吕欢欢1 朱大鹏1 黄康2
1.兰州交通大学 交通运输学院,兰州 730070;
2. 格罗宁根大学 科学与工程学院,荷兰格罗宁根 9747 AG
LYU huanhuan1 ZHU dapeng1 HUANG Kang2
1. School of Traffic and Transportation, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, Gansu, China;
2. Faculty of Science and Engineering, University of Groningen, Groningen 9747 AG, the Netherlands
摘要:
随着城市轨道交通网络的持续扩张,系统运行能耗不断上升,同时乘客对出行效率与服务公平性的要求日益增强。为协调节能与服务质量之间的关系,研究提出一种时变客流场景下考虑旅行速度公平性的城市轨道交通节能时刻表优化模型,以实现系统能耗与服务公平的协同优化。模型以牵引能耗最小化为主要目标,在优化过程中引入公平性约束,从乘客出行体验角度平衡能耗与服务均衡。公平性以不同起讫点(OD对)的乘客平均旅行速度差异衡量(包含乘客进站等待过程),采用平均绝对偏差(mean absolute deviation,MAD)作为定量指标,MAD值越小,表明服务越公平。为协调节能与出行效率的矛盾,模型对乘客总旅行时间施加约束,并采用“先到先服务”原则模拟客流动态加载过程。针对模型的非线性和复杂约束特征,设计了自适应粒子群优化算法进行求解,通过罚函数与规则可行化机制处理约束条件,实现快速收敛与高效计算。以北京轨道交通昌平线为研究对象,设置不同旅行时间和公平性约束的多组场景进行验证。结果显示,适度放宽旅行时间可显著降低牵引能耗并改善公平性;当允许旅行时间增加10%时,能耗降低超过10%,公平性指标提升约35%;即使在旅行时间保持不变的情况下,能耗仍可降低约3.7%,公平性提升约20%。研究结论表明,所构建模型与算法能在保证出行效率的前提下,实现轨道交通系统的节能运行与服务公平性提升。该方法能够为城市轨道交通的节能调度与公平运营决策提供可行的技术手段和理论参考。