六、最短时间法

六、最短时间法

对于城市轨道交通来说,由于车站之间的里程是确定的,因此一般的概念总是用最短里程来搜索路径。但是对于大部分乘客来说,乘客出行对于距离的概念是比较模糊的,而旅程花费的时间却是每个乘客非常关注的,因而不能够将运送距离作为主体考虑的因素,我们还要引入“时距”的概念。而且乘客选用轨道交通和选择乘坐路径的出发点,多数是为了节省时间,因此可以“最短时间”来确定路径。我们采用旅程时间作为边和路径的权值,用“最短时间法”来确定大部分乘客愿意选择的路径。

简化和忽略一些固定的时间,考虑一些主要因素,得到一对车站之间可能的路径所花费的平均时间。那么路段阻抗设为Ai,j,等于列车在该区间的Tmin运行时间ti,j。节点阻抗可分为以下两种情况:

第一种乘客在车站不下车,此前节点阻抗值Bk等于车站停站时间即站台停站时间T3,可表示为

Bk=T3

第二种,乘客在换乘站换乘,此时节点阻抗值Bk换乘换乘等于该站的换乘时间T2乘以换乘放大系数α,可表示为

B k换乘=T2α

换乘总时间T可表示为

总时间(T)=乘坐列车时间(T1)+换乘时间(T2)+站台等待时间(T3)换乘走行时间通过实测直接获取,候车时间一般取换乘列车发车间隔时间的1/2。其中,T1和里程、列车平均速度直接有关,T2则和换乘次数、换乘步行时间和换乘列车等待时间有关,T3和起点站列车间隔时间有关。

根据乘客选择线路时关心的问题,进行有效路径集合的筛选要考虑以下两点:

(1)运营时间主要是通过综合考虑乘客起始站和换乘站的首末班车时间来确定的。在某一个时间段内,如果k条可选渐短路径集合中的某条路径在运营时间之外,则该路径不作为有效路径参与客流的分配。路径的运营时间已通过该路径起点站的有效运营时间表示。起点站的有效运营时间为起点车站的首末班时间和该路径中各首末班时间反推起点时间的交集。

(2)综合出行阻抗函数值的容许区域判断。由于一对OD车站的可行路径较多,在搜索出两站之间的k条可选的渐短路径集合中,如果只是短路径或者次次短路径的综合阻抗值较最短路径的综合阻抗值超过某一个阀值(设该值为Tmax)时,则认为该次短路径是不合理路径。该阀值可以采用相对值和绝对值综合确定,表示为:

Tmax=min{ Tmin(1+m),Tmin+U}

式中 Tmax——有效路径的综合出行阻抗值的上界;

Tmin——有效路径的综合出行阻抗值的下界;

m——比例系数;

U——常量。

为了使权值的确定更加客观、合理,并且在计算方面又比较简单,于是对上述参数加以简化,假定T1和里程成正比,即不考虑列车的启动和制动时间,以及站间距离对列车速度的影响。若不考虑换乘通道长度的影响,T2则和换乘次数成正比。T3一般可以选作列车间隔时间的1/2,数值较小,对总时间的影响不大,而且由于列车间隔时间由运行方控制,可能根据客流的变化而不断变化,因此舍去T3。到任一条路径Lj的权值为

Ti=a Mj,b Cj

式中 Ti——路径Lj的权值;

Mj——边Lj的里程(km);

Cj——Lj的换乘次数;

a,b——参量,a可以取列车的平均速度的倒数,例如40km·h-1,换算成1.5min·km-1;b为每次换乘所花的平均时间,例如8min。

该权值公式同样可用于计算相邻车站构成路径图形边的权值。对于两个临街车站之间的边,Cj等于0,Mj等于车站间的里程;对于一次换乘,则Mj等于0,Cj等于1。该权值的可操作性是明显的,每一条边和每一条路径的权值计算都是确定的、非常简单的。

具体清分的基本理念归结为,根据乘客选择路径的概率计算路径分配比例。

假定乘客在LABe中选择路径Lj的概率为pi(i=1,…,k),则用pi作为路径Lj的分配比率是最合理的。显然pi是路径权值Ti的函数。不失一般性,设0<T1≤T2…≤Tk≤DABcut,即路径按权值递增排序。

使用此方法计算实际收益比例,确定各有效路径承担某一OD的比例后,根据各运营主体承担每条路径的运输里程以及客流在一个路径中的分配比例,计算出相关运营收益方的清分比例。

单路径单运营主体:OD间的收益所得,全部分配给该运营主体。

单路径多运营主体:OD运输费所得应根据各运营主体的运距比例分配。

多路径单运营主体:OD的运费,只要根据客流在个路径的分配比例分摊给各条路径运营主体。

多路径多运营主体:该OD的运费。首先,在多条可选路径之间分配,然后根据每条路径所涉及的各运营主体的运距比例,分配该路径的运费。

该模式的优点是:将乘客在换乘站的换乘时间合理地折算为列车区间运行时分,乘客出行路径阻抗是考察间断路径偏离最短路径的程度,不是简单的相差比较。

该模式的缺点是:清分模型参数标定的不确定性,需要对实际OD旅行时间进行统计分析来标的相关的参数。