当期目录

2024年, 第24卷, 第2期
刊出日期：2024-04-25 上一期   
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综合交通运输体系论坛
智能交通系统与信息技术
系统工程理论与方法
工程应用与案例分析


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综合交通运输体系论坛

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收费及奖励策略对通勤出行方式选择的影响分析 王殿海, 李逸文, 蔡正义 2024, 24(2): 1-12.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.001 摘要 ( )   PDF(2668KB) ( )   为研究收费及奖励两种交通需求管理策略对居民通勤出行方式选择的调控作用，以杭州市主城区为例，通过SP(StatedPreference)和RP(Revealed Preference)调查私家车通勤出行者在停车收费及非小汽车出行奖励情景下的方式选择意向，利用非集计理论分别建立停车收费和出行奖励单独实施和共同实施下通勤出行方式选择的巢式Logit(NL)模型，研究停车收费及出行奖励对私家车通勤出行者出行方式选择的单独影响及共同影响效果，并分析两类策略的弹性。研究结果表明：停车收费和非小汽车出行奖励均能减少私家车出行比例，增加公交和地铁等公共交通出行比例；当停车收费达到一定费率时，才能有效减少私家车出行，适当的奖励能有效激励出行者转向其他出行方式，若同时实施收费和奖励策略，将表现为收费为主和奖励为辅的联合作用；在3类场景中，收入均是影响出行方式选择的重要因素，收入越高，继续选择私家车出行的可能性越大；单独收费场景下，停车收费弹性随费率增加而增大，且费率较低时缺乏弹性，出行奖励弹性随奖励金额增加而先增大后减小，小额奖励即有弹性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于机器学习的中型城市居民出行方式选择行为研究 李文权, 邓安鑫, 郑炎, 殷子娟, 王白凡 2024, 24(2): 13-23.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.002 摘要 ( )   PDF(3143KB) ( )   为探索中型城市居民出行特征以及不同因素对出行方式选择行为的影响机制，本文以中国某中型城市居民出行数据为例，综合考虑传统离散选择模型和机器学习模型在预测精度和建模合理性上的优劣，以及机器学习模型超参数求解算法的特点和效率，引入变异程序，提出粒子群优化随机森林的中型城市居民出行方式选择预测模型，采用预测准确率、出行方式比例预测绝对误差和期望模拟误差这3项性能指标，量化对比粒子群优化随机森林模型与多种机器学习模型和多项Logit模型统计学上的预测性能差异，利用SHAP(SHapleyAdditiveexPlanation)模型深入分析个人社会经济属性、出行属性及出行方式属性等相关因素与居民出行方式选择之间的非线性关系。结果表明：粒子群优化随机森林模型整体平均预测准确率最高，为0.856，出行方式比例预测平均绝对误差和期望模拟平均误差最低，分别为0.062和0.306，模型间指标差异在统计学检验下显著；距离对不同出行方式选择的影响最显著，步行和私家车出行对距离敏感性更高，不同距离下，两者选择概率变化超过35%；30岁以下群体不同出行方式选择概率差距大于其他年龄段；性别、是否拥有私家车或公交IC卡等因素显著改变公交车和私家车的选择概率。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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中国省级层面货运结构调整的碳减排贡献 刘昭然, 诸立超 2024, 24(2): 24-33.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.003 摘要 ( )   PDF(2327KB) ( )   货运业是支撑我国实现“碳达峰”“碳中和”目标任务最艰巨的产业之一，而货运结构调整是实现货运碳减排的关键手段。然而，管理层和学术界对于货运结构调整的碳减排贡献，特别是考虑区域间货运碳排放的空间联系，亟需深入量化研究。为解决上述问题，本文利用“自上而下”法，测算中国30个省市1999—2019年的货运碳排放，构建考虑社会经济变量和货运特征变量的空间计量模型，解析货运结构等因素对货运碳排放的影响。结果表明，我国绝大多数省份货运碳排放年均增速超过10%，但增速趋缓；沿海的山东、广东、上海、辽宁和江苏5个省市的货运碳排放最高，且处于同一地理分区内的省份货运碳排放变化趋势更相似。考虑到铁路和水路货运分担率对货运碳排放的总效应分别为-0.193和2.378，为有效实现货运碳减排，应重点考虑在大部分省份推动“公转铁”，而应避免强行推动“公转水”。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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交通运输行业碳排放自然达峰特征与峰值预测研究 杨东, 李艳红, 田春林 2024, 24(2): 34-44.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.004 摘要 ( )   PDF(3274KB) ( )   交通运输行业碳排放达峰是一项长期的自然演变过程。为研究中国交通运输行业碳达峰进程，本文首先采用国际类比法，选取国外典型国家，对比国家总体碳排放量、交通运输行业碳排放量以及换算周转量三者峰值出现的时间，分析交通运输行业碳排放的自然达峰特征，结合交通需求预测，预判中国交通运输行业碳排放自然达峰时间。然后，引入单位换算周转量碳排放量、铁路公路货运比等核心影响因素，构建交通运输碳排放STIRPAT(Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence, and Technology)预测模型。最后，通过类比分析与模型预测，得到中国交通运输行业碳达峰时间及峰值排放量。国际类比结果表明：交通运输行业碳达峰与国家碳达峰之间没有明确的因果关系，但与换算周转量达峰紧密相关，交通运输行业碳排放达峰时换算周转量达峰或接近峰值；预测中国换算周转量在2048年左右达到26万亿吨公里的平台期，从国际类比的角度判断，中国交通运输行业实现碳排放自然达峰时间约在2040—2043年。STIRPAT模型显示：城镇化率、人均GDP、单位换算周转量碳排放量、铁路公路货运比每增加1%，中国交通运输行业碳排放量将分别增加1.201%、0.259%、0.454%、-0.389%。基于国际类比与STIRPAT模型组合预测判断，中国交通运输行业将在2038—2040年实现碳排放达峰，峰值排放量约为13亿t。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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客观赋权对快捷货运各方式间临界运距影响分析 孙宗胜, 帅斌, 杨俊杰, 许旻昊 2024, 24(2): 45-52.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.005 摘要 ( )   PDF(1674KB) ( )   我国交通运输已由各方式间独立发展向一体化融合发展转变，快捷货物运输是综合交通运输融合发展的新兴关键领域，其各运输方式间临界运距的研究对合理运输结构的确定具有重要意义。针对既有研究对于临界运距问题主观赋权的不足，本文首先基于快捷货运分担率模型建立临界运距与服务属性及权重系数表达式，然后基于CRITIC(Criteria Importance Though Intercriteria Correlation) 法对权重系数进行客观测算，最后通过实例进行模型分析验证及结果对比。实例结果表明：客观赋权法可以使各服务属性权重系数随运距增加而产生异质性；经济性在300~400 km和900~1100 km内波动幅度最大；便捷性与经济性的运距临界点为327km，其重要程度随运距增加会高于经济性；客观赋权对快捷货运各方式间临界运距的影响主要体现在高铁快运绝对优势运距区间的扩大，由主观赋权下700~1500km转变为400~2000km。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于车船直取模式的集装箱海铁联运衔接优化 王爽, 孙翔 2024, 24(2): 53-62.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.006 摘要 ( )   PDF(2269KB) ( )   为解决车船直取模式下集装箱海铁联运衔接优化问题，基于固定的船期，本文考虑火车班列和集装箱船在时间和运量两个维度上的衔接，以衔接班列数量最大化、衔接船舶数量和时刻表调整最小化为目标，构建海铁联运班列时刻表优化的混合整数非线性规划模型，并基于分层优化方法进行求解。以深圳盐田港为例，对模型进行分析验证。结果表明：考虑时间和运量衔接的班列时刻表优化，可以带来衔接的班列数量增加6个，车船直取集装箱总量增加466TEU，提高了75%；衔接的船舶数量增加了1个，3艘船装载的车船直取箱量分别提高了2.6%、4.2%和2.5%；集装箱在港口总停留时间缩短了26%。研究表明，该模型可为改善港口车船直取模式下海铁联运衔接水平提供有益参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

智能交通系统与信息技术

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考虑多模态数据的重载货车危险驾驶行为识别方法 吴建清, 张子毅, 王钰博, 张昱, 田源 2024, 24(2): 63-75.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.007 摘要 ( )   PDF(3402KB) ( )   综合考虑货车操纵数据、驾驶员眼动数据和心电数据，本文提出一种多模态的重载货车危险驾驶指标构建和行为识别方法。首先，设计自然驾驶实验，利用车辆惯导、眼动仪及心理数据记录仪这3种设备采集车辆运行、眼动及心电等多模态驾驶数据，通过多设备时间同步及数据清洗，构建多模态驾驶数据集。其次，将重载货车危险驾驶行为分为危险驾驶操纵行为和疲劳驾驶行为两类，通过提取数据特征，构建9种危险驾驶行为指标，表征超速、速度不稳、急变速、急换道及疲劳驾驶这5种危险驾驶行为。针对危险驾驶操纵行为，组合文献调研、指标计算及四分位差法确定危险行为特征参数阈值；针对疲劳驾驶行为，通过因子分析和K均值聚类法划分疲劳驾驶类型。最后，构建重载货车危险驾驶行为数据集，采用随机森林分类模型识别危险驾驶行为，并与BP神经网络、K近邻及支持向量机等分类模型对比。结果表明，随机森林模型对于5种危险驾驶行为的分类准确率均在90%以上，整体优于其他分类算法，能够较高精度地识别驾驶中出现的危险驾驶行为。本文的多模态重载货车危险驾驶指标构建和分类方法能够用于危险驾驶行为识别，为驾驶员多模态危险驾驶行为预警提供思路和理论依据。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于鱼群效应的智能网联车队形成与演化机理研究 魏丽英, 吴润泽 2024, 24(2): 76-85.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.008 摘要 ( )   PDF(3532KB) ( )   随着智能网联车的快速发展，智能网联车与人工驾驶车辆混行下的交通特性分析和协同控制研究已成为热点。本文构建多车道混合交通流元胞自动机仿真模型，对智能网联车队的形成及状态演化过程进行仿真刻画。首先，基于智能网联车的网联化特征，引入鱼群效应来描述4种智能网联车队的形成过程；其次，从车队角度，利用马尔可夫性计算车队规模转移概率，阐述车队状态演化过程；再次，引入Gipps安全距离原则对NaSch模型进行改进，并对智能网联车和智能网联车队进行速度引导；最后，基于实测的车辆到达率，对建立的基于鱼群效应的混合车流元胞自动机模型进行仿真实验。结果表明：智能网联车队可以有效改善混合交通流的运行状态，缓解交通拥堵；在渗透率60%的条件下，智能网联车队规模为3时，与不存在车队相比，拥堵率可减少43.9%，交通流速度约提升43%，并且随着车队规模的增大，交通流平均速度趋于平稳。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于非冲突合流策略的交叉口灵活信号控制方法 黄玮, 李世昌, 曾海鹏 2024, 24(2): 86-95.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.009 摘要 ( )   PDF(2679KB) ( )   汽车行业智能化和网联化的发展使车辆轨迹能够实现精细化控制，为改进城市交叉口交通信号控制方法提供了新思路。本文提出一种基于非冲突合流策略的灵活信号控制方法，将同时容纳直行和左转来车的合流相位定义为非冲突相位，在双环相位结构基础上融入合流策略，形成一种具备12个动作空间的双环合流信号相位结构。在优化相位结构基础上，进一步提出改进的强化学习算法求解信号配时，以车辆到达情况为输入，当前状态下车辆等待时间最小为目标，充分考虑双环结构下相位切换的实际规律，学习当前状态下的最优相位控制策略。在SUMO (Simulation of Urban Mobility)仿真中根据算例需求生成场景数据，对比传统双环结构和双环合流相位结构在感应控制和改进强化学习算法下的不同控制策略的性能指标，分析网联车渗透率对控制效果的影响。结果显示：基于非冲突合流策略和改进强化学习算法能够在提升相位切换灵活性的基础上生成更加符合现实规律的相位配时方案；在不同交通流量条件，尤其是高流量和交通量分布不均衡的场景下，相较于双环相位结构和感应控制方法降低约37%的车均延误，提升了信号控制方案实际运行效果。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于自注意力机制的深度强化学习交通信号控制 张玺君, 聂生元, 李喆, 张红 2024, 24(2): 96-104.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.010 摘要 ( )   PDF(2200KB) ( )   交通信号控制(TrafficSignal Control, TSC)仍然是交通领域中最重要的研究课题之一。针对现有基于深度强化学习(DeepReinforcementLearning, DRL)的交通信号控制方法的状态需要人为设计，导致提取交通状态信息难度大以及交通状态信息无法全面表达的问题，为了从有限特征中挖掘潜在交通状态信息，从而降低交通状态设计难度，提出一种引入自注意力网络的DRL算法。首先，仅获取交叉口各进入口车道车辆位置，使用非均匀量化和独热编码方法预处理得到车辆位置分布矩阵；其次，使用自注意力网络挖掘车辆位置分布矩阵的空间相关性和潜在信息，作为DRL算法的输入；最后，在单交叉口学习交通信号自适应控制策略，在多交叉口路网中验证所提算法的适应性和鲁棒性。仿真结果表明，在单交叉口环境下，与3种基准算法相比，所提算法在车辆平均等待时间等指标上具有更好的性能；在多交叉口路网中，所提算法仍然具有良好的适应性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于柔性演员-评论家算法的决策规划协同研究 唐斌, 刘光耀, 江浩斌, 田宁, 米伟, 王春宏 2024, 24(2): 105-113.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.011 摘要 ( )   PDF(2319KB) ( )   为了解决基于常规深度强化学习(DeepReinforcementLearning,DRL)的自动驾驶决策存在学习速度慢、安全性及合理性较差的问题，本文提出一种基于柔性演员-评论家(SoftActor-Critic, SAC)算法的自动驾驶决策规划协同方法，并将SAC算法与基于规则的决策规划方法相结合设计自动驾驶决策规划协同智能体。结合自注意力机制(SelfAttentionMechanism,SAM)和门控循环单元(Gate Recurrent Unit, GRU)构建预处理网络；根据规划模块的具体实现方式设计动作空间；运用信息反馈思想设计奖励函数，给智能体添加车辆行驶条件约束，并将轨迹信息传递给决策模块，实现决策规划的信息协同。在CARLA自动驾驶仿真平台中搭建交通场景对智能体进行训练，并在不同场景中将所提出的决策规划协同方法与常规的基于SAC算法的决策规划方法进行比较，结果表明，本文所设计的自动驾驶决策规划协同智能体学习速度提高了25.10%，由其决策结果生成的平均车速更高，车速变化率更小，更接近道路期望车速，路径长度与曲率变化率更小。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于时域卷积网络与注意力机制的车辆换道轨迹预测模型 杨达, 刘家威, 郑斌, 孙峰 2024, 24(2): 114-126.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.012 摘要 ( )   PDF(2493KB) ( )   精准的车辆轨迹预测模型可以为自动驾驶车辆提供其周围车辆的准确运动状态信息，进而判断本车与周围车辆短期内是否有发生冲突的可能性。本文提出一种基于时域卷积网络与注意力机制(Temporal Convolutional Networks with Attention mechanism, TCN-Attention)的车辆换道轨迹预测模型。该模型以时域卷积网络作为当前输入的特征提取器，利用时间与空间注意力机制使模型在不同时间和空间位置之间建立动态关联，更准确地捕捉车辆之间的动态时空相关性，实现准确预测车辆换道轨迹。与传统单一车辆轨迹特征输入不同，本文通过对输入特征进行多维扩充与融合，进一步提高了轨迹预测准确率。此外，本文提出一种换道执行起止时刻定义方法更准确地确定数据集中的换道起止时刻。实验表明，本文所提模型能以高准确率预测变换车道轨迹，在整体效果上优于其他深度学习模型，与ConvLSTM(Convolution Long Short-Term Memory)相比，TCN-Attention的平均绝对误差(MeanAbsolute Error, EMAE )降低了69.8%，均方根误差(Root Mean Square Error, ERMSE )降低了 49.15%，平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error, EMAPE )降低了14.24%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

系统工程理论与方法

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无信控交叉口驾驶人潜在危险感知能力评估 彭金栓, 成家佳, 赵刘昌, 罗霜, 袁浩, 徐磊 2024, 24(2): 127-135.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.013 摘要 ( )   PDF(2593KB) ( )   为量化无信控交叉口驾驶人潜在危险的感知能力，组织驾驶人实车驾驶试验，实时采集驾驶人眼动特征参数。解析熟练和非熟练驾驶人直行通过无信控交叉口模式下的扫视和注视规律，引入马尔科夫链模型，阐释驾驶人注视转移特性，揭示驾驶人视觉搜索与潜在危险感知特性的内在联系。结合熟练和非熟练驾驶人各映射指标下的统计学分析，萃取驾驶人潜在危险感知能力表征参数。基于灰色近优综合评价法，构建驾驶人在无信控交叉口场景下的潜在危险感知能力评估模型。研究表明：直行条件下，无信控交叉口下非熟练驾驶人的水平搜索广度、垂直搜索深度和扫视强度显著低于熟练驾驶人；相较于熟练驾驶人，非熟练驾驶人兼顾道路两侧信息的能力较弱，且注视概率的适时调配机制不够灵活；熟练驾驶人在无信控交叉口的潜在危险感知得分比非熟练驾驶人高31.2%；熟练驾驶人中，男性潜在危险感知能力明显强于女性，而性别对非熟练驾驶人感知绩效无显著影响。研究结果可丰富防御性驾驶相关理论体系，为无信控交叉口交通设施的优化和完善，驾驶人安全教育及评估等提供重要参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于人机协同决策的运输调度优化研究 刘涛, 尤海林 2024, 24(2): 136-148.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.014 摘要 ( )   PDF(3361KB) ( )   为求解带柔性约束的运输调度问题，本文提出一个基于逆差函数的人机协同决策方法。该方法主要包括两个阶段，第1阶段，借助数学规划模型，利用计算机的强大计算能力，快速求解得到问题的一个可行解；第2阶段，借助逆差函数模型，利用人类自身的知识与经验，在考虑柔性约束的情形下，进一步优化第1阶段的可行解。两个阶段通过逆差函数图像构成的图形用户界面进行实时交互，实现人机协同决策。通过网约定制公交车辆调度和民航飞机调度两个案例问题的求解，验证基于逆差函数的人机协同决策方法的有效性。计算结果表明：该方法可实现车次链/航班链的自动化构建和空驶车次的自动化插入，有助于求解带有复杂柔性约束的运输调度问题。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑应激避让行为的自行车轨迹预测 李岩, 梁淑娟, 刘林建, 邵进, 汪帆 2024, 24(2): 149-156.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.015 摘要 ( )   PDF(1964KB) ( )   非机动车道空间受限时，常规自行车被超车场景下骑行者为确保自身安全会产生应激避让行为。为明确其在被超车时的应激反应，并根据行为特性设计非机动车道，构建一种面向应激行为分类的自行车轨迹预测模型。该模型从频域角度分解自行车被超车时的动力学特性，依据踏频值范围将避让行为分为匀速、加速和减速行为，利用鲸鱼算法改进长短期记忆神经网络模型，分别对分类后的骑行轨迹进行预测。应用所构建预测模型对西安市2415次超车事件的分析结果显示，发生冲突时选择上述3种避让行为的骑行者占比分别为11.3%、38.3%和50.4%。匀速避让的预测轨迹全程波动较小，平均横向位移为0.15m；加速避让轨迹表现为横向位移较大，平均达0.83 m；减速行为预测轨迹平缓度介于两者之间，横向位移为0.47m。3种预测情况下的均方根误差分别为0.0619、0.0513和0.0587，拟合优度值分别为0.9589、0.9774和0.9687。与未考虑应激行为分类的结果相比，所构建模型的预测精度分别提升了11.07%、13.22%和12.21%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化 赵东升, 赵鹏, 姚向明, 杨中平, 张伯男 2024, 24(2): 157-165.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.016 摘要 ( )   PDF(2639KB) ( )   传统“三阶段”“四阶段”工况序列的列车操纵模式难以满足城市轨道交通复杂线路条件下的列车节能运行需求，本文提出一种基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化方法。将物理区间离散为多个等距离子区间，建立工况序列与子区间之间的映射关系，以区间总牵引能耗和运行时间最小化为目标构建列车节能操纵策略多目标优化模型。为提高模型求解效率，改进非支配排序遗传算法的交叉算子和距离算子，通过离散仿真求解列车节能操纵策略集。以福州地铁1号线的两个典型区间为对象进行案例分析，结果表明，相比传统操纵模式，优化后列车牵引能耗平均降低约19%。本文方法通过合理选择算法参数能够有效构建适应不同线路条件的运行工况序列，生成秒级运行时间划分下的列车节能操纵策略集。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于无监督聚类分析的激进换道行为识别方法 王婉琦, 程国柱, 徐亮 2024, 24(2): 166-178.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.017 摘要 ( )   PDF(2855KB) ( )   为有效指导驾驶人采取更安全的换道行为，本文提出基于改进的自组织映射神经网络(SOM-Kmeans)聚类分析的激进换道行为识别方法。通过模拟驾驶设备和眼动仪获取驾驶数据和眼动状态，运用变点检测算法结合方向盘转角和横向注视位置从多模态数据集中提取换道行为事件数据，进而提取驾驶人换道行为关键特征参数，运用SOM-Kmeans聚类分析识别激进换道行为。将SOM-Kmeans聚类方法分别与基于密度的聚类算法(DBSCAN)及模糊C均值聚类算法(FCM)比较，分析激进换道行为的识别效果。研究结果表明：SOM-Kmeans能够将激进换道行为划分为紧急换道和挤车换道两种类型，并建立相应的行为指标和阈值，当换道过程中加速度波动大于8.22 m·s-3且方向盘转角大于0.83(°)·s-1，识别此次换道为激进换道行为；在激进换道行为的基础上，当换道间隙小于7.5m且换道持续时间大于10.3s时，识别此次换道为挤车换道，否则，为紧急换道行为。挤车换道行为多出现在拥堵较严重的强制换道中，紧急换道行为多出现在交通流环境较好的自由换道中。本文提出的识别方法的准确率为92.5%，与传统聚类分析相比，本文提出的激进换道行为识别方法能够更加细致地识别激进换道行为的种类，研究结果可作为评估驾驶人是否存在危险换道行为和衡量驾驶人换道习惯的参考标准，同时，该两次聚类结果可作为激进型换道行为的参考标准。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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典型事故形态下驾驶人工作记忆与应激反应研究 穆雨薇, 袁伟, 张会明, 郝帅洁 2024, 24(2): 179-187.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.018 摘要 ( )   PDF(2298KB) ( )   为探究事故发生时的不同形态和工作记忆与驾驶人应激反应能力及视觉行为的关系，本文对31名驾驶人分别开展城市道路中侧面碰撞、追尾碰撞和刮撞行人这3种典型事故形态下的驾驶模拟器实验。根据摄像机和眼动仪的输出视频，采用动态聚类将驾驶人的注视区域划分成7类，同时，基于单因素方差分析，Mann-WhitneyU检验和Kruskal-Wallis检验，分析事故形态的类型、不同工作记忆容量的人群避险时的应激反应能力和视觉行为的影响。结果表明：事故形态和驾驶人的应激反应能力显著相关，在前车紧急制动事件中驾驶人的反应时间最短，较侧面碰撞减少了25.46%；在面对危险时的反应时间受到驾驶人工作记忆容量的影响，即相比于低工作记忆容量，高工作记忆容量的驾驶人反应时间短；此外，注视总持续时间、平均扫视时间和瞳孔直径均与工作记忆容量相关。研究结果可为车辆安全针对性预警提供理论支持。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于资源约束的地铁运营施工任务调度研究 罗钦, 黄杉, 宋剑伟, 曾翠峰, 陈菁菁, 李伟 2024, 24(2): 188-198.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.019 摘要 ( )   PDF(2261KB) ( )   针对地铁运营施工资源有限、时间严格、任务繁重等特点，本文以地铁运营施工任务调度为研究对象，建立运营施工调度优化模型与算法。模型以任务优先级、施工人员和施工工区限制等为约束条件，以完工时间最小化、施工人员工作负荷均衡化为目标；设计一种联合线性规划与资源交叉(CPLEX-ROC)的混合求解算法；通过对某实际地铁运营线路展开案例研究，验证模型和算法的可行性与先进性。案例研究结果表明：相较于人工调度、遗传算法(GA)、教学优化算法(TLBO)方法，最大完工时间分别降低32.90%、15.11%和10.75%；施工人员工作负荷均衡指标相较GA、TLBO分别优化了15.44%和10.62%。计算结果验证了本模型能够提升地铁运营施工任务整体作业效率，同时实现施工人员工作负荷均衡。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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大客流场景下列车时刻表与列车容量分配协同优化研究 龚聪聪, 杨立兴, 石俊刚, 戚建国, 周厚盛 2024, 24(2): 199-207.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.020 摘要 ( )   PDF(1962KB) ( )   为缓解城市轨道交通通勤线路中大客流车站及其下游车站的站台拥挤，降低候车乘客的聚集程度和安全风险，本文从时间和空间角度系统优化城市轨道交通列车容量资源配置。通过考虑时变客流需求和预留车厢策略，提出城轨列车时刻表与列车容量分配协同优化方法。具体地，通过引入列车发车时间、预留车厢数量和客流分配方案相关决策变量，以最小化预留车厢运营成本和站台乘客最大聚集数量为目标，建立列车时刻表与列车容量分配协同优化线性整数规划模型。其中，采用大M方法构建的客流分配约束能够满足乘客在时间和空间上的先到先服务原则。为验证所构建模型的有效性，设置4组数值算例进行对比实验，并采用优化求解器Gurobi求解。结果表明，相较于计划列车时刻表方案和两种单一优化策略方案，协同优化方案能够显著降低最大乘客聚集数量分别约为60%、52%和31%，降低乘客总等待时间分别约为29%、17%和29%。即协同优化方法能够均衡城轨列车容量的时空分布，从而有效降低站台候车乘客的聚集风险。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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共享单车与公共交通多元关系分类及阈值研究 邓亚娟, 刘霜, 白钰, 刘文凤, 崔亮斌 2024, 24(2): 208-216.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.021 摘要 ( )   PDF(2813KB) ( )   为准确评估共享单车和公共交通之间的复杂时空关系，根据替代或补充关系的具体成因类型，结合共享单车出行起讫点的分布情况，定义共享单车与公共交通多元关系；其次，考虑公共汽电车与轨道交通的差异性，提出一种基于弱监督全连接神经网络的共享单车与公共交通多元关系的分类模型，并根据共享单车轨迹数据，计算不同关系分类和交通方式下的公共交通可达范围、共享单车骑行时长及步行接驳距离边界阈值。结果表明：共享单车与公共交通的多元关系可分为接驳补充、空白补充、替代关系1和替代关系2。其中，共享单车与公共汽电车多元关系的三参数划分阈值分别为329.75m、5.07 min和182.93 m，与轨道交通多元关系的划分阈值分别为816.96 m、10.27 min和653.91 m。共享单车与公共汽电车以替代关系1为主，占总行程的54.98%；共享单车与轨道交通以空白补充关系为主，占总行程的48.90%。共享单车与公共汽电车关系主要为多元替代与接驳补充，与轨道交通主要为多元补充与替代关系2。共享单车与公共汽电车的关系相比于轨道交通会更为复杂。本文可为促进共享单车与公共交通在各自优势距离上的协同发展提供支撑。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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建成环境对共享单车使用特征的非线性影响研究 陈奕璠, 张步镐, 党振, 郭唐仪, 顾子渊, 张玉梁 2024, 24(2): 217-224.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.022 摘要 ( )   PDF(2466KB) ( )   为研究共享单车使用特征与建成环境的依赖关系，本文以2020年厦门市共享单车订单数据和电子围栏信息为基础，从集计(栅格区域)和非集计(个体出行)两个层面，利用极端梯度提升模型(XGboost)，探究建成环境对共享单车使用特征的非线性解释能力。首先，识别密度、设计、目的地可达性、土地利用多样性、公共交通可达性和需求管理六个维度的建成环境变量对单车出行生成、吸引以及用户出发时间选择的相对重要性。之后，根据部分依赖图，揭示建成环境变量对单车使用特征指标的影响趋势。结果表明，在集计层面，电子围栏密度是最重要的建成环境因素，对出行生成和吸引的影响程度分别为26.88%和51.90%，且在150个·km-2附近产生阈值效应。在非集计层面，单车用户早高峰借车概率与出行起讫点的建成环境均有关联。其中，目的地栅格中工作场所比例影响最显著(18.17%)，出发地栅格CBD邻近度(7.34%)和出发地栅格公交站点密度(5.91%)次之。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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快慢车模式下早高峰时空乘车路径选择研究 汪景, 邵雨晨, 胡华, 刘志钢 2024, 24(2): 225-233.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.023 摘要 ( )   PDF(2067KB) ( )   研究早高峰通勤乘客的时空出行规律有助于更好地组织快慢车运营模式。本文从一种常见的快慢车运营模式出发，首先，根据乘客的起点车次和直达/换乘方案联合选择构建乘车路径；其次，以出行时间、早到/迟到延误和车内拥挤度作为早高峰通勤乘客出行选择的影响因素，对不同乘车路径下的出行成本进行构建；再次，以用户均衡理论建立乘车路径分配模型，并证明了该模型用户均衡路段解的存在性及唯一性；最后通过案例，对均衡模型进行验证。研究结果发现：短途乘客更愿意接受高拥挤但终点到达时刻接近工作开始时刻的车次，而长途乘客的车次选择分布较为均匀；除出行时间因素以外，延误惩罚和乘车拥挤同样影响早高峰通勤乘客的换乘行为，虽然换乘快车有可能降低出行时间，但高延误惩罚和拥挤成本会导致部分站点的乘客不选择换乘路径。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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城市路内违章停车时空特征及影响因素作用模型 刘柯良, 陈坚, 邱智宣, 张迪, 唐祯, 彭倩 2024, 24(2): 234-248.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.024 摘要 ( )   PDF(3857KB) ( )   为揭示城市路内违章停车的时空模式及影响机理，结合持续两个月共10396条电子警察违停抓拍数据，从土地利用、停车供给与道路设计这3个维度选取16个影响因素进行分析。利用标准椭圆方法、层次聚类法及皮尔逊相关性检验等方法，分析路内违停时空特征并进行影响因素筛选，进一步根据因变量特征构建贝叶斯分位数回归模型，解析早晚高峰违停数量与影响因素的关系。研究结果表明：从违停数量的时间特征来看，工作日违停数量明显高于周末违停数量，且主要集中在周中，工作日违停数量按小时聚类结果显示，违停数量分为3个时间模式，分别为早晚高峰时间段(8:00-10:00和17:00-19:00)、早晚高峰汇聚时间段(10:00-11:00和15:00-17:00)与其他时间段；从违停数量的空间特征来看，工作日违停数量的整体空间分布主要集中在商业和居住密度较高的区域，其在一天内的空间变化趋势呈现“扩撒-稳定-收缩”的态势；分位数回归结果显示，土地使用、停车供给及道路设计这3个维度因素对路内违停存在非线性影响与阈值效应，且早晚高峰违停产生机制具有差异，路内违停治理需要考虑时空特征进行差异化治理。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于可解释机器学习框架的列车乘车区段客流分布预测方法 孙国锋, 景云, 李和壁, 田志强, 田小鹏 2024, 24(2): 249-262.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.025 摘要 ( )   PDF(4383KB) ( )   为解释客运产品特征对列车乘车区段客流分布预测的影响，本文提出一种基于可解释机器学习框架的高速铁路列车乘车区段客流分布预测方法。首先，提出基于梯度提升树模型的高速铁路列车乘车区段客流分布预测框架，构建不同梯度提升树模型(GBDT、XGBoost、LightGBM及CatBoost)的高速铁路列车乘车区段客流分布预测模型；其次，计算特征贡献重要度，基于SHAP(SHapleyAdditive exPlanations)方法实现特征变量优化，揭示单一特征和交互特征与列车乘车区段客流分布预测的非线性关系。北京南—上海虹桥间列车客流分布预测结果表明：4种模型可精准预测客流分布结果，GBDT，XGBoost，LightGBM及CatBoost在测试集的决定系数分别为 0.9664，0.9601，0.9680及0.9715；特征优化后，按贡献重要度排序依次为标杆车，票价，旅行时间，日期，星期，车次及出发时间；特征优化后，CatBoost-7模型在验证集中的决定系数为0.9458；日期和标杆车对客流分布预测呈现非线性正相关，旅行时间对客流分布预测呈现非线性负相关，低旅行时间、高票价及出发时间整点的标杆车对客流分布预测产生正向影响。本文研究结果能够为高速铁路客运产品设计提供一定参考价值。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑空间溢出效应的高速公路交通事故随机参数频次模型 漆巍巍, 覃铄磊, 朱淑芳, 刘岩 2024, 24(2): 263-271.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.026 摘要 ( )   PDF(1449KB) ( )   为提高高速公路事故频次模型参数估计的准确性，本文以精细的事故记录、道路属性、交通流状态和天气条件数据为样本，首先，构建传统的事故频次模型并对比拟合效果，选择效果最佳的泊松-对数正态分布模型作为优化的基础模型；之后，为挖掘更多的影响高速公路事故频次的空间效应，在加入条件自回归先验的基础上，本文考虑相邻路段的空间溢出效应，建立一个带有空间溢出协变量的模型分析空间溢出效应对路段事故频次的影响。同时，为描绘数据的异质性对路段事故频次的影响，进一步构建一个随机参数模型。结果表明，空间溢出效应显著有效，考虑空间自相关和空间溢出效应的随机参数模型的拟合优度相较于对照模型明显提升。根据最优模型的参数估计结果进行风险因素甄别，其中，“ln(MADT)”“ln(路段长度)”“1类车”“4类车” “降水”等普通变量以及“1类车S” “圆曲线长S”等空间溢出协变量与事故频次显著相关。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑建成环境的交通事故严重程度致因交互效应研究 王健宇, 陈献天, 焦朋朋, 覃楚亮, 王泽昊 2024, 24(2): 272-280.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.027 摘要 ( )   PDF(1910KB) ( )   为探究考虑建成环境影响下各类因素对交通事故的作用机理，本文提出一种融合ADASYN(Adaptive Synthetic Sampling)平衡算法与CatBoost模型的方法，对沈阳市2015—2020年的道路交通事故进行研究，并解析事故致因的交互效应。首先，通过地理信息匹配的方法补充事故地点周围14项建成环境因子，构建多源数据集。其次，通过比较4种经典的机器学习模型，即CatBoost，Random Forest，XGBoost，LightGBM，并筛选出泛化能力最强的模型。随后，利用SHAP (Shapley Additive Explanation)归因方法对最优模型进行解释以揭示单个风险因素效应以及影响重要度排序。最后，基于单因素分析，探究建成环境与事故特征之间的交互效应。研究表明：相同的特征在单因素以及双因素交互分析中对事故影响机制存在差异。在单因素分析中，季节、交通方式这2项因素对致命事故具有显著的正向影响；而主干路密度、快速路密度、工业用地比例、现场形态、道路物理隔离这5项因素对致命事故有着显著的负向影响。在双因素交互分析中，高主路密度与秋冬季节交互以及低工业用地比例与春季交互等对致命事故具有正向影响；而高工业用地比例与行人交互则产生了负向影响。本文成果可为相关人员提供准确的影响交通事故严重程度的相关因素，为优化和建设城市交通系统提供一定的理论支撑。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

工程应用与案例分析

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寒区电动公交充电站选址及定容规划研究 胡晓伟, 宋帅, 邱振洋, 王健 2024, 24(2): 281-292.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.028 摘要 ( )   PDF(1973KB) ( )   寒区低温环境导致电动公交动力电池容量衰减，充电设施服务范围及规划数量受到影响，给电动公交充电站选址及定容规划带来挑战。为提高电动公交充电站的低温适应性，提出针对寒区电动公交充电站的选址算法及定容模型。首先，在选址规划中，构建充电站渐进覆盖服务半径，利用改进近邻传播聚类算法确定充电站选址点，基于算法聚类中心构建充电站Voronoi图划分充电集群。其次，在定容规划中，构建动力电池低温容量衰减模型，确定寒区电动公交的充电需求；基于容量有限的截尾排队论模型建立充电站有效服务强度、拒绝服务率及充电满意度等约束；引入成本权衡系数，以规划年限内全社会成本最小为优化目标，建立寒区充电站定容规划模型，并设计遗传算法进行求解。最后，以哈尔滨市市区电动公交充电站选址定容规划为例进行分析，算例结果得到9个充电站选址点及其充电集群，以及各充电站的充电机配置数量和各项成本。针对环境温度和成本权衡系数进行灵敏度分析，结果表明：寒区低温环境对充电站的充电机配置数量和各项成本有显著影响，合理权衡充电站和电动公交两者利益有助于提高充电服务满 意度，降低全社会成本。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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高速铁路信号系统碳排放边界划分及分析 苏鹏飞, 王果, 闵永智, 陶金豆, 李旭东, 刘昕玥 2024, 24(2): 293-303.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.029 摘要 ( )   PDF(2443KB) ( )   准确量化高速铁路信号系统的碳排放量，对高速铁路碳排放核算及低碳化发展有重要意义。本文提出在计算其碳排放时需要综合考虑信号系统相关关联活动的思路，并划分信号系统的碳排放边界；提出基于能源消耗的信号系统碳排放计算方法，进一步利用碳流理论分析计算信号系统内各设备的相关碳流指标；最后以甘肃省兰州西高铁站为例进行分析，验证本文所提方法的可行性和有效性。结果显示，控制及监测系统的碳排放主要与电力碳排放因子有关，维护保养电码化设备所产生的碳排放平均仅有0.12kgCO2 ·d-1；信号系统各设备间的平均支路碳流密度为0.0076 kgCO2 ·kWh-1，各设备的节点碳势与支路碳流密度相等。结论表明，各子系统的碳排放量主要和其能耗类型有关，电能消耗引起的间接碳排放是信号系统碳排放的主要组成部分，信号系统相关活动引起的直接碳排放与一次能源消耗成正比。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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混合蒸发气动力下液化天然气海运航线配船优化 赵瑞嘉, 孙宇轩, 牛东翔, 谢新连 2024, 24(2): 304-312.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.030 摘要 ( )   PDF(1896KB) ( )   液化天然气运输船舶在航行过程中，可利用其装载货物的自然蒸发气与强制蒸发气作为船舶动力燃料。根据这一实际情况，提出混合蒸发气动力模式下液化天然气海运航线配船优化方法。通过构建船舶航速、蒸发气消耗量及航次交付量之间的关联函数，权衡液化天然气强制蒸发量与航次成本间的反馈关系。考虑自有船和定期租船、航次运输时间、蒸发损失等因素，以液化天然气船队年运营成本最低为目标，设计混合蒸发气管理策略，建立液化天然气海上运输航线配船与航速联合优化模型。根据模型特点，将遗传算法与优化软件相结合，提出基于模型分解的嵌套求解算法。最后，以航运企业实际运营数据为背景开展案例分析，计算结果表明，采用混合蒸发气管理策略可使航运企业运营成本降低7.13%，船队闲置率降低4.8%。敏感性分析结果表明，随液化天然气现货价的增高，采用混合蒸发气管理策略调整强制蒸发气用量对企业运营成本的降低效果更加显著。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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公路隧道入口区域驾驶人吸睛效应综合评价 韩磊, 杜志刚, 马傲君, 焦方通 2024, 24(2): 313-322.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.031 摘要 ( )   PDF(1947KB) ( )   为全面和系统评价公路隧道入口区域视觉吸引对驾驶人吸睛效应视觉表现的影响，本文招募30名被试开展自然驾驶实验，采集驾驶人在公路隧道入口区域不同视觉吸引条件下的眼动数据，基于因子分析法选取驾驶人吸睛效应敏感评价指标，并分别构建线性混合效应模型和数据包络分析模型，识别和探究公路隧道入口区域视觉吸引对驾驶人吸睛效应视觉表现的影响特征和作用机理。结果表明：因子分析结果显示，驾驶人吸睛效应敏感视觉指标为注视持续时间、瞳孔直径、扫视持续时间和扫视幅度；公路隧道入口区域不同视觉吸引条件对驾驶人吸睛效应的视觉表现和综合效率有显著影响，且受驾驶人年龄和驾驶经验的个体特质因素影响显著，而性别因素对其没有显著性影响；视觉吸引的存在均会不同程度地损害驾驶人的正常视觉绩效，降低其合理有效性；提示标语视觉吸引条件下，驾驶人的视觉注意水平最差，视觉认知负荷程度最高，吸睛效应的负面影响最大，广告牌条件次之。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑因素异质影响的直升机事故严重性分析 周悦, 蒋维安, 付川云, 魏麟, 犹轶 2024, 24(2): 323-332.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.032 摘要 ( )   PDF(2357KB) ( )   提取美国国家运输安全委员会(NationalTransportationSafety Board, NTSB)数据库1241起直升机事故记录的关键信息，分析通用航空直升机事故后果严重性的影响因素及其影响异质性问题。首先，将事故记录中各项信息梳理为时间、飞行过程、飞行员、直升机和气象条件类因素，同时，采用卡方检验分析各因素在无伤事故、轻伤事故和重伤死亡事故分类下的分布差异；而后，基于不同先验概率分布的随机系数构建若干混合Logit模型，拟合事故严重性；最后，通过对比不同模型的拟合效果，根据最优模型的参数估计，分析不同事故严重性对应因素的影响机理和影响的异质性问题。结果表明：直升机事故严重性的统计建模存在明显的因素影响异质性问题；基于独立正态和多元正态分布的相关随机系数混合Logit模型拟合效果优于其他模型；影响因素中，出现仪表气象条件、空中失去控制、燃油问题、低空运行及挂载(含撞线/树)、运动及作业、进近、老年驾驶员、飞行员具有直升机仪表能力以及直升机起火爆炸等因素时，将显著增加重伤死亡事故的概率；异质性分析中，周末、老年飞行员和三点式座椅安全带等因素存在显著的影响异质性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标