[发明专利]城市轨道交通系统运力负荷评估方法

权利要求书

1.一种城市轨道交通系统运力负荷评估方法，包括车站、线路、线网三个层级，其中包含特征类指标和综合类指标，特征类指标用于评价线网和线路区间及车站内各种设备设施的需求与能力之间的关系，其综合类指标用于评价线网、线路及车站的需求与能力之间的关系，其特征在于：

所述综合类指标包含线网运力负荷评估、线路运力负荷评估和车站运力负荷评估，所述线网运力负荷评估指数定义为线网不同满载率的区间数量占线网区间总数量的比例经加权计算得到的无量纲指标，计算步骤如下：

步骤1.1：计算线网各区间满载率；

步骤1.2：统计线网不同满载率的区间占比；

步骤1.3：确定线网运力负荷指数，其中，线网不同满载率区间数量占线网区间总数量的比例经加权计算得到的无量纲指标，数值越大表示运力负荷越高；计算方法如公式(1)：

式中：

I_w为统计期内，线网运力负荷指数；

N_k为统计期内，线网中满载率k介于某一范围的区间数量；

N为线网中区间的总数量；

w_k为满载率k对应的计算权重，计算权重w_k宜根据评估目的和行业发展通过调查确定，并按年度更新修正；

步骤1.4：负荷等级评定；

所述线路运力负荷指数定义为线路不同满载率的区间数量占线路区间总数量的比例经加权计算得到的无量纲指标，计算步骤包括：

步骤2.1：计算线路各区间满载率；

步骤2.2：统计线路不同满载率的区间占比；

步骤2.3：确定线路运力负荷指数，线路不同满载率区间数量占该线路区间总数量比例经加权计算得到的无量纲指标，数值越大表示运力负荷越高；计算方法如公式(2)：

式中：

I_l为统计期内，线路运力负荷指数，线路运力负荷指数应对线路上行、下行分别计算；

N_k为统计期内，线网中满载率k介于某一范围的区间数量；

N为线网中区间的总数量；

w_k为满载率k对应的计算权重，计算权重w_k宜根据评估目的和行业发展通过调查确定，并按年度更新修正；

步骤2.4：负荷等级评定；

所述车站运力负荷评估的步骤如下：

步骤3.1：计算站台候车区乘客密度、站台流动区乘客密度、站台负荷度、换乘通道负荷度、楼梯负荷度、自动扶梯负荷度、安检设备负荷度和闸机负荷度；车站是换乘站时计算换乘设施运力负荷度；所述站台候车区乘客密度即统计期内站台候车区累积客流最大值与站台候车区面积的比值，反映站台候车区拥挤程度，具体如公式(3)；

式中：

ρ_s为统计期内，车站站台候车区s的客流密度，单位为人/平方米；

Q_s为统计期内，车站站台候车区s累积的客流量的最大值，单位为人次；

S_s为侧式或岛式站台候车区面积，单位为平方米；

β为站台候车面积的调整系数，用于减除车门前预留乘客下车区域的面积，0＜β≤1；

站台流动区乘客密度即统计期内站台流动区累积客流最大值与站台流动区面积的比值，反映站台流动区拥挤程度，具体如公式(4)；

式中：

ρ_r为统计期内，车站站台流动区r的密度，单位为人/平方米；

Q_r为统计期内，车站站台流动区r累积客流量的最大值，单位为人次；

S_r为统计期内，某站台流动区r的有效面积，单位为平方米；

站台负荷度k_P取候车区负荷度k_s和流动区负荷度k_r的最大值，该指标综合反映站台的负荷程度，候车区负荷度k_s、流动区负荷度k_r分别根据候车区乘客密度ρ_s、流动区乘客密度ρ_r计算得到；候车区负荷度和流动区负荷度与站台乘客密度的转换关系参见表3，介于上限与下限之间的数值采用线性插值方法计算得到；

表1 站台候车区和流动区密度与负荷度的推荐映射关系表

注：乘客密度单位为人/平方米；

换乘通道负荷度即统计期内换乘通道客流需求量与通道实际通过能力的比值，反映换乘通道负荷程度，具体如公式(5)；

式中：

k_p为统计期内，换乘站某换乘通道p的负荷度；

Q_p为统计期Δt内，换乘站某换乘通道p的换乘客流需求量，单位为人次；其中，Δt转化为分钟，客流需求量为通过客流量与排队客流量之和；

C_p为换乘通道p单位时间的实际通过能力，单位为人次/分钟；

楼梯负荷度即统计期内某楼梯的客流需求量与实际通过能力的比值，反映楼梯负荷程度，具体如公式(6)；

式中：

k_st为统计期内，车站某楼梯的负荷度；

Q_st为统计期Δt内，车站某楼梯的客流需求量，单位为人次；其中，Δt转化为分钟，客流需求量为通过客流量与排队客流量之和；

C_st为某楼梯的实际通过能力，与楼梯的宽度，上行、下行或者混行相关，单位为人次/分钟；

自动扶梯负荷度即统计期内某扶梯客流需求量与实际通过能力的比值，反映扶梯的负荷程度，具体如公式(7)；

式中：

k_Es为统计期内，车站某扶梯的负荷度；

Q_Es为统计期Δt内，车站某扶梯的客流需求量，单位为人次；其中，Δt转化为分钟，客流需求量为通过客流量与排队客流量之和；

C_Es为某扶梯的实际通过能力，单位为人次/分钟；

安检设备负荷度即统计期内某安检设备客流需求量与通过能力的比值，反映安检设备负荷程度，具体如公式(8)；

式中：

k_sc为统计期内，车站某组安检设备的负荷程度；

Q_sc为统计期Δt内，车站通过某组安检设备的客流需求量，单位为人次；其中，Δt转化为分钟，客流需求量为通过客流量与排队客流量之和；

C_sc为统计期Δt内，车站某组安检设备的实际通过能力，安检设备的可用能力与进站客流的特性密切相关，如大型火车站的地铁站乘客携带大型行李，安检设备的可用能力较低，为人次/分钟；

闸机负荷度即统计期内某组闸机设备客流需求量与通过能力的比值，反映闸机负荷程度，具体如公式(9)；

式中：

k_g为统计期内，车站某组闸机的负荷度；

Q_g为统计期Δt内，车站通过某组安检设备的客流需求量，单位为人次；其中，Δt转化为分钟，客流需求量为通过客流量与排队客流量之和；

C_g为统计期内，车站某组闸机的实际通过能力，闸机的通过能力与闸机组的布设方式、单个闸机能力密切相关，单位为人次/分钟；

换乘设施负荷度即各个换乘方向换乘设施负荷度按客流比例加权计算得到的无量纲指标，反映换乘站换乘设施的综合负荷程度，单一换乘方向的换乘设施负荷度由换乘路径上各设施设备的最大负荷度决定；

其中某一换乘方向的换乘设施负荷度计算方法如公式(10)：

k_m＝max(k_s,k_r,k_tr,k_st,k_Es) (10)

式中：

k_m为统计期内，换乘站的m换乘方向上换乘设施负荷度；

k_s、k_r、k_tr、k_st、k_Es分别为统计期内，站台候车区、站台流动区、换乘通道、楼梯、自动扶梯的负荷度，计算过程仅含该换乘方向所包括的换乘设施；

换乘站换乘设施负荷度计算方法如公式(11)：

式中：

k_trans为统计期Δt内，换乘站i的换乘设施负荷度；

β_m为统计期Δt内，换乘站i的m换乘方向的权重系数，为m方向换乘客流量占车站总换乘量的比例；

k_m为统计期内，换乘站的m换乘方向上换乘设施运力负荷度；

步骤3.2：得出设施设备运力负荷等级；

步骤3.3：汇集评价指标，计算车站运力负荷指数；车站运力负荷指数根据车站站台、换乘通道、楼扶梯、安检设施、进出闸机等设施设备负荷度经加权计算得到的无量纲指标，车站运力负荷指数计算方法如公式(12)：

式中：

I为统计期内，车站的运力负荷指数；

k_k为统计期内，车站关键区域k的负荷程度；

α_k为统计期内，车站不同关键区域k的权重系数，为关键区域k客流需求量占所有关键区域客流需求总量的比值；

步骤3.4：得出车站运力负荷等级。