交通运输系统节能技术与方法

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考虑负效应最小化的电动汽车补能诱导研究

葛显龙, 李婷, 王博, 尹作发

交通运输系统工程与信息 2022, 22 (3): 74-83. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.009

摘要（284）

PDF （1846KB）（199）

随着政府对“碳达峰”等环保政策的贯彻落实，电动汽车凭借节能环保等优点得到了迅速发展。由于电动汽车续航里程短，充电时间长，且路网中的补能需求与充电桩存在时空错配的现象，导致电动汽车补能排队时间长和驾驶员产生里程焦虑等一系列负效应。为此，本文首先从整体路网补能负效应最小化角度，通过引入激励手段实现最优补能方案，建立电动汽车补能诱导双层优化模型。其中，上层为路网补能负效应最小化诱导激励模型；下层为带有补能站点选择的混行路网均衡模型。然后，采用遗传算法求解上层模型，下层模型通过Frank-Wolfe算法求解，得出路网中补能车辆的最优诱导方案。最后，以经典Nguyen-Dupius路网为例验证模型，并进行灵敏度分析。结果表明，尽管本文提出的补能诱导模型增加了规划者的激励成本，但总社会补能负效应成本降低，证明了补能诱导的有效性。

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基于轨迹数据的货车自发编队节油潜力估计

谭二龙, 李宏海, 钟厚岳, 霍恩泽, 马晓磊

交通运输系统工程与信息 2022, 22 (1): 74-84. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.01.009

摘要（371）

PDF （2341KB）（277）

PDF(English version) （973KB）（210）

为探索最大编队长度和路网中行驶货车数目对自发编队的影响以及评估真实世界自发编队油耗节省潜力，提出了既可保证一定程度的搜索又能防止为过分追求更大编队长度而花费较长时间等待的动态时空搜索范围策略，利用辽宁省货车轨迹数据挖掘了多辆货车的最长公共子序列，并构建整数规划模型求解，获取最大节省油耗下的编队方案。结果显示：编队油耗节省会随着路网中行驶货车数目和最大编队长度的增加而增加，编队中车辆平均行驶距离和平均节省油耗最终分别收敛至一范围；编队行驶距离并不一定会随着允许最大编队长度的增加而增加，即自发编队最大油耗节省策略并非编队最大行驶距离策略；在不考虑时间搜索范围时，通过继续增大空间搜索范围可实现更多的燃油节省，但不考虑空间搜索范围时持续增加时间搜索范围却不能获得更多燃油节省；4000辆车的数据集进行自发编队时每天最多可节省燃油2026.21 L，最大允许编队长度为5辆比最大允许编队长度为2辆的车辆平均节省油耗最多可提升13.92%。将本文整套处理流程应用于更大规模的货车数据集，可组成自发编队的目标车辆将会显著增加，相应地也可减少更多的能源消耗和污染物的排放，具有很大的应用潜力。

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生命周期视角下货运通道能耗测度与节能潜力分析

诸立超, 甄伟, 刘昭然

交通运输系统工程与信息 2022, 22 (1): 24-29. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.01.003

摘要（272）

PDF （1336KB）（160）

货运能耗的系统测度和节能潜力分析，对制定有效的节能策略至关重要。本文从生命周期视角出发，构建货运能耗系统测度和节能潜力分析框架，量化供给侧和需求侧各因素对货运能耗的影响，从而识别关键因素。鉴于不同区域资源禀赋及货运供需特征差异，将该框架应用于义乌-宁波集装箱货运通道。结果表明：忽视生命周期和运输链次要活动，特别是前者，会显著低估货运能耗，导致各节能策略真实贡献评估有偏；综合能耗的公路运输直接能耗弹性为 0.67，远高于供给侧和需求侧其他能耗影响因素，是中短期货运节能的重中之重；现有条件下“公转铁”策略单独实施的节能效果欠佳，建议中短期搭配直接能耗节能策略，而中长期宜搭配间接能耗节能策略。

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民航飞机起飞推力对油耗和排放的影响分析

李杰, 杨好天, 王兵, 周晓宁, 孙若飞

交通运输系统工程与信息 2021, 21 (6): 283-288. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.06.032

摘要（455）

PDF （1627KB）（271）

PDF(English version) （562KB）（214）

起飞是飞行过程中一个非常重要的阶段。为研究起飞推力对油耗和排放的影响，基于多种数据，建立一种耦合的起飞油耗计算方法，以广州白云机场起飞的B738、A320、A321、B737为研究对象，比较不同方法的起飞油耗计算结果，分析推力对起飞油耗和排放的影响，并对比分析推力调整后起飞排放的变化情况。结果表明：本文方法计算结果准确性较高，与真实数据相比，4 种机型起飞油耗平均相对差值分别为-2.32%、5.41%、2.31%和-3.80%；B738和B737随着推力的增加，起飞油耗先减少后增加，推力在77%和81%时，起飞油耗最低；A320随着起飞推力越大，起飞油耗越少；A321 随着推力越大，起飞油耗越多；采用推力调整后，广州白云机场 B738、B737、 A320、A321这4种机型的年起飞排放量累计可减少2499.3 t，减少率达6.4%；在各种排放物中，碳排放量减少最多，为2471.1 t，占总排放物的98.9%，减少率达6.5%。采用推力调整减少起飞油耗和排放对航空器节能减排有重要意义。

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基于比功率分布的排放因子速度修正误差控制研究

宋国华, 吕海欧, 李祖芬, 黄健畅

交通运输系统工程与信息 2021, 21 (6): 272-282. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.06.031

摘要（135）

PDF （4270KB）（120）

高分辨率的排放因子是进行交通能耗排放测算的重要参数，然而，由于数据采集与质量控制问题，排放因子速度修正曲线常存在异常波动。为提高排放因子速度修正结果的准确性，本文分别从比功率分布和排放率两个角度分析排放因子敏感性和区间容许误差，建立机动车工况数据和PEMS排放数据需求量计算模型。敏感性分析结果表明，个别比功率区间分布误差是造成排放因子速度修正曲线产生异常波动的重要原因；排放率误差会导致排放因子速度修正结果出现整体性误差。数值模拟计算结果表明，在95%的置信水平下，平均速度在20~120 km·h-1内，控制快速路CO2排放因子速度修正误差不超过1%：需采集40 min的排放数据，细化至1 kW·t-1 粒度下各比功率区间数据需求量差异显著；各平均速度下需采集710 min工况数据，相同误差下，80~ 120 km·h-1 内工况数据需求量更低；为进一步消除曲线的异常波动，需大量增加平均速度为64~ 80 km·h-1 范围内的工况数据量。本文的研究结果对工况和排放数据的采集工作有实际指导意义，可有效克服曲线异常波动问题，提高排放因子结果可靠性，为节能减排工作提供支持。

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基于多速度调控的城轨列车区间运行策略优化

邓连波，钟敏，蔡莉

交通运输系统工程与信息 2021, 21 (2): 111-118.

摘要（124）

PDF （1849KB）（109）

针对城市轨道交通区间运行时分要求，将列车在区间的最高运行速度、最低惰行速度作为速度参数，提出多速度参数调控的城轨列车区间运行策略优化问题。考虑线路平纵断面、列车性能等的影响，以及区间限速、运行时分限制等约束，以区间运行能耗最小化为目标，建立均布质量模型下的给定运行时分下基于多速度参数调控的列车运行节能优化策略模型，优化确定各速度参数取值和对应的区间运行控制方案，设计针对多速度参数综合调控的模拟退火求解方法。以广州地铁8号线中大-晓港为例，测算不同时分下的运行控制方案。结果表明：最高运行速度参数可有效控制区间运行时分取值；最低惰行速度的合理取值可显著降低能耗，最多可降低4.68%；列车操纵模式的确定需综合考虑区间运行时分、节能效果和惰行次数，节能操纵模式在较长运行时分下节能作用更为显著。优化结果可为城轨节能化列车运行组织提供决策支持。

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城市轨道交通列车追踪间隔与牵引能耗优化

高豪，郭进，张亚东

交通运输系统工程与信息 2020, 20 (6): 170-177.

摘要（198）

PDF （2061KB）（156）

针对城市轨道交通高峰小时列车密集追踪运行的特点，将降低列车牵引能耗和提升线路通过能力同时作为优化目标，研究列车运行操纵优化问题.给出移动闭塞条件下列车牵引能耗和最小追踪间隔的计算方式，考虑列车安全、正点运行约束，构建双目标优化模型. 结合 ε -约束法，提出一种基于动态规划的搜索算法求解模型.以亦庄线为优化算例，求解得到一组列车最优操纵Pareto解，体现两优化目标之间的均衡关系：列车进站过程采用两次制动操纵策略可有效压缩最小追踪间隔，为弥补两次制动过程额外消耗的运行时间，列车需付出更多的牵引能耗提升进站以前的运行速度以满足正点运行约束.

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基于案例的城市轨道交通车站能耗定额标准研究

刘爽，王慧文，兴妍，陈绍宽

交通运输系统工程与信息 2020, 20 (4): 231-235.

摘要（171）

PDF （1535KB）（213）

车站能耗定额标准是城市轨道交通能耗评价和节能工作的重要基础.本文从我国城市轨道交通发展对能耗的需求出发，分析城市轨道交通系统能耗的构成；以北京市轨道交通部分车站为例，分析不同类型车站的设备能耗构成，特点和建筑面积，日客流量，敷设方式，出入口数量等因素对能耗的影响；基于能耗定额评价方法，提出包含基本、奢侈性、舒适性能耗定额水平的车站能耗定额标准；基于不同类型车站，探讨非空调季和空调季的车站能耗定额标准的差异，从达到能耗目标角度提出相应的节能策略.

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考虑客流空间分布的地铁列车节能时刻表优化方法

冉昕晨，陈绍宽，陈磊，贾文峥

交通运输系统工程与信息 2020, 20 (3): 103-110.

摘要（196）

PDF （551KB）（174）

客流变化引起的列车质量变化是影响地铁列车能耗与节能运行的重要因素之一. 本文考虑地铁线路客流空间分布差异，研究耗散型再生制动能利用方式下的列车节能时刻表优化方法. 结合各区间载荷差异和列车运动方程，建立以净能耗最小为目标的时刻表优化模型，通过适度优化计划停站时间、区间运行时间和折返时间协同多列车牵引、巡航、惰行和制动过程的时空分布，设计二分法和粒子群算法对模型求解. 以北京地铁某线路进行实例研究，结果表明，优化模型能有效协同多列车的节能运行，考虑客流空间分布差异比假定列车载荷为常数能进一步提升节能效果.

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考虑追踪安全的地铁快慢车协同操纵节能优化

柏赟，于昭，贾文峥，冯旭杰，陈绍宽

交通运输系统工程与信息 2019, 19 (3): 126-133.

摘要（153）

PDF （4281KB）（263）

研究考虑追踪间隔要求和再生能利用的快慢车线路地铁列车协同操纵节能优化问题.首先，基于滚动优化思想将列车协同操纵全局优化问题分解为一系列的子问题，即每一列车进入下一区间前由中央控制器根据同一供电分区内其他列车的操纵方案和列车重量等实时运营信息，计算出站列车在下一区间的操纵方案.为延长牵引制动重叠时间、提高再生能利用，各列车尤其是快车允许途中二次牵引加速以配合其他列车进站制动.基于上述研究思路，本文以列车净能耗为目标构建了快慢车线路列车协同操纵节能优化模型，并设计了混合遗传算法进行求解.案例分析结果表明，与不考虑其他列车操纵的个体最优节能操纵方法相比，本文提出的协同操纵方法可节能3%以上，算法满足实时优化对计算效率的要求.

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基于全距离完全度量聚类的交通运输能耗区域划分

武旭，杜奕，贾传峻

交通运输系统工程与信息 2019, 19 (2): 7-13.

摘要（136）

PDF （4861KB）（277）

对全国进行区域划分，是研究大范围、有地域特征交通运输能耗问题的基础.首先以行政区域为单位，建立了交通运输业发展、交通能源消耗、社会经济发展三大类交通运输能耗综合指标体系.在确定省市间距离和邻接关系矩阵后，生成本文研究区域的交通运输能耗邻接关系网络图，依据邻接关系及全距离完全度量方法，建立研究区域的交通运输能源消耗省域间最小生成树.以研究区域总同质度最大为目标对最小生成树进行截断，划分了 5个交通运输能源消耗区域，分析了各个区域的交通能耗特点，提出了初步的政策建议.

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列车节能运行目标速度控制优化研究

杨彦强，刘海东，麻存瑞，徐靓

交通运输系统工程与信息 2019, 19 (1): 138-144.

摘要（167）

PDF （4269KB）（344）

探讨了城市轨道交通列车节能运行控制问题，提出了一种分段目标速度控制策略，将目标速度的大小、调速范围和里程范围作为控制参量，建立了定时约束下的列车节能运行优化模型.设计了一种双重惩罚机制的实数编码遗传算法求解模型，对列车晚点和非节能方案进行惩罚以提高算法收敛速度.仿真分析表明，该方法得到的目标速度控制方案较好地适应了线路条件，有效地避免了列车在下坡道的制动调速，与启发式算法得到的运行结果相比，案例中不同富裕时分程度下的优化方案平均节能率22.2%.

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考虑能耗的铁水联运集装箱装卸设备协同调度

杨宜佳, 朱晓宁, 闫柏丞, 姚宇

交通运输系统工程与信息 2018, 18 (6): 215-221. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2018.06.030

摘要（172）

PDF （1898KB）（414）

随着集装箱港站铁水联运作业量增大，以及节能减排压力与日俱增，实现港站作业设备的高效调度和低能源消耗间的协同优化将是亟待解决的问题.本文研究了集装箱铁水联运港站中多设备间的高能效协同调度问题，基于混合流水车间调度(HFSS)思想，构建了综合考虑岸桥、集卡、正面吊三阶段装卸过程的协同调度模型，以总完成时间最短和能耗最低为目标，设计了基于遗传算法和模拟退火的混合优化算法.通过实验验证了模型和算法的可行性，证明可以实现高能效利用下的港站设备协同调度优化.

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高速列车多区间节能操纵优化研究

麻存瑞，毛保华，柏赟，王敏，李佳杰，杨彦强

交通运输系统工程与信息 2018, 18 (5): 178-183.

摘要（234）

PDF （3618KB）（336）

区间运行时间和操纵方法是实现高速列车节能运行的两个重要方面.本文构建了可调整区间运行冗余时间的高速列车多区间节能操纵模型.考虑到高铁枢纽车站和非枢纽站对列车到达时刻准点性的要求程度不同，模型中增加了枢纽车站的列车到达时刻与列车运行图定到达时刻一致性约束，以及非枢纽车站的列车到达时刻在一定时间范围内的约束.为了避免解空间中不满足定时约束的不可行解的数量影响算法效率，设计了一种三层编码的遗传算法来求解模型.通过1条包含3个枢纽车站、3个非枢纽车站的高速铁路线路验证，结果表明，本文所提出的高速列车多区间节能操纵方法能够保证枢纽车站列车到达时刻不变，非枢纽车站列车到达时刻在一定时间范围内变换时，求得多个区间的列车最优节能操纵速度轨迹.与基于牵引—惰行控制方法和单区间节能操纵方法在图定运行时分下的计算结果相比，本文所提出的方法节能率分别超过16%和4%.

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基于小客车燃油核算模型的政策节能效果分析

刘宇环，姚恩建，谷岩，李萌

交通运输系统工程与信息 2018, 18 (4): 209-214.

摘要（240）

PDF （3486KB）（255）

近年来，快速增长的私人小客车带来的能耗排放问题日益严重，如何构建面向私人小客车的燃油核算模型，分析不同需求管理政策的宏观节能效果，是解决城市交通节能减排问题的关键.本文针对传统私人小客车能耗调查方式所获得数据准确性较差、无法满足精细化管理的问题，利用现有调查数据和监测数据，基于“OLS(Ordinary Least Square) +稳健标准差” 验证法，分析油耗显著性影响因素，提出基于交通大数据的私人小客车能耗核算模型，以实测数据验证其可靠性和有效性，并分析了不同交通需求管理政策(含组合政策)宏观节能效果.结果表明，当政策效果指标变化率相同时，实行“拥堵收费+控制大排量小客车数量”政策对于减少小客车燃油消耗总量的效果最为明显.

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基于能耗测度的道路拥挤收费模型

黄文娟，张卫华，沈佳莹，江楠

交通运输系统工程与信息 2018, 18 (1): 166-172.

摘要（315）

PDF （1480KB）（510）

分别建立了考虑能源消耗与拥挤收费的小汽车广义出行费用及考虑舒适性消耗的公共汽车广义出行费用，构建了由这两种交通出行方式组成的交通系统总能源消耗函数.考虑能耗对出行者路径选择行为的影响，建立能耗目标约束下的以出行时间最小为上层目标函数的双层规划模型，其中上层模型以一定节能水平下的系统延误最小为目标；下层模型满足双模式交通网络的随机用户平衡，并采用遗传算法和Frank-Wolfe 算法求解.通过算例，将道路拥堵收费及节能目标抽象化后代入模型，探讨了道路收费前后交通能耗变化及在不同的节能目标情况下，道路拥堵收费的节能效果.计算结果表明，在交通需求量较大时，实施道路拥挤收费有利于减少交通能耗，当节能目标小于25%且同时采取道路收费时，路网出行时间都会相应减少.

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基于经济计量回归模型的车辆能耗分层抽样方法研究

胡莹，邵春福，王书灵，孙海瑞

交通运输系统工程与信息 2017, 17 (6): 70-76.

摘要（277）

PDF （1735KB）（644）

随着车辆保有量的不断上涨，环境的不断恶化，控制车用燃油已成为北京市交通领域节能减排工作的重要措施之一.私人小客车作为车用燃油的主要用户，由于数量庞大，消费自主性较强，目前无法采用全样统计的方式获取其燃油消耗，仅能依靠抽样的方式，利用样本推算其整体燃油消耗.因此，为获取可靠的燃油消耗样本，准确反映全市私人小客车燃油消耗水平，明确能耗显著影响因素和设计科学的分层抽样框架成为了关键.本文利用北京市现有私人小客车能耗调查数据，通过构建计量回归模型分析私人小客车能耗关键影响因素；利用计量学中引入虚拟变量的处理方法，提出了分层抽样框设计原理和阈值划分模型，最终形成分层抽样框架.

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交通运输业能源消耗与经济增长关系及影响因素

张诗青，王建伟，郑文龙

交通运输系统工程与信息 2017, 17 (6): 7-12.

摘要（322）

PDF （1279KB）（832）

为协调交通运输业能源消耗与经济增长之间的矛盾，实现行业发展对能源消耗的依赖性逐步减弱，采用脱钩模型对两者之间脱钩关系进行定量分析.同时，引入Cobb- Douglas 生产函数对传统LMDI模型进行改进，考虑综合运输结构的影响，进而对影响脱钩关系的主要因素进行分析.以河北省为案例进行实证研究发现，大多数年份均呈现弱脱钩状态，但近几年脱钩关系有反弹趋势.交通运输业固定资产投资、综合运输结构是阻碍脱钩的主要因素，其中，公路运输在综合运输结构对脱钩关系的阻碍方面作用最大；而技术进步是促进脱钩的主要因素，其中，公路运输、铁路运输对脱钩关系起主要促进作用.

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基于定数理论过饱和交叉口车辆能耗研究

赵红星，何瑞春，贾富强

交通运输系统工程与信息 2017, 17 (5): 75-81.

摘要（282）

PDF （1295KB）（619）

针对过饱和信号交叉口车辆高能耗问题，以信号交叉口整个过饱和交通状态持续时间作为研究时段，利用定数理论分析车辆排队长度、停车次数和通行时间，确定车辆在信号交叉口的减速、怠速、加速和匀速行驶时间，进一步依据车辆在不同行驶状态下的能源消耗率，建立了过饱和交叉口所有车辆第1 次停车至通过停车线的平均能耗模型. 为了验证模型的准确性，以某个两相位过饱和交叉口为例，对不同交通流量下的车辆能耗进行计算，并将计算结果与VISSIM仿真结果对比分析，结果表明，本文模型对过饱和信号交叉口的车辆能耗分析具有一定的合理性.同时，依据此模型分析了信号配时对过饱和交叉口车辆能耗的影响，说明了优化配时参数对于过饱和交叉口车辆节能具有重要意义.

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中国交通运输业能源回弹效应研究

黄晗

交通运输系统工程与信息 2017, 17 (1): 27-31.

摘要（220）

PDF （1137KB）（644）

为厘清中国交通运输业能源消耗量攀升的原因，本文应用中国交通运输业 1991-2014 年的数据，基于超越对数生产函数估计出各投入要素的产出弹性和技术进步对产出增长的贡献率，进而测算出中国交通运输业的能源回弹效应.研究结果表明，样本期内中国交通运输业存在较为严重的要素错配与效率损失；中国交通运输业仅有少数年份出现了回弹效应，且有“回火”情形出现；多数年份里中国交通运输业由于能源效率无改善或技术无进步而未形成能源回弹效应，中国交通运输业能源消耗量攀升的主要原因在于行业“高增长、高能耗”的粗放式发展方式.

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