應(yīng)對(duì)城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急優(yōu)化研究.pdf

1、城市軌道交通作為我國城市公共交通的主要出行方式之一，有效地支撐了城市流動(dòng)性。然而，由于一些不可抗拒因素，城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷情況時(shí)有發(fā)生，若不及時(shí)采取合理的應(yīng)急措施，將會(huì)造成大量乘客延誤，增加安全風(fēng)險(xiǎn)。常規(guī)地面公交具有分布密集、調(diào)度靈活、運(yùn)能較大等特點(diǎn)，是應(yīng)對(duì)城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷的重要手段，能夠快速疏散乘客，保障運(yùn)輸接續(xù)。本論文以交通規(guī)劃理論、運(yùn)籌學(xué)理論及智能優(yōu)化算法理論等為基礎(chǔ)，以城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷為研究場(chǎng)景，以接駁公交

2、為研究對(duì)象，系統(tǒng)性地研究了應(yīng)急模式、應(yīng)急需求、應(yīng)急線路、應(yīng)急調(diào)度及應(yīng)急系統(tǒng)編制等內(nèi)容，旨在為城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷應(yīng)急組織與管理提供理論及實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減小乘客延誤，節(jié)約應(yīng)急成本。本論文研究內(nèi)容主要包含以下四個(gè)方面:
　　(1)應(yīng)對(duì)城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急模式及需求研究。本論文系統(tǒng)地探討了突發(fā)服務(wù)中斷類型、應(yīng)急模式、接駁公交服務(wù)范圍及應(yīng)急需求等內(nèi)容，為研究應(yīng)急線路及應(yīng)急調(diào)度奠定了理論框架基礎(chǔ):依據(jù)事故

3、發(fā)生位置及對(duì)城市軌道交通影響范圍的不同，將突發(fā)服務(wù)中斷分為單線突發(fā)服務(wù)中斷及網(wǎng)絡(luò)突發(fā)服務(wù)中斷兩種類型;提出了城市軌道交通小交路運(yùn)行輔以常規(guī)公交接駁的應(yīng)急疏散模式，即未受影響區(qū)間城市軌道交通正常運(yùn)營，接駁公交保障受影響區(qū)間乘客的正常出行;細(xì)化了接駁公交功能，單線突發(fā)服務(wù)中斷的影響范圍較小且客流走向簡單，為方便組織，接駁公交僅需具備替代受影響區(qū)域城市軌道交通功能即可，網(wǎng)絡(luò)突發(fā)服務(wù)中斷的涉及范圍廣且客流復(fù)雜，接駁公交還需同時(shí)具備補(bǔ)充接駁能力，

4、將疏散范圍擴(kuò)大到整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò);以突發(fā)服務(wù)中斷發(fā)生時(shí)刻為分界點(diǎn)，將疏散需求分為靜態(tài)需求及動(dòng)態(tài)需求兩個(gè)部分，并深入探討了事故發(fā)生時(shí)刻列車所處不同位置所導(dǎo)致的不同靜態(tài)客流情況。
　　(2)應(yīng)對(duì)城市軌道交通單線突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急調(diào)度優(yōu)化。單線突發(fā)服務(wù)中斷下，接駁公交僅具有替代接駁功能，其線路走向及停站完全按照城市軌道交通線路布設(shè)，因此，需求解接駁公交應(yīng)急調(diào)度問題，包括接駁公交應(yīng)從哪些駐車點(diǎn)派出、駐車點(diǎn)應(yīng)該派往接駁公交車站的

5、車輛數(shù)、被派出的接駁公交應(yīng)按照接駁公交線路往返運(yùn)行的次數(shù)、以及其應(yīng)該從哪個(gè)接駁公交車站返回原駐車點(diǎn)。
　　本論文構(gòu)建了應(yīng)對(duì)城市軌道交通單線突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急調(diào)度優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了基于等效駐車點(diǎn)思想的求解方法，將原非線性規(guī)劃模型轉(zhuǎn)化為易于求解的運(yùn)輸問題模型，以南京地鐵為實(shí)例，驗(yàn)證了模型與算法的可行性，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析。結(jié)果表明，隨著規(guī)定救援時(shí)問的增加，總的疏散成本及需要調(diào)派的接駁公交數(shù)量減小。此外，派出的車輛數(shù)與

6、駐車點(diǎn)數(shù)量并無顯著關(guān)系，而兩端小交路的需求分布對(duì)接駁公交調(diào)派方案影響較大。上述結(jié)論對(duì)接駁公交資源配置具有一定指導(dǎo)意義，有助于提高公交資源在應(yīng)急疏散時(shí)的利用效率。
　　(3)應(yīng)對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急線路優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)突發(fā)服務(wù)中斷下，接駁公交的服務(wù)范圍被擴(kuò)散至整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，具有替代及補(bǔ)充接駁兩種功能。替代接駁公交線路可依據(jù)服務(wù)中斷范圍直接確定，而補(bǔ)充接駁公交線路需依據(jù)設(shè)置需求進(jìn)一步確定。因此，需要開行幾條補(bǔ)充

7、接駁公交應(yīng)急線路、每條補(bǔ)充接駁公交線路應(yīng)如何走向及需要設(shè)置哪些停站成為了網(wǎng)絡(luò)突發(fā)服務(wù)中斷下接駁公交應(yīng)急首先需要解決的問題。
　　本論文以保障受影響乘客出行時(shí)間為出發(fā)點(diǎn)，通過以“站”定“線”的方式，逐步確定補(bǔ)充接駁公交線路集合。定“站”:通過對(duì)比城市軌道交通各車站對(duì)在不同網(wǎng)絡(luò)下的最短路行程時(shí)間，將其分為完全中斷車站對(duì)、部分受影響車站對(duì)及未受影響車站對(duì)三種類型;當(dāng)部分受影響車站對(duì)及完全中斷車站對(duì)在實(shí)際道路網(wǎng)絡(luò)下的最短路行程時(shí)間最小時(shí)，

8、即可獲得補(bǔ)充接駁需求車站對(duì)集合。定“線”:本論文以最小化補(bǔ)充接駁公交線網(wǎng)總長度目標(biāo)，構(gòu)建了補(bǔ)充接駁公交線路優(yōu)化模型，并基于最短路相關(guān)定理，以需求車站對(duì)最短路之間的相互關(guān)系為判斷依據(jù)，設(shè)計(jì)了候選線路合并與重組的優(yōu)化算法，并通過算例分析驗(yàn)證了模型與算法的可行性。
　　(4)應(yīng)對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急調(diào)度優(yōu)化。突發(fā)服務(wù)中斷下，接駁公交任務(wù)可分為滯留乘客疏散任務(wù)與運(yùn)輸接續(xù)保障任務(wù)。靜態(tài)客流具有數(shù)量較大且滯留時(shí)間較長的特

9、點(diǎn)，接駁公交應(yīng)盡快完成該部分乘客疏散。動(dòng)態(tài)客流為正常穩(wěn)定客流，接駁公交可按一定發(fā)車間隔或時(shí)刻表運(yùn)行。因此，為適應(yīng)不同接駁任務(wù)需求，本論文提出了基于兩階段的接駁公交動(dòng)態(tài)應(yīng)急調(diào)度模式。
　　第一階段“完成滯留乘客疏散”:該階段接駁公交調(diào)度模式為接駁公交不間斷運(yùn)行;以最小化滯留乘客延誤時(shí)間為目標(biāo)，構(gòu)建了第一階段接駁公交動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了基于多層編碼的遺傳算法進(jìn)行求解。第二階段“保障運(yùn)輸接續(xù)”:該階段接駁公交調(diào)度模式為按照給定時(shí)刻

10、表運(yùn)行;以最小化接駁公交總接續(xù)時(shí)間為目標(biāo)，構(gòu)建了第二階段接駁公交動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了改進(jìn)模擬退火算法進(jìn)行求解。此外，通過設(shè)置狀態(tài)結(jié)束點(diǎn)及虛擬駐車點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)階段模型的聯(lián)系與互動(dòng)，從而可獲得第一階段結(jié)束時(shí)刻及返程接駁公交車輛數(shù)。最后，通過算例驗(yàn)證了兩階段思想及兩個(gè)模型與算法的可行性。
　　(5)應(yīng)對(duì)城市軌道交通突發(fā)服務(wù)中斷的接駁公交應(yīng)急設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)。為實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐時(shí)的快速應(yīng)急響應(yīng)，在前述理論研究基礎(chǔ)上，本論文設(shè)計(jì)了應(yīng)對(duì)城市