蔣熙，孫捷萍，張弛，李元培，苗建瑞

（北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100044）

基于路網(wǎng)仿真的地鐵運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析

蔣熙*，孫捷萍，張弛，李元培，苗建瑞

（北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100044）

面向地鐵運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)性、不確定性及多因素動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)性，采用路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)仿真技術(shù)，基于路網(wǎng)客流分布狀態(tài)變化，從網(wǎng)絡(luò)整體角度研究地鐵運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性的定量分析方法.將運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)決策問(wèn)題分成資源配置、服務(wù)設(shè)計(jì)、客流控制三個(gè)層次，提出利用運(yùn)能需求匹配度，將系統(tǒng)不同層次的協(xié)調(diào)性進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析的思想.從運(yùn)輸單元運(yùn)能需求匹配度的均衡性和換乘服務(wù)效能兩個(gè)方面構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析指標(biāo)，給出基于分布熵的協(xié)調(diào)性指數(shù)計(jì)算方法.構(gòu)建地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中觀仿真模型，給出面向協(xié)調(diào)性研究的路網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)流程.最后，以北京地鐵為例，進(jìn)行案例研究，利用路網(wǎng)客流分布仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析兩條線(xiàn)路的運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性，給出優(yōu)化后的列車(chē)開(kāi)行間隔.

城市交通；城市軌道交通；運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性；系統(tǒng)仿真；地鐵路網(wǎng)；定量分析

1 引言

在城市地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)條件下，只有從全網(wǎng)角度統(tǒng)籌配置運(yùn)力資源，并實(shí)現(xiàn)不同線(xiàn)路間運(yùn)行組織的協(xié)調(diào)優(yōu)化，才能充分適應(yīng)乘客出行需求，為乘客提供高質(zhì)量的運(yùn)輸服務(wù)，并保證運(yùn)營(yíng)安全與高效.由此，增強(qiáng)路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的協(xié)調(diào)性就成為提高路網(wǎng)整體運(yùn)營(yíng)效能的關(guān)鍵.

目前，地鐵運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性問(wèn)題已成為地鐵運(yùn)輸組織的研究熱點(diǎn)，主要包括地鐵運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析與評(píng)價(jià)、以協(xié)調(diào)性為目標(biāo)的方案優(yōu)化兩大類(lèi)問(wèn)題.如，文獻(xiàn)[1]對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性要素及其相互關(guān)系進(jìn)行了定性分析，文獻(xiàn)[2]研究了城市軌道交通換乘樞紐協(xié)調(diào)效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法，文獻(xiàn)[3]建立了一個(gè)模型用以?xún)?yōu)化主要由鐵路線(xiàn)路及其接駁公交線(xiàn)路組成的綜合交通樞紐的服務(wù)，最終通過(guò)協(xié)調(diào)得到使目標(biāo)達(dá)到最小值的最優(yōu)發(fā)車(chē)間隔和緩沖時(shí)間.文獻(xiàn)[4]為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)列車(chē)運(yùn)營(yíng)的綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化，研究了線(xiàn)路間列車(chē)開(kāi)行密度配置的協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià).文獻(xiàn)[5–7]以車(chē)站換乘協(xié)調(diào)為目標(biāo)研究了列車(chē)在換乘節(jié)點(diǎn)的列車(chē)銜接方案優(yōu)化方法，文獻(xiàn)[8]研究了網(wǎng)絡(luò)化列車(chē)開(kāi)行方案的協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，文獻(xiàn)[9]研究了網(wǎng)絡(luò)首末班車(chē)協(xié)調(diào)方法.

影響地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性的因素可以歸納為客流、路網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施配置、列車(chē)開(kāi)行計(jì)劃、客流控制方案等方面，這些要素動(dòng)態(tài)相互作用所確定的路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀況反映了地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)在不同方面的協(xié)調(diào)性水平.研究運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性，需要判定某一條件下的系統(tǒng)協(xié)調(diào)性狀況及隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)，以及在當(dāng)前條件下決定運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵要素，這樣才能在不同層面的決策問(wèn)題中為提高協(xié)調(diào)性指明優(yōu)化方向.而目前的研究重在針對(duì)某類(lèi)問(wèn)題構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)并給出較為宏觀的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性要素間動(dòng)態(tài)作用的定量分析支持較弱，在地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)決策中難以充分發(fā)揮作用.由此，本文借助仿真手段實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景下地鐵運(yùn)營(yíng)狀況動(dòng)態(tài)推演，并利用仿真數(shù)據(jù)來(lái)研究系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，為面向協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)的運(yùn)營(yíng)決策提供定量分析依據(jù)與方法基礎(chǔ).

2 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析方法

2.1 基于運(yùn)能需求匹配度的多層次協(xié)調(diào)性分析

城市地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)決策一般涉及到運(yùn)輸資源配置、運(yùn)輸服務(wù)設(shè)計(jì)、客流控制等三個(gè)層面上的運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性問(wèn)題，有時(shí)還在多個(gè)不同層面上形成交織關(guān)系.為了反映協(xié)調(diào)性在不同決策層面上的共性，本文以運(yùn)能客流匹配度作為紐帶將不同層次關(guān)聯(lián)起來(lái)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析指標(biāo).

區(qū)間和車(chē)站是地鐵路網(wǎng)上的基本運(yùn)輸單元，在此，以區(qū)間為例說(shuō)明不同決策層次上運(yùn)能客流匹配度間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系.設(shè)αi,t為區(qū)間i在時(shí)段t的運(yùn)能客流匹配度，其值為斷面客流Qi,t與運(yùn)輸能力Ci,t的比值.定義γi,t為區(qū)間i在時(shí)段t的通過(guò)能力利用率；βi,t為列車(chē)服務(wù)對(duì)客流的滿(mǎn)足率，其值為實(shí)際斷面流量與需求斷面流量之比，其中在數(shù)值上等于與車(chē)站滯留乘客數(shù)的總和.定義客流控制率δi,t為受控后的區(qū)間客流量與原客流量之比值.可以得到，運(yùn)輸服務(wù)層運(yùn)能客流匹配度與資源配置層運(yùn)能客流匹配度具有如下關(guān)系：

基于不同決策層次的運(yùn)能客流匹配度指標(biāo)及相互關(guān)系，可以構(gòu)建多層次的協(xié)調(diào)性指標(biāo)以此為基礎(chǔ)，可以分4個(gè)步驟進(jìn)行路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)多層次協(xié)調(diào)性分析，主要分析思路如圖1所示.

（1）通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)輸出路網(wǎng)客流動(dòng)態(tài)分布數(shù)據(jù)，可以獲得區(qū)間運(yùn)輸能力Ci,t、區(qū)間列車(chē)數(shù)Nt,i、斷面流量Qi,t、車(chē)站乘客滯留量列車(chē)最大載客量P載等指標(biāo)；

（4）利用不同層次上協(xié)調(diào)性指標(biāo)存在的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，分析當(dāng)前場(chǎng)景下決定路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵要素，為運(yùn)營(yíng)決策提供改進(jìn)方向.

圖1 地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)多層次協(xié)調(diào)性分析思路Fig.1 Multi-levelanalysisof theoperation coordination

2.2 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析定量指標(biāo)構(gòu)建

線(xiàn)路作為地鐵中具有相對(duì)獨(dú)立性而又完整的運(yùn)營(yíng)單位，其運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)既能涵蓋車(chē)站運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)，又是衡量整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵.面向運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)目的，已有一些研究從不同方面建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.本文著重考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與邊的運(yùn)輸功能及關(guān)系，在這些指標(biāo)的基礎(chǔ)上，新增一系列指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)面向決策支持的協(xié)調(diào)性分析.基本思路是，從各運(yùn)輸單元運(yùn)能需求匹配度的均衡性，以及線(xiàn)路結(jié)合點(diǎn)的換乘服務(wù)效能兩個(gè)方面出發(fā)構(gòu)建運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析指標(biāo)，并通過(guò)推演網(wǎng)絡(luò)上客流分布與能力分布之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的整體協(xié)調(diào)性并發(fā)現(xiàn)優(yōu)化方向.

（1）各運(yùn)輸單元運(yùn)能需求匹配度均衡性.

在資源配置、運(yùn)輸服務(wù)和客流控制等不同層面上，網(wǎng)絡(luò)中各運(yùn)輸單元的運(yùn)能需求匹配度達(dá)到某一個(gè)均衡狀態(tài)是運(yùn)營(yíng)整體協(xié)調(diào)的重要特征之一.在對(duì)其進(jìn)行衡量時(shí)，考慮到各條線(xiàn)路擁有的車(chē)站、區(qū)間數(shù)及其狀態(tài)不盡相同，本文采用聚類(lèi)方法，先對(duì)各線(xiàn)路的區(qū)間或車(chē)站按運(yùn)能客流匹配度αi,t分別進(jìn)行聚類(lèi)后再計(jì)算均衡性.以區(qū)間為例，將線(xiàn)路上的區(qū)間分為k類(lèi)，第k類(lèi)中包含有mk個(gè)區(qū)間，則第k類(lèi)的運(yùn)能與運(yùn)量的匹配指數(shù)為

對(duì)任兩條線(xiàn)路p與q，t時(shí)段第k類(lèi)的均衡性指標(biāo)為φt,k，0＜φt,k≤1，則有

采用熵計(jì)算線(xiàn)路p與q的區(qū)間運(yùn)能需求匹配度均衡性指數(shù)St,pq，即

同理，車(chē)站站臺(tái)的聚集人數(shù)作為衡量車(chē)站負(fù)荷的指數(shù)，并且同樣利用熵計(jì)算線(xiàn)路各站間均衡性，并將區(qū)間均衡性指數(shù)和站間均衡性指數(shù)加權(quán)平均后為線(xiàn)間運(yùn)能需求匹配度均衡性指數(shù).

（2）不同線(xiàn)路在換乘點(diǎn)的換乘服務(wù)效能.

線(xiàn)與線(xiàn)的結(jié)合點(diǎn)是換乘站，換乘服務(wù)效能直接表征了線(xiàn)間運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)所達(dá)到的程度.一般來(lái)說(shuō)，車(chē)站換乘服務(wù)效能取決于換乘客流與換乘能力間的匹配度.但真正可用的換乘能力不但與換乘設(shè)施相關(guān)，還受限于換乘列車(chē)在該站的剩余能力，難以進(jìn)行指標(biāo)量化計(jì)算.考慮到站臺(tái)乘客聚集狀況是換乘客流與可用換乘能力兩要素的作用結(jié)果，本文用換乘站站臺(tái)乘客聚集指數(shù)來(lái)代表不同線(xiàn)路在結(jié)合點(diǎn)的換乘服務(wù)效能.

站臺(tái)乘客聚集狀況中為了考慮站臺(tái)聚集人數(shù)及其持續(xù)時(shí)間兩個(gè)方面的變化，本文定義換乘站站臺(tái)乘客聚集指數(shù)θt為乘客聚集人數(shù)積分與時(shí)間長(zhǎng)度的比值.即

式中QT表示在換乘站站臺(tái)聚集人數(shù)；T1、T2分別表示時(shí)間段t的起、止時(shí)刻.

3 地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)仿真模型的構(gòu)建

3.1 地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)仿真模型的構(gòu)成

以協(xié)調(diào)性分析為目的進(jìn)行地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀況仿真，主要包括路網(wǎng)拓?fù)渑c設(shè)施、客流、列車(chē)、運(yùn)輸組織方案等建模要素.通過(guò)仿真乘客在路網(wǎng)上的出行過(guò)程、列車(chē)在線(xiàn)路上的運(yùn)行過(guò)程，獲得路網(wǎng)上客流分布的動(dòng)態(tài)變化和能力利用狀況的動(dòng)態(tài)變化，為協(xié)調(diào)性分析指標(biāo)的計(jì)算提供仿真結(jié)果數(shù)據(jù).由于協(xié)調(diào)性分析注重乘客、設(shè)施、列車(chē)運(yùn)行各因素之間的動(dòng)態(tài)作用關(guān)系，在仿真模型粒度的選擇上，基于客流總體行為特征的宏觀仿真難以滿(mǎn)足研究需求.另一方面，本文著重從系統(tǒng)整體角度研究運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性，可忽略車(chē)站內(nèi)部設(shè)施布局在細(xì)節(jié)上的協(xié)調(diào)性，高精細(xì)度的微觀層仿真也不具有充分的必要性.因此，本文在中觀層上描述乘客出行和列車(chē)運(yùn)行的行為，基于離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模方法，構(gòu)建地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀況中觀仿真模型，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示，其構(gòu)成包括如下關(guān)鍵部分：

圖2 地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀況中觀仿真模型邏輯結(jié)構(gòu)Fig.2 The structure ofnetwork operationmesoscopic simulationmodel

（1）基礎(chǔ)設(shè)施仿真模型.

用點(diǎn)和弧構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)描述路網(wǎng)拓?fù)浼霸O(shè)施配置及屬性，是乘客活動(dòng)和列車(chē)運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ).

（2）乘客仿真模型.

按客流構(gòu)成規(guī)律生成乘客個(gè)體、描述乘客屬性，模擬乘客選擇路徑行為，并按照乘客活動(dòng)規(guī)律和列車(chē)活動(dòng)進(jìn)行乘客狀態(tài)推演，給出乘客進(jìn)入車(chē)站、上車(chē)、下車(chē)、換乘、出站等狀態(tài)變化，輸出各車(chē)站聚集人數(shù)、站臺(tái)聚集人數(shù)QT、車(chē)站乘客滯留量列車(chē)滿(mǎn)載率、實(shí)際斷面流量Qi,t等仿真數(shù)據(jù)，用于協(xié)調(diào)性指標(biāo)計(jì)算.

（3）列車(chē)運(yùn)行仿真模型.

根據(jù)列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃推演列車(chē)到站、停車(chē)、出發(fā)等狀態(tài)變化，為乘客的上車(chē)、下車(chē)狀態(tài)變化給出必要條件，并給出區(qū)間列車(chē)數(shù)Ni,t等仿真數(shù)據(jù).

（4）運(yùn)輸組織仿真模型.

描述列車(chē)運(yùn)行圖和交路，作為驅(qū)動(dòng)列車(chē)活動(dòng)的依據(jù).

3.2 乘客狀態(tài)推演中觀仿真模型

乘客狀態(tài)推演是實(shí)現(xiàn)乘客在路網(wǎng)內(nèi)全程活動(dòng)仿真的關(guān)鍵，本文分成站內(nèi)和站車(chē)之間兩個(gè)層次構(gòu)建乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型.在列車(chē)到發(fā)活動(dòng)作用下的乘客上下車(chē)仿真模型擔(dān)負(fù)了上層狀態(tài)轉(zhuǎn)移的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了客流在列車(chē)和車(chē)站間的轉(zhuǎn)移；本文構(gòu)建了站內(nèi)乘客有限狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)移模型，在上層模型的控制下實(shí)現(xiàn)乘客進(jìn)出站與換乘活動(dòng)中所有狀態(tài)的推演.由站－車(chē)客流轉(zhuǎn)移、站內(nèi)乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移兩個(gè)層次構(gòu)成的乘客狀態(tài)推演中觀仿真模型如圖3所示.

圖3 乘客狀態(tài)推演中觀仿真模型Fig.3 Themesoscopic simulationmodelofpassengers state deduction

4 面向協(xié)調(diào)性研究的路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)仿真實(shí)驗(yàn)

我們構(gòu)建了地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)仿真系統(tǒng)，以模擬乘客在路網(wǎng)上的出行過(guò)程、列車(chē)在線(xiàn)路上的運(yùn)行過(guò)程，輸出路網(wǎng)上客流分布的動(dòng)態(tài)變化和能力利用狀況的動(dòng)態(tài)變化.利用仿真系統(tǒng)可以對(duì)給定的路網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)方案進(jìn)行評(píng)估，以尋求提高協(xié)調(diào)性的決策方向，繼而再進(jìn)行方案調(diào)整，又可以再次進(jìn)行仿真評(píng)估.這樣，通過(guò)“方案設(shè)置—仿真實(shí)驗(yàn)—協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)—方案調(diào)整”不斷循環(huán)的過(guò)程，就能夠以遞進(jìn)優(yōu)化的方式研究地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性.基于仿真的運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性研究基本實(shí)驗(yàn)流程如圖4所示.

圖4 基于仿真的運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性研究基本實(shí)驗(yàn)流程Fig.4 The basic procedure ofoperation coordination research based on simulation

5 案例

5.1 基本情況

2012年底，北京地鐵新開(kāi)通運(yùn)營(yíng)4條線(xiàn)路，其中線(xiàn)路L6在換乘站H36站和H25站與線(xiàn)路L10銜接.地鐵路網(wǎng)拓?fù)淙鐖D5所示.

圖5 地鐵路網(wǎng)拓?fù)銯ig.5 Metronetwork topology

5.2 仿真實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析

（1）當(dāng)前方案下的仿真及結(jié)果.

首先以2013年北京路網(wǎng)的實(shí)際狀況作為初始方案進(jìn)行仿真，方案中L6和L10在高峰期均按最小間隔150 s發(fā)車(chē).仿真運(yùn)行后輸出結(jié)果數(shù)據(jù)，L6在早高峰時(shí)期的各區(qū)間滿(mǎn)載率、各車(chē)站站臺(tái)最大聚集人數(shù)如圖6和圖7所示.

圖6 L6線(xiàn)高峰期上、下行區(qū)間滿(mǎn)載率Fig.6 The load factorofup and down internals in peak period of L6

圖7 L6線(xiàn)高峰期車(chē)站站臺(tái)最大聚集人數(shù)Fig.7 Themaximum assembling passengeron platform of stations in peak period of L6

L10在早高峰時(shí)期的各區(qū)間滿(mǎn)載率、各車(chē)站站臺(tái)最大聚集人數(shù)如圖8和圖9所示.

圖8 L10線(xiàn)高峰期內(nèi)、外環(huán)區(qū)間滿(mǎn)載率Fig.8 The load factorof innerand outer internals in peak period of L10

圖9 L10線(xiàn)高峰期車(chē)站站臺(tái)最大聚集人數(shù)Fig.9 Themaximum assembling passengeron platform of stations in peak period of L10

由仿真數(shù)據(jù)可知，高峰小時(shí)L10號(hào)線(xiàn)能力緊張，很多區(qū)間持續(xù)高滿(mǎn)載，H25換乘能力緊張，引起L6號(hào)線(xiàn)換L10號(hào)線(xiàn)站臺(tái)乘客大量滯留.計(jì)算得到L10與L6線(xiàn)路在資源配置層的協(xié)調(diào)性指標(biāo)熵運(yùn)輸服務(wù)層的協(xié)調(diào)性指標(biāo)熵可見(jiàn)，運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性差的根源在于基礎(chǔ)設(shè)施配置與客流需求的匹配度不足，解決問(wèn)題的根本途徑在于優(yōu)化設(shè)施配置.然而，短期內(nèi)改造車(chē)站線(xiàn)路不可行，因此，仍然需從線(xiàn)間運(yùn)行計(jì)劃協(xié)調(diào)的角度解決問(wèn)題.

（2）調(diào)整方案下的仿真及結(jié)果.

L10已按照最小間隔開(kāi)車(chē)，而L6能力負(fù)荷還有提升空間，因此可嘗試通過(guò)增大L6線(xiàn)發(fā)車(chē)間隔來(lái)改善兩線(xiàn)間的協(xié)調(diào)性.制定1～5共5套實(shí)驗(yàn)方案，各方案對(duì)應(yīng)的L6線(xiàn)高峰期（7:00-9:00）發(fā)車(chē)間隔分別為180 s，210 s，240 s，270 s，300 s，仿真實(shí)驗(yàn)后計(jì)算得到各方案的協(xié)調(diào)性指標(biāo)如圖10和圖11所示.

圖10 各方案下L6線(xiàn)和L10線(xiàn)協(xié)調(diào)性指標(biāo)Fig.10 The coordination indexesof L6 and L10 in each scheme

由圖10可知，發(fā)車(chē)間隔為210 s時(shí)運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性較好，表明通過(guò)調(diào)整線(xiàn)路列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃提高了線(xiàn)間協(xié)調(diào)性.同時(shí)由圖10可知，經(jīng)過(guò)運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整后，H25站臺(tái)乘客聚集指數(shù)最小，降低了換乘壓力，保障了運(yùn)營(yíng)安全.

圖11 各方案下?lián)Q乘站H25站臺(tái)乘客聚集指數(shù)Fig.11 The passengerassembling indexeson the platform of transfer station H25 in each scheme

6 研究結(jié)論

本文圍繞協(xié)調(diào)性定量分析展開(kāi)研究，結(jié)論如下：

（1）城市地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)不同層面決策問(wèn)題的關(guān)聯(lián)點(diǎn)在于運(yùn)能與客流間的匹配度，基于運(yùn)能需求匹配度的多層次協(xié)調(diào)性分析方法可以反映三個(gè)層面問(wèn)題的關(guān)聯(lián)，有助于為研究運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性問(wèn)題明確優(yōu)化方向.

（2）利用路網(wǎng)客流分布與能力分布間的關(guān)系可系統(tǒng)地衡量網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的整體協(xié)調(diào)性，本文從運(yùn)能需求匹配度的均衡性和換乘服務(wù)效能兩個(gè)方面構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析指標(biāo)，給出了基于分布熵的協(xié)調(diào)性指數(shù)計(jì)算方法.

（3）構(gòu)建了基于路網(wǎng)乘客中觀行為的地鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)仿真模型，分上下兩個(gè)層次實(shí)現(xiàn)了站—車(chē)之間和站內(nèi)的乘客狀態(tài)轉(zhuǎn)移，為協(xié)調(diào)性分析指標(biāo)的計(jì)算提供路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù).

（4）采用北京地鐵數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，針對(duì)L6和L10，給出了線(xiàn)間運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)性分析與優(yōu)化過(guò)程的案例，表明研究方法是可行的.

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Analysis of M etro Operation Coordination Based on Network Simulation

JIANG Xi,SUN Jie-ping,ZHANG Chi,LIYuan-pei,M IAO Jian-rui

（State Key Laboratory of Rail Traffic Controland Safety,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China）

The quantitative analysismethod ofmetro network operation coordination is researched from the perspective of the overall network system.For the dynam ic,uncertain and multi-factor dynam ically associating characteristics ofmetro operation status,the operation coordination is analyzed based on network passenger flow distribution state,by using network operation simulation technology.The coordination analysis method based on multi-level capacity-matching-demand is studied,and the network operation coordination analytical indexes are built from two aspects of the capacity-demand balance between network transportation units and the transfer service levels,and the computingmethod of coordination indexes based on distribution entropy is introduced.The experimentalmethodsand processes foranalyzing the coordination based on themetromesoscopic network simulationmodel are studied.Finally,a case study is conducted by taking Beijing subway asan example.

urban traffic;urban transit;operation coordination;system simulation;metro network; quantitative analysis

1009-6744（2015）03-0120-07

U121

A

2015-02-13

2015-04-16錄用日期：2015-05-04

教育部基本科研業(yè)務(wù)課題（2013JBM146）.

蔣熙（1971-），女，四川江油人，副教授，博士.＊通信作者：xjiang@bjtu.edu.cn