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基于网络客流大数据可视化优化城轨行车组织

作者:未知

  摘要:近年来,城市轨道交通在城市交通中占据了核心地位,有效地解决了城市交通引发的堵塞问题,但客流与运能不匹配问题日益凸显,部分时段运能浪费严重,减少运能浪费需清淅地掌握全日客流分布规律。传统的客流预测无法更好地显现出客流分布规律。随着轨道交通网络化运营不断发展,网络客流大数据以网络迁徙图、甘特图与日历图、散点图等实现客流可视化,总结复杂网络OD客流、断面、进出站和换乘客流的规律,进而从列车运行图和换乘方案等方面对城市轨道交通行车组织进行优化。
  【关键词】网络客流;大数据;可视化;城市轨道交通;行车组织
  1.城市轨道交通行车组织
  1.1城市轨道交通行车组织定义及意义
  城市轨道交通行车组织是城市轨道交通的核心,是指挥列车运行、保证行车安全以及提高运输效率的基础,提高行车组织效率是提高整个城市轨道交通发展水平的关键。
  城市轨道交通行车组织反映了城市轨道交通的整体经营、管理以及发展水平。如果不断地优化行车组织,城市轨道交通将会更加契合时代的发展,能够更好地满足客运需求并增强城市轨道交通同其他城市交通的竞争力,促进城市轨道交通的良性发展和我国经济的发展。
  1.2城市轨道交通行车组织概述
  在确定列车运行的最小行车间隔时间、停站时间、折返方式、列车运行时间等基础上制定车辆运用计划和列车运行图,由调度指挥执行日常行车调度指挥工作。实行集中统一指挥,各部门必须紧密配合,有序执行。把安全放在首位,并高效完成乘客运输任务。同时,接发列车组织工作也按照一定的原则进行统一指挥、执行。
  1.2.1列车运行影响因素。影响列车运行工作的因素包括列车、运营时刻表、最小行车间隔时间、停站时间、折返方式和折返时间、列车运行速度、行车通过能力和列车编组与车辆配置等。各因素间联系紧密,相互促进。处理好各因素间的关系是提高列车运行效率的关键。
  1.2.2列车运行调度指挥。行车工作必须坚持“高度集中、逐级负责”的原则,这是实现统一指挥的必要条件。行车调度员按照规定的调度原则统一指挥各调度区间。各司其职,每一级都应严格执行上一级的调度指挥,保证各环节进行有效。
  1.2.3车站行车备品及管理。车站行车备品的种类主要包括职工劳动保护用品和专用器具两大类。劳动保护用品包括荧光背心、绝缘鞋、强光手电及其充电用具等。专用器具包括信号灯及其充电用具、信号旗、各类行车凭证、记录等。
  车站行车备品的管理主要涉及行车备品的存放、使用和交接三个方面。
  1.2.4主要行车人员工作任务。(1)行车调度员,负责日常行车组织、指挥工作,按照要求组织行车,确保提供安全、准点和優质的运营服务。(2)列车驾驶员,列车驾驶员必须严格遵守规章制度,正确执行各种作业程序,确保行车安全。(3)车站行车值班员,执行部、中心、车站等各级有关规章制度,做到有令必行,有禁必止。
  1.2.5接、发车组织工作。接、发列车是车站的一项基本任务,同时也是提高行车组织效率的重要环节。做好接发列车工作是保证列车按照运行图安全、准时的关键。
  2.网络客流大数据可视化
  2.1网络客流大数据可视化的重要意义
  城市轨道交通网络客流信息隐含丰富的乘客出行规律和特征,如何从海量乘客历史出行大数据中提取与挖掘有价值的信息,为运营者提供决策是值得研究的课题。大数据可视化分析,是从人的角度出发,把所需的大数据以某种图形分析并表达其特征。可以简单地理解为把数据变成人能够理解的语言,同时,也是把人的认知转化为计算机语言,计算机再以其形式把大数据表达。因此,我们能够容易地发现大数据中蕴含的规律,并利用规律改善现有条件,提高生活水平。通过将客流大数据以直观的可视化图形的形式展示,把人类知识引入到数据分析中,让用户能够根据自身认知去分析客流数据,在分析过程中实现人机交互,以获得洞察大规模复杂客流数据的能力。
  2.2网络客流大数据可视化的方法
  2.2.1城市轨道交通网络OD客流可视化。OD客流可以直接反应居民出行规律,此规律是制定列车开行方案的关键。乘客出行可以理解为位移的改变。城轨网络OD客流可视化可利用实际地图坐标信息、百度天眼和模拟迁徙功能控件Echarts生成以颜色代表不同方向的迁徙客流,同时给出迁徙客流量数值的动态地图迁徙图进行展示,最终实现全程、动态、实时地展现客流在网络上的时空分布。当城轨网络OD客流可视化图形积累到一定量时,系统自动生成居民出行规律。城市轨道交通系统的相关工作人员可按照居民出行规律制定列车开行方案,提高行车效率。
  2.2.2网络断面客流可视化。断面客流是指在一定时间内通过线路某一区间的客流量,断面客流包括上行断面客流和下行断面客流。可以从早晚高峰、工作日、双休日与节假日的断面客流量的差异性和上下行的断面客流量的差异性掌握断面客流特征。断面客流可视化可利用上、下行断面客流量与断面满载率两个指标来体现,上、下行断面客流量反映的一定时间内某一区间两个方向上的客流量,而满载率反映的是列车的利用程度。把甘特图与日历图合为一体,可以实现不同时段与不同日期的断面客流对比。
  2.2.3进出站客流可视化。进、出站客流是指在一定时间内进出各个车站的客流量总和。进、出站客流可视化可借助散点图展示车站及其所处的空间位置。
  2.2.4换乘客流可视化。换乘站是城市轨道交通网络中两线路间客流转换的载体。换乘站在不同线路之间的换乘方向与该站衔接的线路数量有关。换乘站客流可视化可利用弦图中的弧线的走向一一对应换乘方向,弧线颜色等级反映各换乘方向上的客流总量。
  3.客流大数据可视化在行车组织中的应用
  城市轨道交通网络客流大数据可视化能够生动形象地体现客流的变化,从而能够容易地从海量的网络客流大数据中发现规律,结合客流分布规律和考虑必要因素后,可以建立相应的行车组织优化模型,利用模型生成日常、突发大客流情况下的列车运行图以及安全有效的换乘方案,进而整体上优化列车开行方案。
  3.1列车运行图
  行车过程中,在确保行车安全的基础上,做到降低成本、经济最大化。列车运行图的编制需考虑营运时间、区间运行时分、折返作业时间、追踪列车间隔时间和停站时间等因素,各因素的确定均需考虑全日分时最大断面客流量。全日分时最大断面客流量的确定是关键,在海量的城市轨道交通网络客流数据中选择一个能够满足日常需要且稳定的全日分时最大断面客流量,进行列车运行图的编制。同理,模拟突发大客流场景,利用模型生成大客流情况下的列车运行图,选择能够满足需要且安全的列车运行图。
  3.2换乘方案
  从海量的进出站客流、换乘客流、网络OD客流、网络断面客流数据中找出它们之间的联系,并发现规律。利用规律对现有换乘方案进行优化,尽量缩短乘客上下车、候车、换乘等时间,提高出行效率。同时处理好换乘站不同线路间列车错时到达,达到无缝衔接的效果,同时保证行车安全。
  4.结束语
  本文以网络迁徙图、甘特图与日历图、散点图和弦图分别实现城市轨道交通网络 OD 客流、断面客流、进出站客流和换乘客流大数据可视化。掌握并利用网络客流大数据的规律从列车运行图和换乘方案等方面对行车组织进行优化。
  【参考文献】
  [1]耿幸福.城市轨道交通行车组织[M].北京:人民交通出版社,2010.
  [2]江志彬.城市轨道交通网络客流大数据可视化[J].交通规划,2018,(16):70-76.
  [3]丁聪.基于客流大数据列车开行方案辅助决策技术研究[D].四川:西南交通大学,2018.
论文来源:《人民交通》 2019年7期
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