题,特别是运输能力和客流不协调的运输能力瓶颈问题日益凸显。目前,我国一些大城市的轨道交通网络已经初步形成,对运输能力瓶颈问题的解决要求也越来越紧迫。然而,国内外关于城市轨道交通运输能力瓶颈问题的研究尚无系统的成果。本文就是在此背景下,对城市轨道交通运输能力瓶颈问题展开了系统的研究,具有一定的前瞻性和理论价值。
针对我国城市轨道交通网络化的发展现状,本文在充分借鉴国内外先进经验的基础上,对运输能力瓶颈问题展开了一系列的相关研究。
(1)分析了城市轨道交通网络化运营的特征和网络系统的构成,以及成网条件下运输能力概念体系；提出了运输能力瓶颈的定义,在此基础上,对瓶颈进行分类和对瓶颈的特性研究,为后面的研究提供了必要的准备。
(2)分别介绍了城市轨道交通不同粒度下车站集散能力和不同闭塞方式下线路输送能力的计算方法,以此作为研究运输能力瓶颈的基础。
(3)分别对静态瓶颈和动态瓶颈进行了研究,在静态瓶颈的分析中,提出了基于约束理论的静态瓶颈的定位和排序方法；在对动态瓶颈分析中,首先对城市轨道交通网进行客流分配,在此基础上,瓶颈进行识别,并按照专家打分或根据紧迫程度对其进行排序。
(4)在上述理论的基础上,分析了静态瓶颈和动态瓶颈产生的原因,提出了相对应的消解瓶颈的运输组织对策和设备改造对策,并介绍了改造方案选择的原则和最佳改造时机的确定方法。
(5)本文以R城市轨道交通为背景,就运输能力瓶颈进行了算例分析,对本文提出的静态瓶颈和动态瓶颈的识别、排序方法和疏解对策进行了验证。
In the process of rapid developing of China urban mass transit network, passenger record is constantly refresh in the double stimulation of network effect and the price of ticket. At the same time, the equipments and facilities of urban transit have shown issues incompatible with such a growth, especially the contradiction between the capacity and passenger has arisen gradually. At present, urban rail transit network has preliminarily formation in some large cities, and solving the capacity bottleneck becomes more and more urgent. However, there is not any valuable research about capacity bottleneck at home and abroad. This thesis is established based on this background, which proved to be a prospective study.
Based on the development reality of urban transit network and the advanced experience at home and abroad, this paper takes a series of related research on capacity bottleneck.
First of all, this paper analyzes the features of urban transit network operation, and the structure of rail transit, puts forward the relative integrated concept carrying capacity bottleneck of urban rail transit network, the lassification and characteristics of the bottleneck, which lays the way of the research on capacity bottleneck.
Secondly, the theory and cumulating methods of station collection and distribution capacity in different granularity as well as the line carrying capacity in different block way are discussed respectively, which is considered as the foundation of the study on capacity bottleneck.
Thirdly, the static bottleneck and dynamic bottleneck are studied. This paper puts forward the static bottleneck positioning and sorting method based on theory of constraints. The dynamic bottleneck positioning is proposed on the basis of passenger flow assignment.Their order is determined with erpert system or urgency.
Then, this paper analyzes reasons which caused static bottleneck and dynamic bottleneck separately, and puts forward the corresponding countermeasures to relieve bottleneck, including transport organization and reforming of main equipment.The pricipe of selective reconstruction and the method of establishing the best time to reform are also presented.
Finally, the models and methods above are applied to R urban rail transit network, and the result proves that the theory in this paper is useful to a certain extent.
针对我国城市轨道交通网络化的发展现状,本文在充分借鉴国内外先进经验的基础上,对运输能力瓶颈问题展开了一系列的相关研究。
(1)分析了城市轨道交通网络化运营的特征和网络系统的构成,以及成网条件下运输能力概念体系；提出了运输能力瓶颈的定义,在此基础上,对瓶颈进行分类和对瓶颈的特性研究,为后面的研究提供了必要的准备。
(2)分别介绍了城市轨道交通不同粒度下车站集散能力和不同闭塞方式下线路输送能力的计算方法,以此作为研究运输能力瓶颈的基础。
(3)分别对静态瓶颈和动态瓶颈进行了研究,在静态瓶颈的分析中,提出了基于约束理论的静态瓶颈的定位和排序方法；在对动态瓶颈分析中,首先对城市轨道交通网进行客流分配,在此基础上,瓶颈进行识别,并按照专家打分或根据紧迫程度对其进行排序。
(4)在上述理论的基础上,分析了静态瓶颈和动态瓶颈产生的原因,提出了相对应的消解瓶颈的运输组织对策和设备改造对策,并介绍了改造方案选择的原则和最佳改造时机的确定方法。
(5)本文以R城市轨道交通为背景,就运输能力瓶颈进行了算例分析,对本文提出的静态瓶颈和动态瓶颈的识别、排序方法和疏解对策进行了验证。
In the process of rapid developing of China urban mass transit network, passenger record is constantly refresh in the double stimulation of network effect and the price of ticket. At the same time, the equipments and facilities of urban transit have shown issues incompatible with such a growth, especially the contradiction between the capacity and passenger has arisen gradually. At present, urban rail transit network has preliminarily formation in some large cities, and solving the capacity bottleneck becomes more and more urgent. However, there is not any valuable research about capacity bottleneck at home and abroad. This thesis is established based on this background, which proved to be a prospective study.
Based on the development reality of urban transit network and the advanced experience at home and abroad, this paper takes a series of related research on capacity bottleneck.
First of all, this paper analyzes the features of urban transit network operation, and the structure of rail transit, puts forward the relative integrated concept carrying capacity bottleneck of urban rail transit network, the lassification and characteristics of the bottleneck, which lays the way of the research on capacity bottleneck.
Secondly, the theory and cumulating methods of station collection and distribution capacity in different granularity as well as the line carrying capacity in different block way are discussed respectively, which is considered as the foundation of the study on capacity bottleneck.
Thirdly, the static bottleneck and dynamic bottleneck are studied. This paper puts forward the static bottleneck positioning and sorting method based on theory of constraints. The dynamic bottleneck positioning is proposed on the basis of passenger flow assignment.Their order is determined with erpert system or urgency.
Then, this paper analyzes reasons which caused static bottleneck and dynamic bottleneck separately, and puts forward the corresponding countermeasures to relieve bottleneck, including transport organization and reforming of main equipment.The pricipe of selective reconstruction and the method of establishing the best time to reform are also presented.
Finally, the models and methods above are applied to R urban rail transit network, and the result proves that the theory in this paper is useful to a certain extent.
引文
[1]贺寒辉.基于仿真的技术的交通瓶颈研究[D].湖南大学硕士研究生学位论文,2006
[2]罗钦.基于网络运营的城市轨道交通客流分布理论及仿真研究[D].同济大学,2009
[3]张国宝.城市轨道交通运营组织[M].上海：上海科学技术出版社.2006
[4]孙乳笋.基于元胞自动机额度轨道交通流预测研究[D].北京交通大学,2008.
[5]张一梅.基于路网的城市轨道交通系统运输能力研究[D].北京交通大学.2009.
[6]GB50157-2003.地铁设计规范[S].
[7]张慧慧,陈峰,吴奇兵.北京地铁进出站设施通过瓶颈问题的定量分析.都市快轨交通,2009,22(3)：20-23
[8]王祎南.突发特大客流城市轨道交通运营组织研究[D].北京：北京交通大学,2008.
[9]郑晓龙.城市轨道交通中列车通过能力的理论分析及计算机仿真[D].北京交通大学,2006.
[10]张济民,吴汶麒等.准移动闭塞列车安全间隔时间的计算[J].铁道学报,1999,21(1)：6-10.
[11]罗丽云,吴汶麒.城市轨道交通移动闭塞列车安全间隔时间分析[J].中国铁道科学,2005,26(1)：119-123.
[12]李俊芳,樊晓梅.城市轨道交通车站折返能力计算[J].铁道运输与经济,2009,31(5)：50-53.
[13]建标[1999]81号.城市快速轨道交通工程项目建设标准[S].
[14]刘瑜.北京市轨道交通网络仿真研究[D].北京工业大学.2008.
[15]郑丽娟.基于城市轨道交通网络运营的客流分布预测研究[D].同济大学.2008.
[16]房霄红.城市轨道交通网络化运输组织协调理论及方法研究[D].北京交通大学.2010.
[17]徐瑞华,罗钦,高鹏.基于多路径的城市轨道交通客流分布模型及算法研究[J],铁道学报,2009,31(2)：110-114.
[18]毛保华.城市轨道交通系统运营管理[M].北京.人民交通出版社.2005.
[19]张国宝,于涛.关于城轨列车折返能力的计算与加强的研究[J].都市快轨交通.2006,19(4)：55-58
[20]周妍,网络化城市轨道交通运营组织研究[D].北京交通大学,2008.
[21]方蕾,都市圈快速轨道交通行车组织分析[D].东南大学,2004.
[22]城市轨道交通列车自动防护系统建模与仿真实现[D].北京交通大学,2009.
[23]金娟,杨梅,钟茂华,王长林.基于移动闭塞原理的地铁列车线路通过能力的研究[J].铁路计算机应用,2008,17(6)：7-10.
[24]鲁放,韩宝明,李得伟.网络化城市轨道交通在城市客运中的骨干作用[J].综合运输,2008,2(4)：6-10.
[25]王海丹.城市轨道交通线路通过能力的研究[J].城市公共交通,2005,11：24-26.
[26]徐瑞华,谢超,邹晓磊.城市轨道交通网络运输组织的系统仿真[J].上海交通大学学报,2001,35：94-97.
[27]李俊芳.基于运输能力的城市轨道交通运输组织方案评价研究[D].西南交通大学,2010.
[28]赵亮.城市轨道交通立席密度研究[D].北京交通大学,2009.
[28]李灿.城市轨道交通枢纽客流交通特性分析及建模[D],北京交通大学,2008.
[29]王建玲.城市交通网络拥挤识别[D],西南交通大学,2008.
[30]李乐园,张小宁,张红军.基于交通瓶颈的动态交通分配模型[J],系统工程理论与实 践,2006.12(4)：125-129.
[31]五巧鸣.交通瓶颈处的复杂特性研究[D],中国科学技术大学,2009.
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[37]刘倩.城市轨道交通客流诱导系统的研究与实现[D].北京交通大学,2009.
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[44]李春雨,杜文,祝小波.城市轨道交通中间折返站折返模式分析[J].2009.22(4)：44-47.
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[48]张双.地铁乘客满意度评价体系研究[D].长安大学,2008.
[49]慈立坤.上海城市轨道交通网络运营风险研究[D].同济大学,2009.
[50]徐瑞华.铁路运输能力利用问题研究[D].北京：北京交通大学,1995.
[51]Zak,Jacek. The methodology of multiple-criteria decision making in the optimization of an urban transportation system:case study of PoznanA city in Poland[J]. International transaction in operational research.1999:571-590.
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[61]Yutaka HASEGAWA, el at.A Macro-model on Propagation-disaPPearance Process of Train Delays[J]. Quarterly RePort, Volume 22, Number 2/1981.
[62]Akisada DHTSU. Study on Shinkansen Train Traffic Control-To Maintain Steady Train Operation [J].Quarterly Report, Volume 20, Number 2/1979.
[63]Prokopy J.C.Rubin. R.B.Parametric Analysis of Railway Line CaPacity. U.S.DePartment of Tranportation Federal Railroad Adminiatration,1975.
[64]潘有成.基于PopFuzzy的综合交通枢纽客运站布局影响评价研究[J].重庆交通学院学报,2004.23(5)：102-105
[65]刘文婷.城市轨道交通车站乘客紧急疏散能力研究[D].同济大学.2008.
[66]杨少辉.城市快速路瓶颈形成、扩散特性与控制方法研究[D].吉林大学.2006.
[67]宋桂翠.组合交通瓶颈系统建模与控制方法研究[D].北京交通大学.2010.
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[69]Blue V J, Adler J L. Emergent fundamental pedestrian flows from cellular automata micro-simulation[J].Transportation Research Record,1998,1644:29-36
[70]Masakuni Muramatsu, Takashi Nagatani. Jamming transition in two-dimensional pedestrian traffic[J]. Physica A,2000,275:281-291.
[71]Masakuni Muramatsu, Takashi Nagatani. Jamming transition in pedestrian counter flow[J]. Physica A,1999,267:487-498.
[72]Masakuni Muramatsu, Takashi Nagatani. Jamming transition of pedestrian traffic at a crossing with open boundaries [J].Physica A,2000,286:377-390.
[73]Mohamed El Hosseiny Abdel Salam. Regional line of the Cairo metro. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 4, Issue 3,279-283.
[2]罗钦.基于网络运营的城市轨道交通客流分布理论及仿真研究[D].同济大学,2009
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[73]Mohamed El Hosseiny Abdel Salam. Regional line of the Cairo metro. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 4, Issue 3,279-283.