[发明专利]基于时空网络客流状态估计的节能运行图优化分析方法

说明书

本发明公开了基于时空网络客流状态估计的节能运行图优化分析方法，包括依据列车在线路区间运行的工况，地铁列车牵引电机的工作状态，得出时空客流下列车能耗计算模型；分析不同载客状态下列车运行时间能耗的关系曲线，依据区间最短运行时间计算方法求解各区间冗余时间；分析时空客流对列车时间能耗敏感曲线的影响，分析列车区间运行时间节能原理；建立基于客流时空分布的列车运行图优化模型，转化多目标优化为单目标优化问题。本发明通过对目标函数进行优化，解决了降低运行能耗的最好方法是减速运行，减速折返，却增加了旅客的旅行时间问题，兼顾了运营能耗和旅客旅行成本，实现城市轨道交通高质量运营服务与节能减排的可持续发展。

技术领域

本发明涉及地铁节能运行优化技术领域，特别涉及基于时空网络客流状态估计的节能运行图优化分析方法。

背景技术

全国城市轨道交通系统新增营业里程已突破四千多公里，而且发展势头很快，在解决人民群众公共交通出行、减少城市拥堵、推动经济发展等方面都起到了很大效果。截至2021年9月30日，我国城轨交通运行线路长度增长至8553.4公里，2014-2021年我国城市轨道交通运营线路长度2021年7月，全国共有48个城市开通运营城市轨道交通线路246 条，运营里程7961公里，实际开行列车269万列次，完成客运量21.7亿人次，进站量13.3 亿人次。7月份，全国完成客运量环比增长1.9亿人次、增长10％，同比去年7月增长28％。总体上，城市轨道交通对保障城市正常运行，满足社会公众出行需要发挥了重要作用。前瞻根据近几年我国城市轨道交通客运量的增速进行预测，到2026年我国轨道交通客运量将接近 380亿人，随着运营里程的快速增长、建设规模的不断扩大，客运量的迅猛增长，其总量能耗仍然巨大且不断攀升，其中牵引能耗的成本支出占总能耗支出的40％-50％，是地铁运输组织工作的关键组成部分，牵涉的各种因素很多，其技术参数的设定对乘车质量和列车运行能耗都产生了很大影响。同时，列车的发车间隔影响着旅客出行时刻，目前地铁列车运行大多采取分小时平均的发车间隔，虽然平均发车间隔的运输组织难度相对较少，但或许会造成尖峰时刻的旅客列车运能不够和低峰时刻运能的耗费，而且由于旅客的时间分配存在不平衡，是动态的，因此平均发车间隔无法很好地适应旅客对交通运输服务水平的高质量需求；旅客列车的最大运行速度是城市建设计划编制时必须明确的关键技术参数，在道路要求、行车策略等不变的条件下，旅客列车最大运行速度不但密切关系着旅客的出行时间，甚至决定了列车区间运行时间，影响列车区间运行能耗的高低。

在地铁运营过程中，服务质量的高标准与列车能耗之间具有效益背反关系，乘客对减少旅行时间、改善服务的要求与日俱增，不过这可能需要列车更快速的运行与周转，从而导致单车运行能耗上升与线路总运营能耗的上升。如何依据时空客流的基础出行数据，分析客流的对运行图的需求，运营公司在优化运营组织以满足客运质量的需求的同时降低列车牵引动力的能耗，降低运营总成本，从而实现城市轨道交通高质量运营服务与节能减排的可持续发展具有深刻研究意义。

发明内容

基于上述技术问题，本发明的目的在于提供基于时空网络客流状态估计的节能运行图优化分析方法，使其具备优化列车的运行与周转速度，减少乘客旅行时间，降低运营成本的功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于时空网络客流状态估计的节能运行图优化分析方法，包括以下步骤：

步骤1、依据列车在线路区间运行的工况，地铁列车牵引电机的工作状态，时空动态客流队列车的运行车重的影响，结合基本运动学原理计算列车能耗，得出时空客流下列车能耗计算模型；

步骤2、分析不同载客状态下列车运行时间能耗的关系曲线，同时依据区间最短运行时间计算方法求解各区间冗余时间；

步骤3、在时空网络客流状态估计结果的基础上，将车内客流数量作为动态载客参数通过影响列车运行过程中能耗仿真分析时空客流对列车时间能耗敏感曲线的影响，分析列车区间运行时间节能原理；