交通运输系统工程 课件 第11章 运输系统工程应用案例

交通运输系统工程交通运输与教育平台第1章系统概述1.1

系统的概念、特性及分类1.2

系统思想的形成与发展1.3

系统科学的学科体系第2章系统工程理论2.1

系统工程的概念、研究内容及特点2.2

系统工程发展概况2.3

系统工程方法论2.4

系统工程的理论基础第3章交通运输系统3.1

交通运输的概念及分类3.2

交通运输系统的组成与特点3.3

交通运输系统工程的研究内容3.4

我国交通运输的现状及发展前景第4章运输系统分析4.1系统分析的基础理论4.2系统的特性分析4.3系统结构模型化技术第5章系统模型与仿真5.1系统建模及仿真概述5.2系统动力学的建模5.3系统动力学仿真计算5.4延迟第6章运输系统预测6.1系统预测基本概念6.2定性预测方法6.3定量预测方法交通运输与教育平台第7章运输系统网络优化7.1运输网络的最短路和最大流7.2网络图的组成及绘制7.3网络图时间参数7.4网络图优化分析第8章运输系统综合评价8.1运输系统综合评价概述8.2运输系统的经济评价8.3常用的系统综合评价方法第9章运输系统决策9.1运输系统决策分析概述9.2不确定型运输系统决策分析9.3风险型运输系统决策分析9.4信息的价值9.5效用理论及其应用第10章神经网络与遗传算法10.1神经网络概述10.2遗传算法第11章运输系统工程应用案例11.1地铁换乘枢纽的拥挤评价11.2道路交通检测数据的联合卡尔曼滤波11.3城市轨道交通定价模型交通运输与教育平台交通运输与教育平台11.1地铁换乘枢纽的拥挤评价11.2道路交通检测数据的联合卡尔曼滤波

第11章运输系统工程应用案例

11.3城市轨道交通定价模型交通运输与教育平台11.1.1地铁换乘枢纽拥挤评价方法11.1.1.1K-means聚类分析

具体步骤为:(１)选定K个中心的初值；(２)将各评价指标归到最近中心点所在的类中；(３)计算出每个类的新的聚类中心；(４)重复步骤(２)，直到最大步数迭代完成或前后J值之间的差小于阈值。交通运输与教育平台11.1.1.2排队模型

（1）Ｍ/Ｍ/Ｃ模型。

平均队长和平均等待时间分别为交通运输与教育平台11.1.1.3TOPSIS法具体思路:（1）方案以矩阵的形式表示。（2）确定正负理想解。（3）比较方案与正理想解的相似度。通过使用TOPSIS法，可以得到每个集散位置和各拥挤等级与正理想解之间的接近度，最后通过排序获得每个集散位置的拥挤程度。交通运输与教育平台11.1.2拥挤评价的指标体系

在地铁换乘枢纽特定建筑空间环境和设施设备布局的约束下，乘客个体之间频繁发生局部接触、挤压导致个人行走行为减弱、行为空间的压缩。地铁换乘枢纽属于乘客服务设施，根据乘客的移动服务方式不同，地铁换乘枢纽内乘客服务设施分通过类、集聚类和排队类3种。乘客服务设施分类如图11-1所示。交通运输与教育平台11.1.2.1排队区域拥挤评价指标具体思路:（1）排队长度。该指标从状态上反映了各设施处由于客流量巨大或者通行设施通行能力有限导致的排队现象。（2）等待时间。该指标可以从乘客行走时间上反映在各设施处由于客流量巨大或者设施通行能力有限而导致客流行走时间延误。交通运输与教育平台11.1.2.2集散区域拥挤评价指标具体思路:（1）客流量。指某一段时间内通过某点或某一截面的乘客数量。（2）客流密度。指单位面积或研究设施内的平均乘客数量。交通运输与教育平台（3）乘客步行速度。指乘客在指定方向上运动的速率。交通运输与教育平台11.1.2.3拥挤等级（1）排队区域等级划分.交通运输与教育平台(2)集散区域等级划分.交通运输与教育平台11.1.3地铁换乘枢纽拥挤评价模型构建11.1.3.1排队区域拥挤评价模型构建

(1)安检机拥挤评价.

用排队长度与等待时间来衡量安检机拥挤程度，因此，安检机的拥挤等级应该由排队长度等级和等待时间等级两个指标加权平均确定。(2)闸机拥挤评价.用排队长度与等待时间来衡量闸机拥挤程度，因此，闸机的拥挤等级应该由闸机的排队长度等级和等待时间等级两个指标加权平均确定。(3)楼扶梯拥挤评价.

在衡量楼扶梯拥挤程度时同样使用排队长度与等待时间，因此楼扶梯的拥挤等级应该由楼扶梯的排队长度等级和等待时间等级两个指标加权平均确定。交通运输与教育平台

(4)站台乘降区拥挤评价.

用排队长度与等待时间来衡量站台乘降区拥挤程度，因此，站台乘降区的拥挤等级应该由站台乘降区的排队长度等级和等待时间等级两个指标加权平均确定。

(5)排队区域拥挤评价.对排队区域及该区域服务设施的拥挤等级A~D分别赋值0.2、0.4、0.6、0.8。该模型可以明确对枢纽拥挤等级产生影响最大的单个设施拥挤因素，权重系数能够体现各设施拥挤对枢纽拥挤的影响程度。由于枢纽拥挤等级是单个设施处拥挤等级的加权，因此，得到地铁换乘枢纽拥挤等级的同时，也可以得出具体的设施拥挤等级。11.1.3.2集散区域拥挤评价模型交通运输与教育平台11.1.4排队区域拥挤评价

11.1.4.1排队区域服务设施拥挤评价(1)安检机拥挤评价.(2)楼扶梯拥挤评价.(3)排队区域各服务设施拥挤评价.11.1.4.2排队区域拥挤评价交通运输与教育平台11.1.5综合评价

根据调查问卷，对各服务设施拥挤程度的排序结果统计分析，得出各选项的平均综合得分，权重系数为各设施得分与总分的比值。各选项平均综合得分见表11-12。交通运输与教育平台11.1地铁换乘枢纽的拥挤评价11.2道路交通检测数据的联合卡尔曼滤波

第11章运输系统工程应用案例

11.3城市轨道交通定价模型交通运输与教育平台11.2.1道路交通数据融合系统设计

联合卡尔曼滤波结构图如图11-3所示.交通运输与教育平台11.2.2雷达数据和卡口数据准备

为了对道路交通数据系统进行效果验证，选择大连市东快路某路段以每隔2min为一个采集间隔的187组数据。早高峰7:00-8:00和晚高峰17:00-18:30两个高峰时段得到的雷达数据见表11-14。交通运输与教育平台早高峰7.00-8.00和晚高峰17:00-18.30两个高峰时段得到的卡口数据结果见表11-15。交通运输与教育平台11.2.3联合卡尔曼滤波的

数据融合过程

联合卡尔曼滤波的数据融合流程图如图11-4所示.交通运输与教育平台11.2.4数据融合计算结果

标准卡尔曼滤波结果如图11-5图11-6所示.交通运输与教育平台

标准卡尔曼滤波结果交通运输与教育平台

联合卡尔曼滤波融合结果如图11-7所示.交通运输与教育平台11.2.5误差对比分析及有效性判断雷达检测器的偏差在5附近波动，而卡口检测器的偏差大多数处于-10到-5之间，联合卡尔曼滤波融合值的偏差稳定于-5到0之间，说明联合卡尔曼滤波的融合值明显优于单个检测器的检测值。交通运输与教育平台11.1地铁换乘枢纽的拥挤评价11.2道路交通检测数据的联合卡尔曼滤波

第11章运输系统工程应用案例

11.3城市轨道交通定价模型交通运输与教育平台11.3.1定价模型方法比较

城市轨道交通票价制订较为常用的方法为：平均成本定价法、盈亏平衡定价法、边际成本定价法、充分发挥运能定价法、拉姆塞定价法、博弈定价法。交通运输与教育平台11.3.2基于模糊积分的城市轨道交通票制方案评价

目前，我国采用的计程票制绝大多数是在起步价基础上按照乘坐的距离进行加价，起步价一般设置在票价的30%左右。我国城市轨道交通的起步距离一般为4~10公里，采用“递远递减”的票价制订原则。交通运输与教育平台11.3.3基于拉姆塞模型的城市轨道交通票价制订

(1)拉姆塞定价的原理。拉姆塞定价法是一种非线性的定价模型，常广泛应用于公共事业，如交通、电信、电力等自然垄断行业，对其进行定价受到政府机构的管制，城市轨道交通的票价制订和政府补贴机制是其良性发展的核心。拉姆塞模型在运用于城市轨道交通票价制订的时候，需设定在保障收支平衡的前提下公共效益最大为目标函数，寻求一个次优定价策略。(2)考虑盈亏平衡的票价制订。

在进行票价制订时，当企业的收益和成本相等的时候就是盈亏平衡，此时的票价即为盈亏平衡票价。交通运输与教育平台11.3.4实例分析

(1)票制方案选择.

我国目前城市轨道交通都均采用计程票制，除沈阳、哈尔滨、天津等城市采用分段计程票制外，其他城市都采用里程计程票制，可采用模糊积分模型对两种票制方案进行选择。对比分析某市已开通地铁线计价方式，“递远递减”幅度符合该城市发展情况，故地铁新建线延用地铁1、2号线票价计价方式即可。实例中，模糊语意评价及模糊权重语意分为五个等级，对应的规范化三角模糊数见表11-17。交通运输与教育平台

对地铁项目的专家小组分发调查问卷，统计专家打分值，通过计算得到对每个评估准则和次评估准则的权重语意评价值和语意评价值的结果，见表11-18。交通运输与教育平台

(2)平均票价.首先求出地铁的盈亏平衡票价，再求出拉姆塞模型下的票价。需求价格弹性r可根据表11-19得到，该城市为中大城市(100万人口以上)，ｒ可取所有时段价格弹性值r=-0.36。其中α则需要根据客流量Ｑ和票价Ｐ之间的数据关系，运用最小二乘法进行拟合回归分析得出。对应的参数估计和拟合方程见表11-19。交通运输与教育平台

因此，可求得盈亏平衡方程。当运营成本等于运营收入时，求得盈亏平衡票价。由于边际成本与不同的交通运输方式有关，而与同种交通运输方式的不同运输时段无关，故MC1=MC2。将求出的盈亏平衡票价P2=7.59当做高峰时段的票价，将MC1、MC2代入。可得到地铁所有时段的平均票价为交通运输与教育平台(3)票价制订