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        城市軌道交通突發(fā)事件客流誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2012-11-29 08:40:02賈利民郭建媛康亞舒
        鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用 2012年10期
        關(guān)鍵詞:信息能力

        王 洋,賈利民,徐 杰,郭建媛,康亞舒

        (1.北京交通大學(xué) 軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100044;2.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院,北京 100044)

        目前我國地鐵建設(shè)規(guī)模越來越大,新建線路的引入使路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生著劇烈的變化,地鐵運(yùn)營管理難度也隨之增加。雖然地鐵內(nèi)部設(shè)施設(shè)備更加先進(jìn),運(yùn)營管理更加科學(xué)、規(guī)范,從業(yè)人員技能水平更高,但是地鐵事故還是時(shí)有發(fā)生。同時(shí)鑒于地鐵自身的特點(diǎn):處于地下相對半封閉的空間,客流密集度高且客流種類多[1],出行OD(Origin-Destination,起點(diǎn)-訖點(diǎn))也存在較大差異,尤其是老人和小孩等弱勢群體,增加了突發(fā)事件下乘客疏散和誘導(dǎo)的難度。

        現(xiàn)行的突發(fā)事件誘導(dǎo)方式只有廣播和人工疏導(dǎo)兩種,根本無法滿足突發(fā)事件下乘客對客流誘導(dǎo)信息的需求。例如:2011年上海地鐵追尾事故,事故發(fā)生后,只引導(dǎo)乘客自行換乘他線或出站換乘公交。沒有實(shí)施有效的客流誘導(dǎo),造成大量客流滯留。本文正是以此為背景提出突發(fā)事件客流誘導(dǎo)系統(tǒng)的研究。

        1 客流分布特征分析

        1.1 不同時(shí)段客流分布特征

        日客流分布通常呈現(xiàn)“駝峰曲線”特征,即早晚高峰時(shí)段,以通勤客流為主。平峰時(shí)段,客流量較均衡,以商務(wù)流、商業(yè)流為主。

        工作日客流分布呈“雙峰”特征,非工作日的客流一般呈“階梯狀”,逐漸增加或減少。

        在春節(jié)、五一、十一等節(jié)日,或是大型活動(dòng)(如奧運(yùn)會(huì))期間出行客流明顯增加,還有學(xué)生寒假、暑假期間,流通客流量也很大。但是在中考、高考期間和開學(xué)后學(xué)生出行流驟減。

        1.2 換乘站客流分布特征

        換乘站是線路的連接點(diǎn),客流集中,客流變化情況復(fù)雜,是客流誘導(dǎo)和運(yùn)營組織的瓶頸點(diǎn),故需要進(jìn)行重點(diǎn)分析。

        (1)密度大

        換乘站內(nèi)以換乘客流為主,由于換乘客流方向性強(qiáng)、客流量大[2],在突發(fā)事件下,極易造成慌亂,甚至踩踏事件的發(fā)生,客流誘導(dǎo)工作難度很大。圖1為北京地鐵部分線路換乘客流占全線客運(yùn)量之比以及換乘站數(shù)站全線比例。

        圖1 北京地鐵部分線路換乘客流占全線客運(yùn)量比例及換乘站數(shù)占全線比例

        (2)沖突點(diǎn)多

        不同的出行目的和出行方向會(huì)形成不同的出行路徑,就不可避免地導(dǎo)致多股客流的交織,形成多個(gè)客流沖突點(diǎn)。在突發(fā)事件時(shí),沖突點(diǎn)的安全性很低,一旦沖突點(diǎn)形成混亂,對客流誘導(dǎo)工作將造成很大困難。

        (3)不均衡性

        同一時(shí)段、不同換乘方向;不同時(shí)段、同一換乘方向的客流量會(huì)存在較大差異。最典型的是早晚高峰時(shí),早高峰以進(jìn)城方向?yàn)橹?,而在晚高峰則相反。

        (4)短時(shí)沖擊性

        地鐵客流的到達(dá)并不是連續(xù)均衡的,是隨列車的到達(dá)呈現(xiàn)脈沖式分布[3],也就是在短時(shí)間內(nèi)會(huì)激增大量客流,易形成擁堵和客流排隊(duì),當(dāng)擁堵人數(shù)較多時(shí),將會(huì)帶來較大的安全隱患。

        1.3 重要客流集散點(diǎn)客流分布特征

        處于在不同城區(qū)的線路,客流特征也不同。在中心商業(yè)繁華區(qū)、文化聚集區(qū)、客流集散點(diǎn)的線路,客流種類比較寬泛,客流量和客流強(qiáng)度較大,密集度高;在市郊結(jié)合、以上下班為主的線路,客流強(qiáng)度居中,呈現(xiàn)早晚高峰客流;郊區(qū)線路的客流強(qiáng)度最低。

        2 系統(tǒng)需求分析

        2.1 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)多樣

        軌道交通路網(wǎng)形式復(fù)雜多樣,隨著新建線路的引入,路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜多樣。此時(shí),突發(fā)事件對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路網(wǎng)能力、客流分布產(chǎn)生的影響將呈現(xiàn)出更多的不確定性。不同類型、級別的突發(fā)事件對路網(wǎng)的影響程度也存在差異。例如:在蓄意攻擊下,北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)的抗攻擊性很差;在隨機(jī)性攻擊時(shí),網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性較強(qiáng)[4]。

        2.2 車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異

        不同類型車站內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施分布和位置的布置存在較大差異,而且出入口、消防口等不僅有限,而且存在建筑死角[5],在突發(fā)事件下,客流誘導(dǎo)工作難度很大。

        2.3 客流多樣

        軌道交通客流種類多樣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,呈現(xiàn)不同的客流特點(diǎn)和分布特征。例如:通勤流和學(xué)生流,主要集中在早晚高峰期;探親流和旅游流集中在周末和假期。在突發(fā)事件時(shí),要充分考慮到事發(fā)時(shí)客流的特點(diǎn)、屬性以及客流成分,尤其是老人和兒童會(huì)增加客流誘導(dǎo)的難度,所以必須進(jìn)行科學(xué)有效、及時(shí)的客流誘導(dǎo)工作。

        2.4 能力變化

        不同突發(fā)事件對路網(wǎng)能力的影響程度和結(jié)果是不同的。例如:在發(fā)生毒氣、爆炸時(shí),對人體造成危害,線路全線停運(yùn),路網(wǎng)能力大幅度下降;因天氣惡劣引起突發(fā)大客流時(shí),路網(wǎng)能力緊張,會(huì)造成客流滯留和擁擠。無論哪種情況,一旦路網(wǎng)能力出現(xiàn)極度緊張甚至崩潰,極易引發(fā)一系列公共安全問題。

        2.5 突發(fā)事件類型多樣

        突發(fā)事件類型有多種多樣,如火災(zāi)、爆炸、毒氣襲擊、地震、惡劣天氣、突發(fā)大客流或設(shè)備故障、損壞等[1]。不同級別、不同類別的突發(fā)事件需采取的客流誘導(dǎo)組織工作是不同的;同一事件對不同線路、車站產(chǎn)生的影響程度也不同,所以就需要有專業(yè)的客流誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)布及時(shí)的、有針對性的客流誘導(dǎo)信息,應(yīng)對不同種類的突發(fā)事件。

        2.6 客流網(wǎng)絡(luò)傳播性

        當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí),突發(fā)客流不僅會(huì)在事發(fā)車站內(nèi)造成擁擠,還會(huì)導(dǎo)致相鄰線路、車站內(nèi)的客流積聚,產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)傳播效應(yīng)。尤其是換乘站。此時(shí)運(yùn)營部門就應(yīng)及時(shí)提供客流誘導(dǎo)信息,否則可能導(dǎo)致更大面積甚至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。

        3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        系統(tǒng)面向兩個(gè)用戶層次:工作人員、乘客。系統(tǒng)體系架構(gòu)采用B/S(Browser/Server)模式,用戶可通過Web瀏覽器訪問網(wǎng)頁,從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取的信息能以文本、圖像、表格或多媒體對象的形式在網(wǎng)頁上進(jìn)行展現(xiàn)。開發(fā)平臺采用J2EE平臺,集成開發(fā)環(huán)境選用MyEclipse8.5企業(yè)級工作平臺(MyEclipse Enterprise Workbench),數(shù)據(jù)庫選用Oracle 10g,Web服務(wù)器采用Apache Tomcat 6.0,交互圖形界面設(shè)計(jì)則使用Adobe Flex Builder 4.5。

        3.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

        (1)路網(wǎng)屬性管理主要是實(shí)現(xiàn)對路網(wǎng)各類基礎(chǔ)信息的管理,管理內(nèi)容包括:線路屬性(線路ID、線路名稱、位置等)、線路連接關(guān)系、換乘關(guān)系、線路各車站、車站連接關(guān)系等。為確定事故的影響范圍、車站線路的受影響程度、判斷事故級別等提供路網(wǎng)數(shù)據(jù)支持。

        (2)車站屬性管理主要是實(shí)現(xiàn)對車站各類信息的管理,管理內(nèi)容包括:車站屬性、車站類型、車站內(nèi)部設(shè)施等。

        (3)列車時(shí)刻表管理主要是實(shí)現(xiàn)對列車時(shí)刻表的管理,例如列車車次、列車運(yùn)行時(shí)間、列車停站時(shí)間、列車追蹤時(shí)間等。

        (4)歷史客流數(shù)據(jù)管理主要是對客流分時(shí)段、分線路等進(jìn)行管理。包括各線路、車站的歷史客流進(jìn)出站量、客流換乘量、客流分布規(guī)律等。

        數(shù)據(jù)的導(dǎo)入采用大型數(shù)據(jù)庫常用的加載方法批量處理,并應(yīng)用wrapper包裝器將數(shù)據(jù)的格式統(tǒng)一化,導(dǎo)入程序讀取文件數(shù)據(jù)并進(jìn)行解析。在系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí),可提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

        3.2 突發(fā)事件管理

        (1)記錄事故信息:突發(fā)事件類型、級別、影響范圍、發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)間、事發(fā)車站、所屬線路、所在區(qū)間、行車方向、車次等。

        (2)設(shè)定不同突發(fā)事件類型:火災(zāi)、爆炸、化學(xué)威脅、地震;設(shè)備故障、列車故障;乘客被車門擠傷、失足跌入軌道,等。

        (3)設(shè)定突發(fā)事故級別,暫設(shè)4級:一般事故、較大事故、重大事故、特別重大事故。

        (4)設(shè)定事故的影響范圍:直接影響車站、間接受影響車站;直接受影響線路、間接受影響線路;事故區(qū)間,等。

        (5)根據(jù)不同突發(fā)事件類型和事故級別,初步設(shè)定相應(yīng)的客流誘導(dǎo)方案和信息模板。

        將突發(fā)事件的類型、級別、影響范圍、發(fā)生地點(diǎn)、持續(xù)時(shí)間、相應(yīng)的處置方案等模塊設(shè)定為多選功能,可在不同模塊進(jìn)行編輯、更新。不同突發(fā)事件模塊與事件處置措施模板形成“一對一”的對應(yīng)關(guān)系。

        3.3 路網(wǎng)能力分析

        路網(wǎng)能力分析包括:通過能力,如:線路通過能力、列車折返能力、最終通過能力等;車站各設(shè)備能力,如通道通過能力、樓梯及自動(dòng)扶梯輸送能力、AFC設(shè)備使用能力,以及站臺和站廳空間容納能力等;換乘能力,線路間換乘能力、換乘通道綜合能力等[6]。

        將突發(fā)事件信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理,整理成系統(tǒng)識別的統(tǒng)一格式,導(dǎo)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊和突發(fā)事件管理模塊的數(shù)據(jù),建立不同突發(fā)事件下的能力計(jì)算模型與算法,對路網(wǎng)能力的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。制定路網(wǎng)能力等級規(guī)則,對計(jì)算指標(biāo)進(jìn)行分析,得到路網(wǎng)能力綜合分析結(jié)果。路網(wǎng)能力分析結(jié)果將傳輸?shù)叫畔⒄故灸K,作為判定路網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)的依據(jù)。

        3.4 客流分析

        客流分析涉及的指標(biāo)包括客運(yùn)量、進(jìn)站量、斷面客流、換乘量等指標(biāo),為確定突發(fā)事件的客流影響范圍提供依據(jù)。

        導(dǎo)入實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)并格式統(tǒng)一化,建立不同突發(fā)事件下,突發(fā)客流指標(biāo)及數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法,調(diào)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊中的歷史客流數(shù)據(jù),分析對比客流分布特征的變化情況,得出突發(fā)事件下客流分布情況。分析結(jié)果作為判定事故影響范圍和進(jìn)行客流誘導(dǎo)的依據(jù)。

        3.5 客流誘導(dǎo)信息發(fā)布

        客流誘導(dǎo)信息發(fā)布主要是實(shí)現(xiàn)對不同受影響程度的車站發(fā)布不同的客流誘導(dǎo)信息。包括發(fā)布對象、發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布形式、時(shí)間管理4個(gè)方面。

        (1)發(fā)布對象。即生成直接受影響的車站和間接受影響的車站。(2)發(fā)布內(nèi)容。從突發(fā)事件管理中調(diào)出的相適應(yīng)的客流誘導(dǎo)方案及信息模板。(3)發(fā)布形式。站內(nèi)外PIS(Passenger Information System,乘客信息系統(tǒng))、官方網(wǎng)站、廣播、查詢機(jī)等。(4)發(fā)布時(shí)間。設(shè)定客流誘導(dǎo)信息的發(fā)布時(shí)間、結(jié)束時(shí)間。

        根據(jù)客流分析和路網(wǎng)能力結(jié)果,系統(tǒng)將自動(dòng)生成發(fā)布對象、發(fā)布內(nèi)容模板,工作人員核實(shí)事件的直接影響范圍和間接影響范圍,并確認(rèn)發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布形式,若需修改,可直接進(jìn)行編輯。生成完整的發(fā)布信息后,將信息存入模板中,同時(shí)可進(jìn)行發(fā)布信息預(yù)覽。在確認(rèn)預(yù)覽的發(fā)布信息無誤后,單擊發(fā)布按鈕,即可按照預(yù)覽形式發(fā)布信息。

        3.6 信息展示

        路網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)以動(dòng)態(tài)圖顯示,實(shí)時(shí)展現(xiàn)線路和車站的運(yùn)營狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí),事故車站和線路突出顯示,區(qū)別于正常運(yùn)行的線路和車站。

        (1)路網(wǎng)狀態(tài)以動(dòng)態(tài)圖進(jìn)行展示。日常運(yùn)營時(shí),以紅黃綠3種不同顏色區(qū)分線路與車站的運(yùn)行狀態(tài)及擁擠度(即紅色代表嚴(yán)重?fù)頂D,黃色代表擁擠,綠色暢通)。在突發(fā)事件下,以紅色或紅叉突出顯示事發(fā)車站和所在區(qū)間,路網(wǎng)其他運(yùn)行線路和車站均以灰色標(biāo)出。

        (2)PIS展示。站內(nèi)外PIS,以路網(wǎng)全圖、路網(wǎng)局部圖、文字相互交替的形式進(jìn)行誘導(dǎo)信息展示。停播各種電視節(jié)目,以客流誘導(dǎo)信息為最高優(yōu)先級。

        (3)網(wǎng)站查詢。乘客可登錄官方網(wǎng)站查詢突發(fā)事件信息,獲取突發(fā)事件下的客流誘導(dǎo)信息、查詢路徑變更情況。

        4 結(jié)束語

        本文以城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營為背景,圍繞城市軌道交通復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行環(huán)境下的信息共享和應(yīng)急處置的迫切要求,提出城市軌道交通突發(fā)事件客流誘導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。系統(tǒng)應(yīng)用后,希望能夠達(dá)到以突發(fā)事件實(shí)時(shí)路網(wǎng)數(shù)據(jù)和客流數(shù)據(jù)為核心,經(jīng)過對突發(fā)事件的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行科學(xué)有效的分析和處理,提供可視化的事件分析與處理結(jié)果,為應(yīng)急指揮人員采取有效措施、下達(dá)處置命令、協(xié)調(diào)各種救援力量提供有力的技術(shù)支持,同時(shí)乘客可實(shí)時(shí)獲得突發(fā)事件信息及客流誘導(dǎo)信息的良好實(shí)用效果。

        [1]劉小娜,馬東輝,郭小東. 地鐵突發(fā)事件典型案例分析[J].安全,2006,27(6):25-26.

        [2]王 波,李曉霞,安栓莊. 軌道交通換乘站客流特性分析及車站設(shè)計(jì)[J]. 都市快軌交通,2010(2):55-58.

        [3]丁 蕾,徐永能,蔣 毅. 地鐵換乘客流實(shí)時(shí)監(jiān)測模型研究[J]. 都市快軌交通,2011,24(6):56-59.

        [4]王云琴. 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)連通可靠性研究[D]. 北京:北京交通大學(xué),2008.

        [5]陳曉竹.突發(fā)事件對城市地鐵通過能力影響[J]. 魅力中國,2009(21):137-138.

        [6]張一梅. 基于路網(wǎng)的城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)輸能力研究[D].北京:北京交通大學(xué),2009.

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