2024年英文专栏

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我国交通运输业碳达峰时间预测

李宁海, 陈硕, 梁肖, 田佩宁

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (1): 2-13. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.01.001

摘要（513）

PDF （2327KB）（609）

PDF(English version) （684KB）（2）

碳达峰战略背景下，交通运输业作为高碳排放行业面临一系列挑战。本文分析我国交通运输客货运碳排放现状。基于统计数据与相关研究成果，推算含私人小汽车的交通运输业碳排放量，并计算各交通方式的碳排放因子。借鉴部分发达国家经验，预测2019—2040年我国客货运周转量发展趋势。以2040年为目标年，设计未来交通结构和碳排放因子情景，研究我国交通运输业碳达峰时间和达峰值。结果表明：2020年，含私人小汽车的交通运输业碳排放量为11.1亿t。 2040年，我国旅客运输需求规模在8.2万亿~8.7万亿人公里，货物运输需求规模在27.3万亿~28.7万亿吨公里。最后，验证了单纯依赖交通结构改善难以实现2040年前碳达峰，还须结合交通清洁技术升级。情景分析表明，采取“公转铁”“公转水”等交通结构转型，公路运输清洁化等政策措施，交通运输业有望于2031—2034年实现碳达峰。

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中国交通枢纽城市生态交通效率时空特征分析

汪玲, 王琪, 唐磊

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (1): 14-23. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.01.002

摘要（308）

PDF （1930KB）（297）

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为探究中国交通枢纽城市生态交通效率的发展水平及其时空特征，寻求综合交通运输体系绿色低碳发展的有效路径，以中国20个国际性综合交通枢纽城市作为研究对象，采用超效率EBM(Epsilon-Based Measure)模型测度其生态交通效率，并运用核密度估计法、标准差椭圆法和Dagum基尼系数探析其时空演变和区域差异特征。结果表明：2011—2021年，中国国际性综合交通枢纽城市的生态交通效率总体发展较好，但未达到有效水平，从比较不同交通功能的枢纽城市来看，国际枢纽海港城市大于国际铁路枢纽城市大于国际航空枢纽城市；随着中国早期各类交通基础设施的提速建设和后期绿色低碳交通发展战略的逐步实施，总体生态交通效率先下降后上升，各城市间极化现象不稳定，但高效率值的城市增多；空间分布呈现西南-东北格局，具有从西南向东北集聚的趋势；沿海区域枢纽城市的效率整体高于内陆区域枢纽城市，总体区域差异和区域间差异均为先扩大后缩小，总体区域差异的主要根源在于区域内差异。

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基于深度强化学习的道路交叉口生态驾驶策略研究

李传耀, 张帆, 王涛, 黄德鑫, 唐铁桥

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (1): 81-92. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.01.008

摘要（510）

PDF （2473KB）（478）

PDF(English version) （2399KB）（2）

在互联和自动驾驶环境下，生态驾驶具有显著的潜力，可提高交通效率并降低能源消耗和排放。本文探讨一种基于深度强化学习算法的生态驾驶策略，该算法可优化互联自动驾驶汽车(CAV)的纵向操纵和横向决策；将状态空间分为与车辆动态特性相关的局部变量，以及与信号交叉口相关的全局变量，确保CAV与环境之间的充分互动；奖励函数综合考虑了车辆的驾驶要求，与信号灯的协同作用以及全局节能激励因素；此外，设计一个典型的城市道路场景训练模型。结果表明，在信号灯和智能体输出协同控制下，本文提出的策略可以实现CAV的生态驾驶，并确保CAV准确驶入目标车道；在动态交通环境下进行仿真显示，通过控制多辆CAV引导人工驾驶车辆，本文方法可将交叉路口的通行能力提高约17.90%，并将交通系统的燃料消耗和污染物排放降低约8.76%。

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基于运载能力的铁路集装箱中心站轨道吊与集卡协同优化

常祎妹, 汪洋, 朱晓宁

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (1): 188-198. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.01.019

摘要（203）

PDF （2203KB）（142）

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为解决铁路集装箱中心站设备资源有限的问题，本文基于集卡实际运载能力，研究铁路集装箱中心站集卡“一车两箱”模式下，“轨道吊-集卡”协同优化问题，并构建以集卡作业完成时间最短为目标的整数规划模型，同时，考虑集卡运输不同尺寸集装箱的决策以及轨道吊的安全约束等实际情况。为求解模型，设计考虑轨道吊分配策略的遗传模拟退火算法，并进行3组不同规模的实验，验证模型和算法的可行性和有效性。实验结果表明，与传统集卡“一车一箱”模式下，“轨道吊-集卡”协同作业相比，集卡“一车两箱”模式下，作业完成时间平均缩短了13.3%，并且随着算例规模的增大，集卡“一车两箱”模式的作业完成时间缩短越明显；同时，集卡“一车两箱”模式下，轨道吊作业更加灵活且作业量更均衡；此外，当铁路集装箱中心站集卡资源有限时，集卡“一车两箱”模式也可以提高设备的利用率。

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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

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (2): 1-12. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.001

摘要（591）

PDF （2668KB）（554）

PDF(English version) （436KB）（4）

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。

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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

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (2): 76-85. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.02.008

摘要（236）

PDF （3532KB）（228）

PDF(English version) （1872KB）（7）

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。

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虚拟编组下基于跟驰模型的列车群运行控制方法研究

帅斌, 罗佳楠, 冯心妍, 黄文成

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (3): 1-11. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.001

摘要（410）

PDF （2282KB）（520）

PDF(English version) （1740KB）（1）

高速铁路移动闭塞方式下运输能力与运输需求之间依然存在缺口，虚拟编组是未来提高运输能力的新方式。本文基于虚拟编组概念，受道路交通跟驰模型启发，引入列车动力学和运动学理论，根据相邻两列车之间的速度和距离关系，提出一种新的追踪列车加速度调整策略，建立相应的列车群虚拟编组加速度控制模型，当实现列车群的虚拟编组时，列车群中所有列车的速度相等，任意相邻列车之间的间距等于期望间距，同时，能够确保列车安全与乘客舒适度。本文以CRH380A动车组为背景验证模型，算例仿真结果表明，本文提出的加速度调整策略能有效实现列车群的虚拟编组；与移动闭塞方式相比，采取虚拟编组方式达到列车协同的时间减少9.7%，列车间距缩小10.1%，效率更高；将列车群视为一个整体时，实现虚拟编组的时间比将整个列车群分为多组时更短。

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城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化研究

冉昕晨, 陈坚, 陈绍宽, 刘葛辉, 邹庆茹

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (3): 184-193. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.018

摘要（237）

PDF （2739KB）（204）

PDF(English version) （894KB）（2）

为缓解城市轨道交通高峰客流拥挤，减少平峰运力浪费，本文研究多编组列车混跑场景下的列车时刻表和车底周转综合优化问题。基于动态变化的OD客流需求和多类型的行车资源，以最小化乘客等待时间和列车运行费用为优化目标，以开行列车总数、列车时刻表、编组类型、列车出入段情况和车底接续关系为决策变量，考虑时刻表、车底衔接、车底资源、折返线占用和列车能力等约束，构建城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化模型。根据开行列车总数可变的特点，设计变长度非支配排序遗传算法Ⅱ求解双目标的帕累托集合。以某地铁线路为例进行案例分析，结果表明：相比于单一编组方案，优化的多编组方案可同时降低26.16%和25.75%的乘客总等待时间和列车运行费用；优化后的列车平均满载率增加了1.3%~9.6%，进一步提高了运输能力和客流需求的匹配度。

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城市道路智能网联车辆轨迹鲁棒控制方法

刘美岐, 金楷然, 李雅澜, 郭戈

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (4): 31-40. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.004

摘要（291）

PDF （2586KB）（280）

PDF(English version) （3020KB）（4）

针对车辆控制系统的执行器延迟和外部环境不确定性导致的智能网联车队性能不稳定甚至系统失稳问题，本文提出一种强鲁棒的信控路段智能网联车辆轨迹优化控制方法。首先，构建三阶车辆控制系统动态模型，以优化乘坐舒适性、安全性、车队平稳性、燃油经济性和交通延误为目标，以闯红灯和不安全的车间距离为惩罚，以速度和加速度上下界为约束，以前方交叉口信号变化为系统反馈，设计车辆轨迹控制器以提升受控车辆的运行效率。其次，将车辆轨迹控制器构建为最小—最大模型预测控制问题，针对执行器延迟和不确定性的最坏情况优化成本函数得到控制输入，以改善受控车队的稳定性。然后，采用迭代的庞德里雅金极大值原理进行求解，将控制问题离散化并将不确定参数划分为多个连续区间，找出最坏情况进行迭代计算，正向求解状态变量并逆向求解共轭变量，以提高控制问题的求解效率。仿真结果表明，该轨迹控制方法在信控路段和无信控路段均表现良好，有效应对随机的执行器延迟和外部车辆的干扰，如信号参数的改变、人类驾驶车辆的剧烈变速和小幅度的轨迹偏差。本文提出的鲁棒控制器具有良好的稳定性和优越性，能够显著改善乘坐舒适度(75.7%)并减少燃油消耗(18.4%)。

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雾天网联车辆跟驰模型构建及行为影响分析

黄岩, 李海军, 闫学东, 段克

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (4): 41-49. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.005

摘要（272）

PDF （1719KB）（301）

PDF(English version) （1571KB）（6）

网联车辆(ConnectedVehicle, CV)已从微观驾驶行为方面被证实其能有效改善雾天交通安全，但鲜有建立微观跟驰模型来模拟CV车辆在雾天的跟驰轨迹。本文根据雾天CV车辆的交通信息获取模式和跟驰行为特征，在雾天智能驾驶人模型的基础上，构建考虑车头时距因子、遵守因子和权重因子的雾天网联车辆智能驾驶人模型(Fog-related Intelligent Driver Model of Connected Vehicle, FIDMCV)。为评价FIDMCV模型的有效性及评估CV车辆在雾天的交通影响，选取累计碰撞时间倒数和交通量作为分析指标，并建立不同CV车辆渗透率和领车减速度的数值仿真场景。在进行数值仿真前，针对关键参数遵守因子和车头时距因子的取值进行敏感性分析。仿真结果表明：随着CV车辆渗透率的增加，混合交通流能更有效地改善雾天交通安全，但会导致雾天车辆跟驰间距增加，从而减少道路交通量，降低交通效率。CV车辆在高风险场景下(6 m·s-2减速度)的碰撞时间倒数值减少比例为14.3%，在中低风险(4m·s-2和2m·s-2减速度)场景中为5.6%和6.3%，因此CV车辆在高风险场景下的交通安全改善作用更显著。本文提出的FIDMCV模型能有效再现雾天CV车辆的交通安全改善作用和跟驰间距增加特征，可用作雾天CV车辆的微观仿真工具。

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考虑分时电价和多车型的电动公交行车计划优化

熊杰, 梁晶晶, 李向楠, 窦雪萍, 李同飞

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (4): 188-199. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.018

摘要（101）

PDF （2362KB）（124）

PDF(English version) （1830KB）（2）

为最小化电动公交系统的总运营成本，本文提出一种考虑分时电价和多车型的电动公交行车与充电计划的一体化优化模型。该模型同时考虑车次链构建、充电时间窗及充电桩数量等实际运营约束。通过设计自适应大邻域搜索算法(AdaptiveLargeNeighborhoodSearch,ALNS)求解车次链，该算法针对多车型下的车次与车型匹配和车次链可行性等问题特性多元化设计可行解的破坏与修复算子。对于ALNS迭代中生成的可行车次链组合，构建分时电价下的充电计划优化子问题，并将其转化到特定的网络图中，设计基于最小费用流的算法求解充电时长，优化决策充电开始时间。选取北京市的3条公交线路验证模型和算法，结果显示，相比于现状，车队规模从30辆减少至24辆，电费成本和运营总成本分别降低了25.84%和20.63%。通过对比实验，探讨不同修复指标权重和车型组合对优化结果的影响。

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建成环境对共享单车与地铁组合出行的影响关系

关昊天, 戢晓峰, 李武, 陈方, 邓若凡

交通运输系统工程与信息 2024, 24 (4): 200-211. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.019

摘要（198）

PDF （2985KB）（269）

PDF(English version) （2256KB）（2）

为探究建成环境对共享单车与地铁组合出行需求的影响，首先，基于12万次的共享单车出行数据，采用空间置信椭圆技术，刻画地铁站点领域内的共享单车集聚特征；其次，建立自行车—地铁骑行集聚缓冲区的量化方法，从密度、交通设施、土地利用、目的可达性以及地铁客流这5个维度评估地铁站点领域内的建成环境属性；最后，引入梯度提升决策树模型拟合建成环境因素与组合出行需求之间的非线性作用关系。研究发现，地铁客流和工作场所是影响组合出行的核心因素，展示了明显的阈值效应，商业活动的增加在初期可以增强组合出行的需求，但过高的密度会因交通拥堵导致负面效应；公交站点密度的提升表征了共享单车与公交系统之间的相互竞争，突显了城市交通模式间的复杂互动；进一步，土地利用多样性和人口密度对组合出行的非线性影响，反映了城市规划与居民通勤模式的深层次联系。

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