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针对拥堵客流溯源的地铁客流管控优化方法

王尧 曹苧木 陈绍宽 石梦彤 肖迪

王尧, 曹苧木, 陈绍宽, 石梦彤, 肖迪. 针对拥堵客流溯源的地铁客流管控优化方法[J]. 交通信息与安全, 2026, 44(1): 159-169. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2026.01.014
引用本文: 王尧, 曹苧木, 陈绍宽, 石梦彤, 肖迪. 针对拥堵客流溯源的地铁客流管控优化方法[J]. 交通信息与安全, 2026, 44(1): 159-169. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2026.01.014
WANG Yao, CAO Ningmu, CHEN Shaokuan, SHI Mengtong, XIAO Di. An Optimization Method for Metro Passenger Flow Control by Tracing Congestion Sources[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2026, 44(1): 159-169. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2026.01.014
Citation: WANG Yao, CAO Ningmu, CHEN Shaokuan, SHI Mengtong, XIAO Di. An Optimization Method for Metro Passenger Flow Control by Tracing Congestion Sources[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2026, 44(1): 159-169. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2026.01.014

针对拥堵客流溯源的地铁客流管控优化方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2026.01.014
基金项目: 

国家自然科学基金项目 U2569203

详细信息
    作者简介:

    王尧(2001—),硕士研究生. 研究方向:交通运输规划与管理. E-mail: 23120909@bjtu.edu.cn

    通讯作者:

    陈绍宽(1977—),博士,教授. 研究方向:交通运输规划与管理、城市交通工程、综合交通运输. E-mail: shkchen@bjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U231.92

An Optimization Method for Metro Passenger Flow Control by Tracing Congestion Sources

  • 摘要: 现有单站管控措施难以从源头疏解线网级拥堵,导致管控效果受限,为解决高峰时段地铁线网因客流拥堵引发的车站滞留及安全隐患问题,研究了基于拥堵客流溯源的多站协同客流管控方法。该方法通过三重维度精准定位客流拥堵的源头车站:①筛选持续高进站客流量的站点,从源头减少流入线网的客流压力;②锁定换乘过程中出现明显拥堵的站点,通过客流溯源确定主要源头车站;③对瓶颈区间的客流进行溯源,追踪拥堵客流的初始源头车站,通过构建多维度客流溯源模型确定客流管控车站,实现从源头到换乘环节的全链条管控。基于上述管控逻辑,构建以乘客进站滞留人数、平均满载率和最大站台聚集人数最小为目标的多站协同客流管控优化模型,模型通过进站量动态调节实现源头控流与换乘疏解联动,并将区间通过能力、站台容量、满载率等作为约束条件。为求解该模型,设计改进的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ),通过约束感知的遗传算子设计、多目标适应度与约束惩罚融合及问题适配的种群初始化约束,提升算法的求解精度与效率。为验证模型有效性,对某城市地铁线网的5条线路共111个车站进行案例研究,结果表明:实施客流管控后,1号线与2号线的满载率标准差分别降低了1.50%和2.69%,线网客流分布更趋均匀;高风险时空单元数量减少了5.88%,关键换乘站点站台滞留人数降低了31.4%,极端聚集风险同步得到有效抑制,客流瓶颈区间的满载率峰值降低了4.6%~6.9%,区间拥堵压力得到缓解。该方法可降低高峰时段关键车站拥堵风险,提升地铁线网整体运行效率。

     

  • 图  1  乘客乘坐地铁过程

    Figure  1.  The process of passengers taking the subway

    图  2  QNDJ站推算和监控换乘量对比

    Figure  2.  Comparison of transfer volume calculated and monitored at QNDJ Station

    图  3  QNDJ站L1换L2推算和监控换乘量对比

    Figure  3.  Comparison of transfer volume calculation and monitoring for L1 to L2 at QNDJ Station

    图  4  QNDJ站L2换L1推算和监控换乘量对比

    Figure  4.  Comparison of transfer volume calculation and monitoring for L2 to L1 at QNDJ Station

    图  5  协同管控备选车站确定流程

    Figure  5.  Determination process of alternative stations for collaborative control

    图  6  算法流程图

    Figure  6.  Algorithm flowchart

    图  7  管控车站位置示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of the control station location

    图  8  SY站限流结果

    Figure  8.  Current limiting results at SY railway station

    图  9  HKHT站限流结果

    Figure  9.  Current limiting results at HKHT station

    图  10  算法收敛情况

    Figure  10.  Algorithm convergence

    表  1  参数及变量

    Table  1.   Parameters and variables

    参数及变量 含义 单位
    rs, t 车站s在时段t的进站限流人数
    Ms, t 车站s在时段t的初始进站人数
    Ds, t 车站s在时段t的进站滞留人数
    Ls, t 车站s在时段t的站台人数
    Gs, t 车站s在时段t的站台滞留人数
    ls, t 车站s在时段t的上车人数
    gs, t 车站s在时段t的在车人数
    fs, t 车站s在时段t的到站在车人数
    ρs, t 列车在车站s与车站s+1区间在时段t的满载率 %
    S 备选管控车站集
    n 限流车站数量
    m 车站总数量
    c 列车额定载客量
    ρmax 列车最大满载率 %
    βmax 限流率上限 %
    Csmax 车站s安全容量
    s 车站编号s依次为1~m
    t 时间段t依次为1~24
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    表  2  参数设置

    Table  2.   Parameter settings

    参数 取值
    车站总数/个 111
    管控车站数/个 11
    时段数/个 24
    列车容量/人 1 440
    μ/% 60
    λ/% 10
    θ/% 90
    种群大小/个 100
    交叉概率 0.7
    变异概率 0.3
    迭代次数/次 100
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    表  3  进站量降序车站集合

    Table  3.   Gather at the stations in descending order of the number of arrivals

    起点站 进站人数
    HKHT 6 125
    SF 5 936
    YX 5 404
    STZ 5 395
    SY 5 006
    LM 4 968
    PH 4 895
    BG 4 826
    DTH 4 747
    ZG 4 733
    TX 4 622
    YP 4 494
    YH 4 015
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    表  4  换乘站客流溯源车站集合

    Table  4.   Gather at the transfer station for passenger flow tracing

    起点站 进站的换乘人数
    HKHT 4 687
    SF 4 634
    DTH 4 391
    JLH 4 182
    YX 4 051
    PH 4 050
    DXH 4 020
    LM 3 879
    BG 3 849
    ZG 3 823
    STZ 3 767
    SY 3 483
    TX 3 302
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    表  5  瓶颈区间溯源车站集合

    Table  5.   Gather at the source tracing station of the bottleneck section

    起点站 瓶颈客流人数
    HKHT 5 066
    SF 4 820
    STZ 4 632
    YX 4 532
    PH 4 075
    BG 3 776
    SY 3 592
    ZG 3 539
    TX 3 129
    QG 3 073
    LN 3 060
    YH 2 678
    ZYY 2 038
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    表  6  满载率标准差优化前后对比

    Table  6.   Comparison of standard deviation of full load rate before and after optimization

    线路 优化前 优化后 变化率/%
    L1 0.266 0.262 1.50
    L2 0.260 0.253 2.69
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    表  7  风险时空单元数量优化前后对比

    Table  7.   Comparison of the number of risk spatiotemporal units before and after optimization

    区间满载率/% 风险等级 风险时空单元数量
    优化前/个 优化后/个 变化率/%
    > 90 高风险区间 17 16 5.88
    > 80~90 一般风险区间 45 40 11.11
    > 60~80 低风险区间 245 237 3.27
    ≤60 无风险 2357 2371 -0.59
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    表  8  SY站至TY站区间满载率优化前后对比

    Table  8.   Comparison of the full load rate between SY railway station and TY station before and after optimization

    时间/min SY站-TY站区间满载率/% 变化率
    优化前 优化后
    07:45—07:50 90.27 87.28 3.32
    07:50—07:55 100.89 99.04 1.85
    07:55—08:00 85.21 84.55 0.75
    08:00—08:05 96.44 94.56 1.94
    08:05—08:10 101.23 98.43 1.78
    08:10—08:15 80.23 77.15 3.84
    08:15—08:20 85.68 79.91 6.77
    08:20—08:25 88.49 84.4 4.63
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    表  9  站台滞留人数变化

    Table  9.   Changes in the number of stranded people

    风险车站 指标 站台滞留人数/人 变化率/%
    优化前 优化后
    SY站 总滞留人数 455 312 31.4
    最大站台聚集人数 98 72 27.6
    QNDJ站 总滞留人数 524 425 18.9
    最大站台聚集人数 112 88 21.4
    TY站 总滞留人数 327 304 7.1
    最大站台聚集人数 75 72 4.0
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  • 收稿日期:  2025-09-16
  • 网络出版日期:  2026-08-28

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