城市軌道交通樞紐運營效果評價方法

2023-12-05 12:19:41

專利名稱：城市軌道交通樞紐運營效果評價方法
技術領域：
本發明屬於城市軌道交通運營技術領域，尤其涉及一種城市軌道交通樞紐運營效 果評價方法。
背景技術：
交通樞紐評價研究涵蓋三個層面宏觀層面考察樞紐總體布局，中觀層面控制樞 紐結構比例，微觀層面衡量換乘銜接及組織。評價指標的建立以多因素、多主體、多層次為 特徵。交通樞紐評價的研究對象包括城市客運換乘樞紐、軌道交通樞紐、公交換乘樞紐、公 路主樞紐、鐵路客運樞紐站等樞紐。李偉，王煒等(2004)從宏觀布局、中觀結構及微觀協調三個方面入手，以綜合性、 實用性、可比性及用戶性為原則，建立了評價指標體系，引入多目標灰關聯評價模型，對城 市客運換乘樞紐的服務效率進行了有效性評價分析。具體指標包括換乘運能度、換乘舒適 度、內部協調度、換乘平均間距、平均候車時間和換乘次距比。其中內部協調度以樞紐面積 與樞紐內部交通流形成的衝突點的比值表示。周偉等(2005)提出從規劃協調性、乘客滿意度、組織有效性和智能化四個方面構 建客運換乘系統的評價指標體系，具體指標包括停車設施率、平均換乘係數、銜接有序度、 信息服務程度等，其中乘客滿意度通過換乘次距比、換乘舒適度和平均換乘時間三個指標 評價。其中舒適度為定性指標。平均換乘時間分解為步行時間、排隊時間和候車時間。汪澤罡(2006)提出針對城市交通換乘樞紐協調性與服務水平評價的指標體系， 一層指標包括換乘樞紐的順暢性、運行效率與設施供給。其中運行效率對應的二層指標包 括平均換乘時間、距離、次數、係數以及單位時間客流周轉量。指標含義涉及樞紐微觀與宏 觀層面。李鳳玲等(2006)建立了軌道交通換乘城市其他客運交通的綜合評價指標體系， 指標包括換乘時間、換乘距離、運能匹配度、方便性、直捷性、舒適性、安全性與經濟性。其中 安全性指標為對設施安全標準的衡量，採取經驗取值。汪江洪(2006)選擇了基礎設施配置、換乘樞紐服務水平、換乘樞紐可持續發展能 力3個方面，進行公交換乘樞紐評價指標體系的構建，其中樞紐服務水平主要考慮舒適度 指標，採用專家定性評分的方法取值。劉偉華等(2003)提出從適應性、協調性、經濟性、方便性、社會性和運作性六個方 面構建公路主樞紐評價體系。廖苑伶等(2005)建立了鐵路客運樞紐站系統設計方案的綜合評價指標體系，提 出了能力適應性、候車舒適性、景觀效果、方式協同性、換乘安全性、換乘便捷性、換乘時效 性、換乘通暢性八個方面15個評價指標的單方案評價分析方法。對於安全性採用客流與車 流的最大衝突點數指標和客流與車流的平均衝突點數描述。和豪濤等(2006)提出協調性、需求性、經濟性、方便性和環保性作為公路客運樞 紐站場布局的評價準則，並提出5個評價指標布局合理性、單位生產佔地面積、樞紐規模
3適應性、樞紐發展空間和環境保護要求。李東等(2002)在充分考慮行人的舒適性、安全性和可靠性等定性評價的基礎上， 以乘客步行距離作為評價樞紐客流交通組織的主要量化指標，測算行人最大步行距離、平 均步行距離、繞行係數評價樞紐布置的方便性，進而評價樞紐內部布局設計的合理性。樞紐評價是關於複雜對象的多指標評價，多數屬於系統決策問題。同時，指標的評 價標準往往難以確切給出。因此，目前應用於交通樞紐服務水平的評價方法主要包括統計 分析類、系統工程類和模糊數學類的方法，較為常見的如層次分析法、模糊綜合評價方法、 灰色關聯繫數法等。弓丨入仿真應用的樞紐評價集中於引入對乘客行為特徵的考慮。目前這類研究在國 內外正逐漸引起廣泛的關注與重視，但相關研究實踐尚處於起步階段。國外的典型代表是 行人仿真工具在樞紐局部設施配置和服務水平評估研究中的應用。其中較為全面的應用 於樞紐乘客路徑選擇、行為表現和上下車等特定目的的工具主要包括Pedroute (Maw&Dix, 1990)和 SimPed(Daamen，2002)。Daamen 和 Hoogendoorn (2004)應用表現行人個體特徵的 微觀模型N0MAD，預測進站間機設置對行人流擁堵水平、平均行走時間、延誤等的影響。這些 研究代表了支持仿真手段的評價思路的前沿，但尚未形成評價體系。目前國內引入乘客行為特徵的交通樞紐設計與評價研究大部分針對局部設施和 單一目的進行。劉明姝、張國寶(2004)應用排隊系統理論及仿真，研究城市軌道交通進 站檢票機配置方案。饒雪平(2005)將排隊系統基礎理論應用於軌道交通車站扶梯延誤估 計。雖然部分研究引入了乘客的動態特徵，但從理論方法層面主要依賴於數學建模方法進 行乘客消耗時間、走行距離、分布狀態等的估算，且在應用規模和程度方面仍較為有限。王 波(2007)針對城市軌道交通換乘站，提出應用設施飽和度、瓶頸設施衝擊係數和換乘方便 係數作為換乘站換乘設施的評價指標，對乘客動態行為在設施評價方面的作用進行了有益 的探索。然而，目前乘客動態行為特徵尚未體系化的應用於樞紐評價。傳統的樞紐運營效果評價方法在設計與運營輔助決策中起到了積極的作用，然而 其方法體系與應用實踐存在的問題如下第一，與乘客行為相關的指標取值主要採用估算方法，依賴於數學簡化與假設，無 法真實準確地反映乘客個體及群體的分布與運動狀態；第二，對於部分衡量需求(如安全性的評價)局限於採用定性分析方法，衡量角度 與衡量手段均較為單一；第三，指標綜合分析方法沒有考慮反映指標值隨時空條件的變化規律；第四，儘管評價指標的選取均以實用為原則，然而基於數學公式的計算方法與數 值呈現方法在樞紐集散效果指示方面的支持力度與可操作性尚存在欠缺。近年來，引入乘客行為因素，通過仿真手段進行樞紐評價的研究已經體現出其理 論與現實意義。然而，目前樞紐仿真工具的應用與面向運營效果的樞紐評價之間尚缺乏有 效、規範、系統的評價方法體系的聯繫，無法滿足樞紐規劃、設計與運營的決策支持需求，也 由此導致仿真技術無法作為樞紐評價的有效手段和有力支持。

發明內容
本發明的目的在於，通過對既有的樞紐運營效 評價體系中未作考慮、以估算手段衡量或以定性方式衡量的因素進行定義或再定義，實現對城市軌道交通樞紐運營效果評 價方法的改進。技術方案是，一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述方法包括 下列步驟步驟1 確定評價目標；步驟2 根據評價目標選取評價指標；步驟3 確定仿真工具並設置初始條件；步驟4 進行仿真試驗；步驟5 根據試驗結果對評價指標取值；步驟6 利用評價指標分析方法對選定的評價指標進行分析。所述確定評價目標包括確定評價對象、評價範圍和評價目的；其中，評價對象包 括新建交通樞紐、既有改擴建交通樞紐和既有交通樞紐；評價目的包括針對一個方案進 行效果衡量和針對多個方案進行效果比較後推薦優選方案。所述評價指標包括設施利用水平、時效與便捷水平、通暢水平、安全水平和協調 水平。所述仿真工具具備如下能力模擬交通樞紐的運營過程、實現評價指標的取值、在 不同輸入條件下運營效果的重複仿真試驗。所述設置初始條件包括交通樞紐環境抽象參數設置和交通樞紐乘客抽象參數設 置及標定。所述根據試驗結果對評價指標取值具體是，將評價指標體系中的全部指標採用標 定後的仿真模型進行仿真試驗取值。所述評價指標分析方法包括指標值隨時間的變化規律分析法、指標值隨區域的 分布規律分析法、指標值綜合分析法。所述指標值綜合分析法具體採用指標取值離差進行綜合分析；其中，第j種試驗 條件的指標總離差為:D' 「 ^ eiJ是第j種試驗條件下，第i個水平評價指標的規範化
I. 1
取值。本發明提出的評價方法能夠有力支持仿真軟體對交通樞紐運營效果的量化評估， 有助於從評價需求出發生成仿真策略，提供面向不同評價目標的仿真輸出及其分析方法， 克服現有仿真軟體應用對樞紐運營評估需求欠缺貼切支持的弱點，實現對仿真平臺的有效 利用，推進仿真技術在樞紐規劃、設計與運營決策支持方面的應用。


圖1是本發明提供的方法流程圖；圖2是評價方法應用範圍表；圖3是城市軌道交通樞紐運營效果評價指標體系示意圖；圖4是設施利用水平、時效與便捷水平和通暢水平的各指標含義與計算方法列列 表；圖5是安全水平和協調水平的各指標含義與計算方法列列表；
圖6是仿真工具模塊結構示意圖；圖7是實施例2提供的時效與便捷水平指標統計結果列表；圖8是實施例2提供的通暢水平指標統計結果列表；圖9是實施例2提供的安全水平指標統計結果列表；圖10是實施例2提供的協調水平指標統計結果列表；
具體實施例方式下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發明的範圍及其應用。實施例1城市軌道交通樞紐運營效果評價以動態評價平臺為核心基礎。圖1是本發明提供 的方法流程圖，圖1中，本發明的實施步驟如下步驟1:確定評價目標。 圖2是評價方法應用範圍表，圖2中列出了本發明評價目標應用的範圍。在本發明 中，確定評價目標包括確定評價對象、評價範圍和評價目的。評價對象包括新建交通樞紐、 既有改擴建交通樞紐和既有交通樞紐；評價目的包括針對一個方案進行效果衡量和針對 多個方案進行效果比較後推薦優選方案。結合目前我國城市軌道交通樞紐的發展現狀，可以得出較為普遍的樞紐評價目標 類型及其需求如下(1)既有樞紐集散效果與改進方案評價以評價對象集散效果再現為主要評價手段，以量化的形式評估樞紐在特定的設施 配置與組織方式條件下，對乘客提供的服務水平；分析影響樞紐運作效率的制約因素，包括 導致乘客疏解瓶頸或疏解延誤的設施屬性與組織策略；在明確主要問題的基礎上，調整相 關環境參數，實現對改進條件下樞紐集散效果的預測與評估。效果衡量指標真實再現現實 條件下的乘客行為與樞紐運作效果。(2)既有樞紐改擴建方案評價以評價對象改擴建方案環境下集散效果預測為主要手段，評估樞紐環境變化對集 散效果的作用方式與作用程度。需要考慮樞紐改擴建後客流流線、客流集散量等變化，考慮 設施屬性的變化以及組織措施的調整及其作用。效果衡量指標突出反映樞紐環境屬性變化 的影響作用。(3)新建樞紐設計比選方案評價以評價對象不同設計方案下集散效果預測為主要手段，評估不同的樞紐環境對集 散效果的作用，通過綜合及特定指標的衡量，分析不同方案的優缺點，根據比選的具體要求 提供推薦方案的確定標準與評估結果。需要合理預測不同方案中的乘客行為，定量體現不 同的設施配置與組織方式對服務水平的影響，效果衡量指標具有可比性，體現差異性。步驟2 根據評價目標選取評價指標。評價指標體系的構建以反映乘客與樞紐環境屬性的作用關係為基礎。圖3是城市 軌道交通樞紐運營效果評價指標體系示意圖。圖3中，評價指標包括設施利用水平、時效 與便捷水平、通暢水平、安全水平和協調水平。其中樞紐環境屬性包括兩個方面一方面是樞紐設施的規模、位置分布和能力等；另一方面是列車到發時刻及其接續。乘客通過在樞紐 內的行為，在樞紐環境屬性的作用下體現出數量、時間、密度等的特徵和變化，評價指標體 系正是通過對這些特徵和變化的統計用以實現對樞紐運營效果的評價。而應用仿真手段作 為評價工具，能夠實現通過乘客個體行為的精確模擬來進行相關量值的獲取。因而評價指 標的定義可以充分結合仿真能夠實現的統計粒度進行。綜合考慮評價需求與評價目的，確定面向樞紐服務衡量的樞紐運營效果評價的準 則層要素包括設施利用水平、時效與便捷水平、通暢水平、安全水平和協調水平。結合樞紐 仿真模型對乘客行為與設施狀態的表現粒度，確立涵蓋5個準則、15個指標的評價指標體 系。圖4和圖5分別是設施利用水平、時效與便捷水平和通暢水平的各指標含義與計算方 法列列表以及安全水平和協調水平的各指標含義與計算方法列列表。在圖4和圖5中，對指標體系進行說明如下(1)本評價指標體系從時間與空間資源的優化利用角度對樞紐運營效果予以衡 量。指標包括對時間、密度、人數等統計數值的直接呈現和對不同時空條件下變化規律的間 接呈現兩類。(2)指標(B1)平均換乘時間、(B2)平均排隊長度、(B3)延遲係數與(C1)平均密 度的取值，在試驗條件下，將對個體指標的精確測定與對群體指標的統計呈現有機結合，真 實反映乘客運動特徵。(3)指標(B4)延遲分布不均度與(C2)、(C3)阻滯分布時空不均度，針對不同的時 間條件與空間條件考察延遲與阻滯的分布與變化規律。利於對影響時效與通暢水平的因素 進行準確定位，便於有針對性的問題分析與策略提供。(4)針對安全水平與協調水平的衡量，分別引入(Dl)、(D2)紊亂係數與(E1)、 (E2)、(E3)敏感係數進行考察。指標的構建依據為乘客行為與環境屬性作用特徵中的敏感 度特徵。即將客流敏感度作為設施空間協調水平的衡量指標；將接續敏感度作為組織方 式時間協調水平的衡量指標。兩類係數指標的構建原理為彈性理論，即通過自變量與因變 量的變化率比值反映自變量對因變量的影響程度與作用方式。係數類指標取值的符號僅表 示指標與影響因素變化趨勢是否一致，其絕對值體現指標水平。由於評價對象與評價需求存在差異，指標體系中的指標項目可能不必要完全應用 於評價個案當中。因此，依據具體需求與實際條件進行指標篩選，有利於確定試驗輸出的內 容與表現形式，最大程度的簡化試驗過程，突出關注的評價內容。(1)評價指標選取與評價需求相符今對於樞紐單方案評價，依據評價目的從設施利用水平、時效與便捷水平、通暢水 平、安全水平和協調水平5個方面中選取期望突出考查的方面和指標；如期望考察待評價 樞紐的設施利用水平和安全水平，則可選擇此兩個準則對應的指標；今對於樞紐改擴建方案評價，針對新舊方案中樞紐環境與客流條件等屬性的變化 及其影響選取期望對比的指標；今對於規劃樞紐的設計方案比選評價，針對多方案之間的主要屬性差異及其影響 選取期望比較的指標。(2)評價指標選取與評價對象特徵對應指標篩選結合評價對象的特徵進行，考慮評價對象對指標取值(試驗或觀測)的支持程度。(3)評價指標選取考慮評價結果的完整性效率類指標與安全類、協調類指標可能在特定方案條件下存在取值的相互制約關 系。對三類指標的綜合分析利於全面反映樞紐的服務水平。同時，在評價過程中通過方案 屬性的調整，可以掌握三類指標的平衡關係，並有助於分析適宜的客流規模及其影響作用。步驟3 確定仿真工具並設置初始條件。仿真工具是本發明提出的評價方法的主要實施條件。本發明提出的評價方法要求 仿真工具至少滿足以下要求(1)能夠模擬樞紐的運營過程，包括樞紐內乘客的微觀行為(如行走、購票、停留、 等候等)和隨交通工具到發的集散過程(進站、出站、換乘)。(2)能夠實現對各項評價指標的取值，包括對人數、密度、換乘時間等數值類指標 的直接統計取值，以及對紊亂係數、敏感係數等係數類指標的間接計算取值。(3)能夠滿足不同輸入條件下(如客流條件、運營條件等)運營效果的重複仿真試驗。 仿真工具初始條件設置內容包括(1)樞紐環境抽象參數設置依據評價對象的環境條件對仿真工具所需的相關環境參數(如樞紐設施屬性、時 刻表等)進行設置。(2)樞紐乘客抽象參數設置及標定依據評價對象對應的乘客屬性對仿真工具所需的相關乘客參數(如客流量及其 分布、乘客速度分布、各類乘客行為建模參數等)進行設置及標定。反映乘客行為特徵的經 驗數據可以作為乘客參數標定的重要參考，特別是對於以新建樞紐為對象的評價；對於以 既有樞紐為對象的評價，則考慮在經驗數據的基礎上適當採取現場採集數據進行標定，以 最大程度的再現乘客的特定行為。步驟4:進行仿真試驗。步驟5 根據試驗結果對評價指標取值。評價指標的取值以仿真試驗為主，輔以觀測採集。指標體系中的全部指標均可採 用標定後的仿真模型進行仿真試驗取值。當評價對象為實際運營中的樞紐時，對於設施利 用水平對應的兩個指標(Al)、(A2)，可直接採用現場觀測採集數據進行指標取值。這兩個 指標需要採集通過設施的乘客人數，可以主要通過攝像機採集數據。步驟6 利用評價指標分析方法對選定的評價指標進行分析。本評價體系的理論基礎與指標取值特性決定了常規的綜合評價分析方法無法滿 足評價需要。本評價指標的分析方法可以分為如下類別(1)指標值隨時間的變化規律分析對於隨時間變化的指標值，通過統計量進行取值的同時，可以記錄指標隨時間推 移的波動軌跡，分析單一指標值隨時間的波動變化，或多個指標值隨時間的關聯變化，並總 結指標值隨時間分布的聚類變化規律。如考察不同目的乘客的延遲係數隨時間的變化情況，有助於掌握樞紐內影響時 效的瓶頸環節的時間分布規律。
適用於此分析方法的指標包括:A1.設施利用有效度、A2.設施利用均衡度、B2.平 均排隊長度、B3.延遲係數、C1.平均密度。應用方法對於Al、A2，連續觀測並記錄設施利用情況，分時間段進行統計，得到 設施利用有效度、均衡度隨時間的變化情況；對於B2、B3和C1，採用仿真試驗並實時記錄指 標隨時間的變化情況。(2)指標值隨區域的分布規律分析對於隨區域變化的指標值，通過統計量進行取值的同時，可以記錄指標在不同區 域的分布差異，分析單一指標值的區域差異，或多個指標值在不同區域的關聯分布，並總結 指標值隨區域位置的聚類分布規律。如考察不同功能區域乘客平均密度的分布情況，有助於掌握樞紐內影響通暢的 瓶頸環節的空間分布規律。
情況。

適用於此分析方法的指標包括B2.平均排隊長度、B3.延遲係數、C1.平均密度。 應用方法對於B2、B3和C1，採用仿真試驗並實時記錄該指標在不同區域的取值
(3)指標值綜合分析
針對反映多個層面水平且影響因素複雜的指標體系，應用圖示與數據分析相結合 的方法對評價結果進行綜合分析。由於本評價指標體系中的指標均為負指標，定義指標取 值離差進行綜合分析。首先計算指標取值離差。設對於j =m種不同的試驗條件(設計或運營方案)，綜合評估i =n個水平指標
的數據分布規律情況，則
P =( …,0(1)
<=1；([丄 fem)(2)
k--
.i=
p_
([
m
其中
EJ 第j種試驗條件下，n個水平評價指標的規範化取值列表 iikJ第j種試驗條件下，水平i的P個評價指標中指標k的實際取值[-2.^]"指標k取值的規範化係數
m Hi = 1,2,…，n j = 1,2，…，m k = 1,2, ---p在式1、2定義的基礎上，定義第j種試驗條件的指標總離差W (式3)，反映第j種
試驗條件的指標總體水平。
D'^ei(3)
/其次繪製指標取值離差圖。在指標離差計算分析的基礎上，構建對應n個考察水平(或n個指標)的坐標空 間，呈現不同試驗條件(方案)的指標離差分布情況(附圖2)。指標離差圖能夠直觀顯示
9不同試驗條件(方案)下樞紐運營效果的總體水平、約束指標以及指標離差分布的均勻程度。採用指標取值離差圖的分析方法利於展示條件變化情況下各類性能的制約變化關係， 便於定位樞紐乘客行為與環境屬性對運營效果的作用規律。實施例2本實例應用可編程軟體STARL0G0開發的仿真工具，實現發明提出的評價方法的 應用。軟體提供基於網格與Agent的仿真建模環境，並提供對乘客個體和環境單元的屬性 追蹤功能。圖6是仿真工具模塊結構示意圖。圖6中，該仿真工具由設置、核心、監控、分析 和輸出五個功能模塊組成，一方面直觀顯示樞紐的運營狀態，一方面實現樞紐服務水平評 價指標數據的實時呈現與統計分析。該仿真工具的功能模塊說明如下(1)設置模塊今環境抽象參數設置子模塊實現樞紐設施及時刻表等參數設置與調整。今乘客抽象參數設置子模塊實現乘客行為仿真模型對應參數的設置與調整。(2)核心模塊今模型構建子模塊實現乘客行為與運營狀態仿真模型構建與調整。今評價接口子模塊實現評價指標與仿真試驗模型的共構。今模擬顯示子模塊實現仿真試驗過程的可視化、放大與縮小、局部呈現等功能。(3)監控模塊今乘客追蹤子模塊針對每一個乘客個體，實現所有默認屬性與設置屬性的實時 狀態追蹤。今網格追蹤子模塊針對每一個單元網格，實現所有默認屬性與設置屬性的實時 狀態追蹤。今實時監控子模塊實現定義的數據類性能狀態的同步追蹤呈現。(4)分析模塊今實時狀態呈現子模塊提供仿真試驗過程中評價指標狀態的實時呈現(如不同 站臺乘客的平均換乘時間)。今統計結果記錄子模塊記錄仿真試驗過程中指標狀態的累積特性，以指標統計 值的形式集中呈現(如密度隨試驗時間推進的變化情況)。(5)輸出模塊今圖表輸出子模塊輸出圖表形式的指標結果。今數據輸出子模塊輸出數據形式的指標結果。選取的交通樞紐概況本實施例以地鐵宣武門站為例。地鐵宣武門站是既有運營線路2號線和在建線路 4號線的交匯車站。車站為十字型換乘車站，2號線在上，4號線在下，東西各有兩組換乘通 道連接2號線站臺層與4號線站廳層。2號線既有站臺中部將添設上行與下行換乘樓梯各 一部，四號線南北站廳各設上下行扶梯一部，樓梯一部，連接至四號線站臺層。系統初始化評價目標為考察未來軌道交通成網運營條件下，地鐵宣武門站銜接線路換乘客流 在樞紐內的時效與便捷、通暢、安全水平，衡量樞紐環境對雙方向換乘需求的滿足與協調程度。
設置條件為列車到站間隔180s，列車停站時間30s。乘客速度分布0.9m/ s 1. 35m/s 1. 8m/s = 80% 10% 10%。評價指標計算取值結合評價目標，選取時效與便捷水平、通暢水平、安全水平與協調水平對應的8個 指標進行取值與分析。(一)時效與便捷水平選取指標(Bi)平均換乘/候車時間取值方式仿真試驗過程中實時記錄全部乘客個體的換乘時間/候車時間，取平均值即得指標值。圖7是實施例2提供的時效與便捷水平指標統計結果列表。依據集散條件分析進 行客流分布設置，得到兩層站臺乘客的換乘時間與候車時間的均值與最大值如圖7所示。時效與便捷水平指標的統計結果顯示兩個方向乘客的平均換乘時間相差不明 顯，但當前輸入條件下，2號線一4號線的最大換乘時間明顯較長，主要原因是換乘設施延 遲導致最大候車時間顯著延長。(二)通暢水平對通暢水平的考察著眼於高密度區域的狀態及其波動情況，因此依據基本流線設 計、設施位置及功能情況將站臺與通道部分劃分為5個區域，分別考察5類乘客群體在對應 功能區域的密度分布情況區域A :2號線站臺下行樓梯口區域B :2號線站臺上行樓梯口區域C 4號線站臺樓/扶梯口區域D :2號線一4號線通道區域E :4號線一2號線通道選取指標1 : (Cl)平均密度(p/m2)取值方式仿真試驗過程中實時記錄5個區域的乘客密度值，取平均值即得指標值。選取指標2 (C2)阻滯時間分布不均度取值方式仿真試驗過程中實時記錄5個區域的乘客密度值，分區域分別計算最 大密度瞬間的密度值與該區域平均密度值的比值即得指標值。選取指標3 (C3)阻滯空間分布不均度取值方式仿真試驗過程中實時記錄5個區域的乘客密度值，計算最大密度區域 的密度值與各區域平均密度值的比值即得指標值。選取阻滯時空分布指標為主要考察對象。圖8是實施例2提供的通暢水平指標統 計結果列表。圖8顯示了通暢水平指標的統計結果。通暢水平指標的統計結果顯示樞紐內乘客阻滯的時間分布不均衡性較空間分布 更為明顯。區域C受到4號線站臺換乘客流的較強衝擊，是平均阻滯程度最高的區域，其阻 滯的時間分布不均衡度達到較高水平(指標值6. 17)，與該區域能力配置與流線交叉情況 相吻合；儘管區域A (指標值4. 28)為其所在站臺唯一的換乘出口，然而乘客平均到達時間 較區域C長，一定程度上延緩了排隊及對通道的衝擊，導致同為換乘通道的區域D (指標值3.68)和區域E(指標值4. 39)阻滯時間分布均衡程度出現顯著差異。(三)安全水平
選取指標1 : (Dl)空間紊亂係數。取值方式(同圖4和圖5的指標定義)以5個等級的換乘乘客數量規模(換乘 人數48人 432人，相鄰等級相差96人)為輸入條件進行仿真試驗，試驗過程中實時記錄 A、B、C 3個區域的乘客密度值，首先對應5個等級的乘客數量規模，分別取相應區域(2號 線站臺取區域A和B，4號線站臺取區域C)的密度平均值；然後針對2號線和4號線分別計 算5個密度值的最大差值，用此差值除以其中較小的密度值得到密度的變化率；再以相同 方法計算最大差值的兩個密度水平對應的乘客數量的變化率；最後以密度變化率除以乘客 數量變化率，即得指標值，如圖9所示(實施例2提供的安全水平指標統計結果列表)。選取指標2 (D2)時間紊亂係數。取值方式(同表2指標定義)以5個等級的列車接續時間(4號線站臺列車到達 時間與2號線列車到達時間之差，0秒 160秒，相鄰等級相差40秒)為輸入條件進行仿真 試驗，試驗過程中實時記錄2號線和4號線站臺2個區域的乘客數量值，首先對應5個等級 的列車接續時間，分別取2號線站臺和4號線站臺的乘客數量值；然後針對2號線和4號線 分別計算5個乘客數量值的最大差值，用此差值除以其中較小的數量值得到乘客數量的變 化率；再計算最大差值的兩個乘客數量水平對應的接續時間差值；最後以乘客數量變化率 除以接續時間差值，即得指標值(如圖9所示)。空間紊亂係數利用區域密度相對於客流規模的變化程度體現空間層面的安全水 平。如圖9所示，4號線站臺區域密度隨客流規模的變化趨勢(指標值4. 00)較2號線站臺 (指標值1.58)明顯，反映了更為顯著的能力飽和傾向，可視為安全隱患的表現之一。時間紊亂係數利用區域人數相對於列車接續時間的變化程度體現時間層面的安 全水平。如圖9所示，兩站臺區域人數隨兩站臺列車到達時刻差延長的變化趨勢相反。4號 線站臺變化趨勢(指標值-1.61)相對明顯，反映了更為顯著的乘客滯留傾向，可視為安全 隱患的表現之一。(四)協調水平換乘時間相對於客流規模的敏感度反映了設施與組織水平對客流波動的適應性。 候車時間對於列車到發配合的敏感度能夠有效反映列車開行對服務水平的影響作用，是樞 紐列車到發配合協調程度的指示標誌之一。因此，分別選取指標(E2)平均換乘時間-客流 敏感係數和(E3)平均候車時間-接續敏感係數衡量協調水平。選取指標1 : (E2)平均換乘時間_客流敏感係數取值方式(同表2指標定義)以5個等級的換乘乘客數量規模(換乘人數48人 432人，相鄰等級相差96人)為輸入條件進行仿真試驗，試驗過程中實時記錄2號線一4號 線和4號線一2號線兩個方向的乘客換乘時間，首先對應5個等級的乘客數量規模，分別取 相應換乘方向的平均換乘時間；然後針對兩個換乘方向分別計算5個平均換乘時間值的最 大差值，用此差值除以其中較小的換乘時間值得到平均換乘時間的變化率；再以相同方法 計算最大差值的兩個換乘時間對應的乘客數量的變化率；最後以換乘時間變化率除以乘客 數量變化率。圖10是實施例2提供的協調水平指標統計結果列表，圖10為以換乘時間變 化率除以乘客數量變化率後所得到的指標值。
選取指標2 (E3)平均候車時間-接續敏感係數取值方式(同圖4和圖5指標定義)以5個等級的列車接續時間(4號線站臺列 車到達時間與2號線列車到達時間之差，0秒 160秒，相鄰等級相差40秒)為輸入條件進 行仿真試驗，試驗過程中實時記錄2號線一4號線和4號線一2號線兩個換乘方向的乘客 候車時間，首先對應5個等級的列車接續時間，分別取相應換乘方向的平均候車時間；然後 針對兩個換乘方向分別計算5個平均候車時間的最大差值，用此差值除以其中較小的候車 時間值得到乘客平均候車時間的變化率；再計算最大差值的兩個候車時間水平對應的接續 時間差值；最後以平均候車時間變化率除以接續時間差值，即得指標值(見圖10)。數據顯示，服務時間的敏感度是客流、設施、列車到發時刻三者關係協調程度的 指示標誌之一。4號線換乘2號線的乘客平均耗時對客流規模的適應性較強(指標值 0. 0006)，2號線換乘4號線的乘客平均耗時對列車接續的適應性較強(指標值-0. 88)，可 以作為協調度的衡量標準之一。在本發明中，仿真試驗以乘客微觀行為模擬為核心，觀測採集數據基於對乘客個 體行為和群體表現的反映，因而指標取值能夠反映乘客個體特徵與群體規律，具有很強的 精確度。針對時效與便捷水平選取平均換乘時間作為衡量指標以及針對通暢水平選取平均 密度作為衡量指標，比採用常規的估算進行平均換乘時間、平均密度的取值方法更為有效。 針對安全水平和協調水平，採用紊亂係數指標和敏感係數指標，比通常採用的定性分析的 方法進行評估，獲得的結果更為準確。另外，本發明能夠反映指標隨時間與區域的波動、關 聯或聚類變化規律，使得評價分析更加靈活。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍 為準。
權利要求
一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述方法包括下列步驟步驟1確定評價目標；步驟2根據評價目標選取評價指標；步驟3確定仿真工具並設置初始條件；步驟4進行仿真試驗；步驟5根據試驗結果對評價指標取值；步驟6利用評價指標分析方法對選定的評價指標進行分析。
2.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述 確定評價目標包括確定評價對象、評價範圍和評價目的；其中，評價對象包括新建交通樞 紐、既有改擴建交通樞紐和既有交通樞紐；評價目的包括針對一個方案進行效果衡量和 針對多個方案進行效果比較後推薦優選方案。
3.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述評 價指標包括設施利用水平、時效與便捷水平、通暢水平、安全水平和協調水平。
4.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述仿 真工具具備如下能力模擬交通樞紐的運營過程、實現評價指標的取值、在不同輸入條件下 運營效果的重複仿真試驗。
5.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述設 置初始條件包括交通樞紐環境抽象參數設置和交通樞紐乘客抽象參數設置及標定。
6.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述根 據試驗結果對評價指標取值具體是，將評價指標體系中的全部指標採用標定後的仿真模型 進行仿真試驗取值。
7.根據權利要求1所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述評 價指標分析方法包括指標值隨時間的變化規律分析法、指標值隨區域的分布規律分析法、 指標值綜合分析法。
8.根據權利要求7所述的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法，其特徵是所述指 標值綜合分析法具體採用指標取值離差進行綜合分析；其中，第j種試驗條件的指標總離差為:formula see original document page 2;eiJ是第j種試驗條件下，第i個水平評價指標的規範化取值。
全文摘要
本發明公開了城市軌道交通控制技術領域中的一種城市軌道交通樞紐運營效果評價方法。技術方案包括確定評價目標，根據評價目標選取評價指標，確定仿真工具並設置初始條件，進行仿真試驗，根據試驗結果對評價指標取值，利用評價指標分析方法對選定的評價指標進行分析。在本發明中，以乘客微觀行為模擬為核心，觀測採集數據基於對乘客個體行為和群體表現的反映，指標取值具有很強的精確度；比採用常規的估算進行平均換乘時間、平均密度的取值方法和通常採用的定性分析的方法獲得的結果更為準確；且能夠反映指標隨時間與區域的波動、關聯或聚類變化規律，評價分析更加靈活。
文檔編號G06Q50/00GK101826200SQ201010140468
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月2日 優先權日2010年4月2日
發明者張琦, 李得偉, 韓寶明, 魯放 申請人:北京交通大學