基于滚动时域控制的轨道交通车站单站限流策略研究

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2023.01.013

山东科学 ›› 2023, Vol. 36 ›› Issue (1): 99-106.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2023.01.013

基于滚动时域控制的轨道交通车站单站限流策略研究

赵庆亮^1a(), 冯晓斌^1a, 吴枫², 王一多^1b^,^*()

1.北京化工大学 a.经济管理学院;b.数理学院,北京 100029
2.西安交通大学软件学院,陕西西安 710049

收稿日期:2022-03-13 出版日期:2023-02-20 发布日期:2023-02-08
通信作者: *王一多(1976—)男,博士,讲师,研究方向为CAGD及应用统计分析。E-mail:wangyd@mail.buct.edu.cn
作者简介:赵庆亮(1975—),男,博士,副教授,研究方向为基于大数据的智慧交通管理。E-mail:zhaoql@mail.buct.edu.cn
基金资助:
研究生课程思政建设项目(G-SZ-PT-202006)

Single station traffic restriction strategy of rail transitstation based on receding horizon control

ZHAO Qingliang^1a(), FENG Xiaobin^1a, WU Feng², WANG Yiduo^1b^,^*()

1. a. School of Economics and Management; b. College of Mathematics and Physics, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China
2. School of Software Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049,China

Received:2022-03-13 Online:2023-02-20 Published:2023-02-08

摘要/Abstract

摘要：

针对部分高负载节点车站存在站台拥挤的问题,建立数学模型优化乘客的平均等待时间,制定相应限流策略。以乘客在车站各处的等待时间最小为优化目标,进站口单位时间的限流人数作为决策变量,通过乘客在车站中不同位置的行为特征,制定站台容量、列车容量、限流区域3个约束条件,同时设计了基于滚动时域控制的算法进行模拟计算。结果表明,该算法较于一般的限流策略,在超限次数和超限人数上都有较大优势,能够在保证站台安全性的前提下,在繁忙时期有效减少超限次数,站台超限人数降低9%,并将乘客出行的总延误时间降低11%。该研究可为城市轨道交通限流提供有效参考。

关键词: 城市轨道交通, 滚动时域控制, 限流策略, 单站限流, 决策模型, 求解算法, 动态控制

Abstract:

Aiming to resolve the problem of platform congestion in some high-load node stations, this paper establishes a mathematical model to optimize the average waiting time of passengers and formulates the corresponding traffic-limiting strategies. The model takes the minimum waiting time of passengers as the optimization objective and the number of restricted passengers per unit time at the entrance of the station as the decision variable. According to the behavior characteristics of passengers at different positions in the station, three constraint conditions related to traffic restrictions are formulated:platform capacity constraint, train capacity constraint, and traffic restriction area constraint. At the same time, this paper designs an algorithm based on receding horizon control to perform simulation.The results show that compared with the general strategy of traffic restriction, the algorithm exhibits clear advantages regarding the determination of the times of overruns and the number of passengers during overruns.The algorithm can effectively lower the times of overruns, reduce the number of passengers during overruns by 9% at the platform,and decrease the total passenger travel delay time by 11% without compromising the safety at the platform. This study can provide an effective reference for rail transportation traffic restriction.

Key words: urban rail transportation, receding horizon control, station traffic restriction, single station traffic restriction, decision model, solution algorithm, dynamic control

中图分类号:

U239.5

赵庆亮, 冯晓斌, 吴枫, 王一多. 基于滚动时域控制的轨道交通车站单站限流策略研究[J]. 山东科学, 2023, 36(1): 99-106.

ZHAO Qingliang, FENG Xiaobin, WU Feng, WANG Yiduo. Single station traffic restriction strategy of rail transitstation based on receding horizon control[J]. Shandong Science, 2023, 36(1): 99-106.

图/表 4

图1

表1

参考文献 15

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项目	符号	参数值
限流时段开始时,车站站台上已有人数	Q_qt(0)	100人
站台最大客容量	$Q p t m a x$	1 000人
列车到站时间间隔	Δt	3 min
列车的最大载客人数	$Q t r a i n m a x$	500人/列
列车满载率	θ_max	0.9

对比项	未优化限流策略	优化限流策略	减少百分比
站台内平均候车人数/(人·h^-1)	835	751	10%
站台最高超限人数	1 100	1 004	9%
乘客总延误时间/min	173 487.3	154 403.7	11%

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Single station traffic restriction strategy of rail transitstation based on receding horizon control

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