一种减少通道换乘站换乘时间的地铁发车时刻优化方法

摘要

本发明公开了一种减少通道换乘站换乘时间的地铁发车时刻优化方法，步骤是：在设定研究时段内，采集各线路班次和到站间隔；计算两站台乘客换乘步行时间之和；根据两线路平均到站间隔及两站台乘客换乘步行时间之和之间的比值判断是否进行发车时间的优化；优化研究时段内线路一至线路四列车的发车班次和到达车站S的时间；以优化前后各线路列车班次相同为目标，调整上步得到的线路一至线路四列车的发车班次和到达车站S的时间。本方法可以尽量保证在乘客步行至换乘站台的同时使需换乘列车进站，并且保持原有的班次不变，这样既可以缩短乘客的换乘时间，提升了地铁的吸引力，缓解由私家车引起的交通拥堵问题，也不会额外增加地铁运营公司的运营费用。

主权项

1.一种减少通道换乘站换乘时间的地铁发车时刻优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、在设定研究时段内，采集各线路班次和到站间隔：设相交于通道换乘车站S的两条地铁线路分别为a号线和b号线，a号线上下行方向线路分别为线路一和线路二，b号线上下行方向线路分别为线路三和线路四，所述通道换乘车站指在两条地铁线交叉处，两条地铁线路的站台通过连接通道和楼梯连接以供乘客换乘的地铁站，选取研究开始时间A和结束时间B，所述研究时段总长为T，T大于30分钟；分别设研究时段内线路一，线路二，线路三和线路四列车到达车站S的班次数为I、J、K、L，线路一、线路二、线路三以及线路四列车到达车站S的平均间隔为和步骤2、计算两站台乘客换乘步行时间之和，记为C：C=w₁+w₂，其中w₁为换乘乘客从a号线站台至b号线站台所需步行时间，w₂为从b号线站台至a号线站台所需步行时间；步骤3、根据两线路平均到站间隔及两站台乘客换乘步行时间之和之间的比值判断是否进行发车时间的优化：分别计算a号线和b号线上下行列车在车站S的平均到站间隔和分别计算与C的比值r_a，r_b：其中“[]”运算符表示对计算结果四舍五入到整数位；如果r_a或r_b等于0，则表示优化前的列车发车间隔较短，乘客的换乘等待时间不长，无需对发车时刻进行优化，结束本优化过程，否则表示需要发车时刻进行优化，进入步骤4；步骤4、优化研究时段内线路一至线路四列车的发车班次和到达车站S的时间，具体步骤为：步骤4-1、令初步优化的a号线上下行列车在车站S的到站间隔相等，间隔长度为C_a，C_a=C×r_a，令初步优化的b号线上下行列车在车站S的到站间隔相等，间隔长度为C_b，C_b=C×r_b；步骤4-2、用t_1,i′表示线路一在研究时段内经初步优化后的第i班列车到达车站S的时间，t_2,j′表示线路二在研究时段内经初步优化后的第j班列车到达车站S的时间，t_3,k′表示线路三在研究时段内经初步优化后的第k班列车到达车站S的时间，t_4,l′表示线路四在研究时段内经初步优化后的第l班列车到达车站S的时间；令线路一和线路二在研究时段内第一班到达车站S的列车到站时间相同，即t_1,1′=t_2,1′，且该时间等于优化前研究时段内线路一第一班到达车站S的列车到站时间，研究时段内经初步优化的到达车站s的线路一和线路二的列车班次I′和J′相同：I′=J′=<(B-t_1,1′)/C_a>+1=<(B-t_2,1′)/C_a>+1，其中“<>”运算符表示对计算结果取整数，初步优化的线路一第i班列车到达车站s的时间t_1,i′为第i-1班列车到站时间t_1,(i-1)′加C_a，即t_1,i′=t_1,(i-1)′+C_a，（i=2,3…I′），初步优化的线路二第j班列车到达车站s的时间t_2,j′为第j-1班列车到站时间t_2,(j-1)′加C_a，即t_2,j′=t_2,(j-1)′+C_a，（j=2,3…J′），用集合{t_1,i′}和{t_2,j′}分别表示研究时段内经初步优化的线路一和线路二列车到达车站s的时间，（i=1,2…I′，j=1,2…J′）；令线路三和线路四在研究时段内第一班到达车站S的列车到站时间相同，即t_3,1′=t_4,1′，且该时间等于t_1,1′加w₁，即t_3,1′=t_4,1′=t_1,1′+w₁，研究时段内经初步优化的到达车站s的线路三和线路四的列车班次K′和L′相同：K′=L′=<(B-t_3,1′)/C_b>+1=<(B-t_4,1′)/C_b>+1，初步优化的线路三第k班列车到达车站s的时间t_3,k′为第k-1班列车到站时间t_3,(k-1)′加C_b，即t_3,k′=t_3,(k-1)′+C_b，（k=2,3…K′），初步优化的线路四第l班列车到达车站s的时间t_4,l′为第l-1班列车到站时间t_4,(l-1)′加C_b，即t_4,l′=t_4,(l-1)′+C_b，（l=2,3…L′），用集合{t_3,k′}和{t_4,l′}分别表示研究时段内经初步优化的线路三和线路四列车到达车站s的时间，（k=1,2…K′，l=1,2…L′）。步骤5、以优化前后各线路列车班次相同为目标，调整步骤4得到的线路一至线路四列车的发车班次和到达车站S的时间：若优化后列车班次大于优化前班次，则减少初步确定的发车班次，若优化后列车班次小于优化前班次，则增加初步确定的发车班次，经调整后最终确定研究时段内各线路列车到达车站S的时间，具体步骤为：步骤5-1、判断研究时段内优化前后线路一到达车站s的班次I和I′，如果I′=I，则最终优化得到的线路一列车到达车站s的时间集合{t_1,i}={t_1,i′}；如果I′<I，则需增加(I-I′)班线路一列车，增加的第n列列车到达车站s的时间t_n比{t_1,i′}中第列列车到站时间晚C_a/2，即(n=1,2…I-I′),“[]”运算符意义同前，将增加的n列列车到站时间加入集合{t_1,i′}中，得到经过最终优化的线路一列车到达车站s的时间集合{t_1,i}，（i=1,2…I）；如果I′>I，则在{t_1,i′}中去掉第列列车的到站时间(n=1,2…I′-I)，得到经过最终优化的线路一列车到达车站s的时间集合{t_1,i}，（i=1,2…I）；步骤5-2、判断研究时段内优化前后线路二到达车站s的班次J和J′，如果J′ =J，则最终优化得到的线路二列车到达车站s的时间集合{t_2,j}={t_2,j′}；如果J′<J，则需增加(J-J′)班线路二列车，增加的第n列列车到达车站s的时间t_n比{t_2,j′}中第列列车到站时间晚C_a/2，即(n=1,2…J-J′),将增加的n列列车到站时间加入集合{t_2,j′}中，得到经过最终优化的线路二列车到达车站s的时间集合{t_2,j}，（j=1,2…J）；如果J′>J，则在{t_2,j′}中去掉第列列车的到站时间(n=1,2…J′-J)，得到经过最终优化的线路二列车到达车站s的时间集合{t_2,j}，（j=1,2…J）；步骤5-3、判断研究时段内优化前后线路三到达车站s的班次K和K′，如果K′=K，则最终优化得到的线路三列车到达车站s的时间集合{t_3,k}={t_3,k′}；如果K′<K，则需增加(K-K′)班线路三列车，增加的第n列列车到达车站s的时间t_n比{t_3,k′}中第列列车到站时间晚C_b/2，即(n=1,2…K-K′),将增加的n列列车到站时间加入集合{t_3,k′}中，得到经过最终优化的线路三列车到达车站s的时间集合{t_3,k}，（k=1,2…K）；如果K′>K，则在{t_3,k′}中去掉第列列车的到站时间(n=1,2…K′-K)，得到经过最终优化的线路三列车到达车站s的时间集合{t_3,k}，（k=1,2…K）；步骤5-4、判断研究时段内优化前后线路四到达车站s的班次L和L′，如果L′=L，则最终优化得到的线路四列车到达车站s的时间集合{t_4,l}={t_4,l′}；如果L′<L，则需增加(L-L′)班线路四列车，增加的第n列列车到达车站s的时间t_n比{t_4,l′}中第列列车到站时间晚C_b/2，即(n=1,2…L-L′),将增加的n列列车到站时间加入集合{t_4,l′}中，得到经过最终优化的线路四列车到达车站s的时间集合{t_4,l}，（l=1,2…L）；如果L′>L，则在{t_4,l′}中去掉第列列车的到站时间(n=1,2…L′-L)，得到经过最终优化的线路四列车到达车站s的时间集合{t_4,l}，（l=1,2…L）；步骤6、根据各线路不同班次列车从始发站至车站S的行程时间及步骤4得到的各线路列车到达车站S的时间，确定研究时段内优化后的各线路地铁列车发车时刻。