交通运输系统工程与信息

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新技术对“十四五”及2035年交通运输系统发展的影响 ——“交通7+1论坛”第五十七次会议

彭宏勤, 张国伍

2021, 21(4): 1-5. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.001

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历次技术革命对交通运输业发展影响深远。5G技术、人工智能、物联网、机器人、3D打印增材制造技术等的应用极大地改变了传统工艺流程和产业链组合，也改变了运输需求发展趋势。光伏发电与储能技术的发展将为交通运输系统能源自洽提供保障。采用先进数据采集、数据挖掘及超级计算等技术的出行预约系统，可为绿色低碳出行和构建不堵车城市提供支撑。本次论坛以“新技术对‘十四五’及2035年交通运输系统发展的影响”为主题，深入分析了第四次技术革命的特征及对交通运输业发展的影响，探讨了我国交通系统能源交通融合发展的潜力与典型场景，介绍了预约出行的实践成果，分析了公交专用道预约的预期效果、实施难点与发展前景。

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环境可持续集装箱班轮运输管理研究综述

葛颖恩, 温馨

2021, 21(4): 6-22. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.002

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集装箱班轮运输业如何在追求成本经济性和服务可靠性的同时做好环境可持续性，对航运企业、港口运营商以及政府组织都提出了新的挑战。围绕集装箱班轮运输在环境层面实现可持续发展的目标，本文分别从战略、战术和运营等3个层面就措施、技术和规章制度等所做的研究进行文献综述、分析发展趋势。战略层面，从市场减排机制和政策的制定、绿色政策、技术及措施评估和企业竞争与合作等3个方面综述；战术层面，从控制油耗或碳排放的班轮运营优化、预调度式的绿色班轮运营优化和污染排放控制区的设立对班轮运营优化的影响等3个方面综述；在运营层面，从控制排放的集装箱调运和反应式的绿色班轮运营优化等两方面综述。按照决策水平、时间脉络和研究主题分析后发现，该领域的研究趋势变化与行业及政府的环境政策紧密关联。其次，从决策水平和问题类别来看，针对战术层决策的研究远多于针对战略和执行两层。第三，从决策主体来看，大部分研究以航运公司作为单独的决策主体。本文建议：继续在优化班轮运输中考虑多目标，将多目标优化作为决策手段可兼顾经济、环境以及社会责任，有利于航运可持续发展；结合行业实践提炼科学问题，国际航运、尤其班轮运输极易受到政策导向、世界经济环境的影响；从供应链角度研究集装箱班轮运输的可持续发展问题；为配合在运营层面的努力，还要研究通过技术途径或手段推动班轮运输业可持续发展；借鉴其他运输行业较为成熟的绿色环保发展思路促进班轮运输环境可持续发展。

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基于博弈论的空铁联运收益分配模型

马继辉, 王瀛帜, 姜秀山, 卫亮

2021, 21(4): 23-29. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.003

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理想的空铁联运收益分配方式是实现航空与高铁深度合作的重要条件。本文考虑旅客对空铁联运服务水平和价格的敏感度等影响因素，根据空铁联运的实际运营情况，探究通过收益共享合同协调航空和高铁的利益冲突，形成理想的收益分配方式并促进空铁联运的发展。基于不同的合作水平，使用纳什议价效用函数模拟议价过程，建立航空主导的和具有议价行为的收益共享博弈模型，采用逆向归纳法对博弈模型进行求解。为验证收益共享合同模式的有效性，与分散决策和集中控制两种博弈模型结果进行比较，并选择北京-石家庄-广州空铁联运产品进行数值实验。结果表明，在收益共享合同模式下，联运产品的服务水平和整体盈利能力得到有效提升，高铁获得的共享收益比例与旅客对联运产品服务水平需求弹性正相关，议价行为可以使联运产品的服务水平和总体利润更高更稳定，有利于实现空铁联运的理想运营状态。

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基于顺风车数据和聚类方法的都市圈区域划分与层级结构研究

闫学东, 郭浩楠, 李永昌, 王云, 官云林

2021, 21(4): 30-39. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.004

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都市圈已经逐渐成为国家新型城镇化发展的主体形态之一，在区域经济一体化建设中起着十分重要的作用。本文基于顺风车数据，使用聚类分析方法，围绕北京都市圈区域划分与层级结构展开相关研究。首先，通过网格模型将研究区域网格化处理并作为基本处理单元，匹配获取的顺风车数据与POI数据到网格中，利用基于网格的改进K-means++聚类算法，并结合使用手肘法与轮廓系数法确定最佳聚类数量，对北京都市圈主要功能区进行划分。通过分析不同功能区域内的居民通勤出行特征，提出通勤强度、通勤时间、功能区独立性、功能区可达性等区域通勤特征评价指标，结合上述指标使用层次聚类方法对北京都市圈层级结构划分展开进一步研究。研究结果表明：本文采用的改进聚类方法能克服传统聚类算法随机选取聚类数目所带来的影响，有效划分并得到19类北京都市圈主要功能区域，聚类效果更佳；聚类结果显示北京都市圈主要功能区域与北京市现有行政区域划分存在差异性，在都市圈规划建设当中应当主动破除行政区域壁垒，实施面向都市圈范围的整体规划；根据不同功能区域的居民通勤特征与地理区位特征，北京都市圈还可进一步划分为核心层、近郊层、远郊层3个圈层；应当根据北京都市圈圈层特性与功能区自身属性制定相应发展策略，通过规划建设市郊铁路或轨道交通改善不同圈层间的通勤现状，提高北京都市圈整体通勤可达性。研究结果为制定相应规划与管理政策提供依据，有利于都市圈功能与结构进一步完善，促进都市圈良性发展。

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收费公路资产证券化定价及发行方法研究

鲁皓, 卢鑫, 焦柳丹

2021, 21(4): 40-46. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.005

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从数据驱动视角出发，本文探讨收费公路资产支持证券的结构化定价方法。首先，构建反映交通量风险特征的收费公路通行收入自回归积分滑动平均模型；其次，基于瀑布式偿付结构和到期收益率Nelson-Siegel模型计算不同等级证券发债规模与息票利率；最后结合成渝高速和渝蓉高速现实数据进行仿真分析。研究发现，高速公路成熟期的通行收入具有尖峰厚尾特征，成长期的通行收入更兼具显著的波动聚集效应。数据驱动的定价模型能够刻画通行收入的风险特征，合理估计优先级的证券融资比例，比只考虑利率风险的现金流折现法更具有优势；从发行方式来看，合并发行的融资结构显著优于单独发行。管理启示是改变以单个高速公路项目为基础的特许经营权融资，通过绩优绩差项目的合并发行优化融资结构。

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基础设施公私合营模式融资影响因素及空间溢出效应研究

王永, 谭克虎, 张娟

2021, 21(4): 47-53.

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在城市层面，影响基础设施PPP(公私合营模式)项目融资额的因素具有多样性。本文基于 2015—2017年我国地级市面板数据，采用空间回归模型对地级市基础设施PPP项目融资额的影响因素进行实证分析，并验证了PPP项目融资额在空间层面具有溢出效应。研究结果表明：空间误差模型相比混合OLS回归模型，对于分析PPP项目融资额影响因素的拟合效果更好；PPP项目融资额在城市层面上具有显著的正向空间溢出效应，即一个城市PPP项目融资额更容易受到相邻城市PPP项目融资额的影响。地方政府财政缺口、地区生产总值、固定资产投资额、人口密度对PPP项目融资额虽然都具有显著相关关系，但在不同地区间影响的差异性较大。地方政府财政缺口在中东部城市与PPP项目融资额呈现显著正相关，即地方政府财政缺口越大，城市越倾向于采用PPP模式进行基础设施投融资；而在西部城市，两者间这种相关关系则不显著。

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城市轨道交通新建线路对沿线住宅价格增值的时空效应

张书婧, 许奇, 贾顺平, 廖婧仪

2021, 21(4): 54-62. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.007

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定量分析城市轨道交通对沿线土地价值的影响，是通过土地价值捕获将外部效益内部化，解决中国新型城镇化过程中城市轨道交通财务可持续的关键问题。本文在开源数据环境下，获取2011—2016年北京市二手房交易数据，采用特征价格模型(HPM)分析北京城市轨道交通新建线路对沿线住宅价格增值的时空效应。研究表明：与全局常参数的多元线性回归模型(MLR)、空间滞后模型(SLM)、空间误差模型(SEM)和空间杜宾模型(SDM)相比，局部变参数的地理加权回归模型(GWR)拟合效果更优，可以更好地消除残差的空间效应，刻画轨道交通与土地价值关系的空间异质性。城市轨道交通带来的可达性提升对沿线80%以上住宅小区的房价具有显著的正效应，住宅价格增值比率随地铁站距离递远递减，且具有显著的空间异质性。轨道交通对住宅价格的影响在空间上具有网络化效应，新建线路不仅会改变周边房价，对城轨网络其他位置的住宅也具有影响。城市轨道交通对住宅价格的影响范围为1 km，在该范围内，住宅价格受到的增值效应在 2011—2016 年基本稳定，约为 3%；受新线直接影响区域的住宅价格会产生相对更大的提升 (0.02%~0.22%)。

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郊域轨道交通对土地利用演变的影响分析

李俊芳, 姚敏峰, 胡华

2021, 21(4): 63-71. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.008

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选择贝叶斯网络(Bayesian Network, BN)对郊域轨道交通引起的土地利用演变规律(Land Use Change，LUC)进行研究。将影响范围外设为参照区分析LUC是否因郊域线出现差异，并与市郊线进行对比。东京都的案例结果表明，郊域线对LUC产生了影响，其中，影响较大的是森林、建筑与运动竞技用地(运营期)及森林、运动竞技与水域(开通前)地块，上述地块缓冲区与参照区的差异依次是-32.08%，12.59%，8.24%与-24.23%，4.62%，4.40%；然而市郊线未产生影响，说明不同于市区LUC的多驱动力，郊域线作为郊区LUC的强驱动力，引起的LUC变化显著，可为通过建设郊域线推动郊区土地发展提供依据。由于市区土地发展成熟，土地利用(Land Use，LU)延续性好，故市郊线当期总与前期LU有直接关系；郊域线作为郊区LUC的强驱动力，运营后引起LUC 活跃程度比较大，故导致运营期与前期 LU 无直接关系，可为郊域线土地开发时期提供参考依据。BN推理显示，郊域线运营期缓冲区终态为建筑地块受建筑用地聚集程度影响低于参照区，说明郊域线运营期终态为建筑地块的演变较独立，同样是由郊域线引起LUC活跃程度比较大引起的；为支持郊域线运营期地块终态为建筑用地，区域需87.2%的概率为缓冲区，初始邻域用地需 98.5%为非森林地块，以上可为郊域线土地开发中建筑用地布局与选址提供参考依据。以多摩线 2006年LU作为初始态，预测2014年LU，结果精度达89.9%，表明BN具有较强的推理能力。最后，挖掘轨道交通LUC机制，即其通过提高出行可达性影响人们愿意在其周边居住与生活，因此出现缓冲区用地演变现象，并据此阐释了郊域线的LUC机制。

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基于激光与视觉融合的车辆自主定位与建图算法

余祖俊, 张晨光, 郭保青

2021, 21(4): 72-81. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.009

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定位与建图是车辆未知环境自主驾驶的基础，激光雷达依赖于场景几何特征而视觉图像易受光线干扰，依靠单一激光点云或视觉图像的定位与建图算法存在一定局限性。本文提出一种激光与视觉融合SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)的车辆自主定位算法，通过融合互补的激光与视觉各自优势提升定位算法的整体性能。为发挥多源融合优势，本文在算法前端利用激光点云获取视觉特征的深度信息，将激光-视觉特征以松耦合的方式输入位姿估计模块提升算法的鲁棒性。针对算法后端位姿和特征点大范围优化过程中计算量过大的问题，提出基于关键帧和滑动窗口的平衡选取策略，以及基于特征点和位姿的分类优化策略减少计算量。实验结果表明：本文算法的平均定位相对误差为 0.11 m 和 0.002 rad，平均资源占用率为 22.18% (CPU)和 21.50%(内存)，与经典的 A-LOAM(Advanced implementation of LOAM)和 ORB-SLAM2 (Oriented FAST and Rotated BRIEF SLAM2)算法相比在精确性和鲁棒性上均有良好表现。

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协作式巡航控制下混合车队队列稳定性

李淑庆, 李啟丰, 王昊, 秦严严

2021, 21(4): 82-89. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.010

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考虑协作式巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)车辆与自适应巡航控制 (Adaptive Cruise Control，ACC)车辆之间的退化机制，构建由CACC车辆、ACC车辆以及人工驾驶车辆组成的混合车队。应用传递函数理论，推导混合车队在不同规模情况下的队列稳定性判别准则，计算混合车队在多种情形下的队列稳定性情况，并设计数值仿真实验验证理论分析结果。稳定性分析结果表明，所推导的混合车队队列稳定性准则能够从理论层面计算混合车队关于车队规模与车流速度的队列稳定域，当混合车队中CACC车辆比例达到25.00%~41.17%及以上时，混合车队可在全速度范围内实现队列稳定。数值仿真结果表明，混合车队头车产生的速度扰动传递至上游CACC车辆时，CACC车辆可有效抑制速度扰动的波动幅度，使混合车队趋于稳定，验证了理论分析的正确性。研究结果揭示了混合车队保持稳定时的CACC车辆与人工驾驶车辆的比例结构。

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基于自注意力机制与图自编码器的路网交通流数据修复模型

张伟斌, 张蒲璘, 苏子毅, 孙锋

2021, 21(4): 90-98. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.011

摘要 ( )

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针对城市交通流数据修复问题，提出一种基于图卷积网络和多头自注意力机制的自注意力图自编码器模型。该模型包括基于拓扑图结构和图信号捕获交通流时空关联性的 STGCN (Spatial-temporal Graph Convolutional Networks)网络。在该网络中使用 LSTM(Long Short-Term Memory)网络学习数据中时序规律，通过注意力网络计算道路自注意力及一阶临近道路注意力系数，用图卷积网络对图信号重组，达到对缺失数据的精确修复。同时，采用多头自注意力网络计算数据的注意力权值并对数据重组，捕获交通流数据中的二阶及高阶临近道路空间关联性，提取已知数据与缺失数据的时间关系，以残差链的形式加入到模型中，作为对STGCN功能的补充。基于真实数据的实验表明，在多种缺失模式和缺失率下，该模型能够学习路网拓扑关系，捕获数据中的时间规律性和时空关联性，有效地修复缺失数据。

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无人驾驶条件下共享停车匹配模型及算法

何胜学, 马思涵, 程朝中, 崔允汀, 郁奇凡

2021, 21(4): 99-105. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.012

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针对如何减少无人驾驶车辆在泊车过程中不必要的频繁移位和因此增高的事故风险，构建了在满足合理共享停车需求条件下最小化无人车移位成本的共享停车供需匹配优化模型，并利用解的结构特征设计了一种具有针对性的模拟退火求解算法。鉴于无人车灵活变换泊位的特征，将泊车需求与泊位供给在时间上加以分割，从而使得基于分割时段的匹配模型可以反映无人车的泊车特征。将对应分割时段的匹配集合加以组合形成对应模型可行解的匹配图。利用匹配图的时空结构特征，定义对应分割时段的匹配图邻域，从而完成对模拟退火算法关键操作的设计。结果表明：利用新方法可以实现无人车的共享停车匹配；经过优化处理，无人车的移车次数可减少至不到初值的5%；一般情况下最优匹配图不唯一，为其他停车要求提供了操作空间。

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纯电动公交车进出站节能驾驶策略的设计与仿真

张雅丽, 袁伟, 付锐, 王虹霞, 葛振振

2021, 21(4): 106-117. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.013

摘要 ( )

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针对公交车进出站过程速度波动明显，能耗较高的问题，本文采集纯电动公交车自然驾驶数据，以进出站速度随距离的变化关系、进出站加速度分布区间及进出站时间3个指标分析公交车进出站驾驶行为参数特性。统计进出站百公里能耗及瞬时能耗与加速度的变化趋势，分析进出站的能耗特征。在此基础上，将进出站路段划分为定速段、调整段和恢复段，并依据进站时站内已经停靠公交车的影响，将进出站场景分为3类。进出站实质上是“减速-加速”过程，提出以加速特征参数表征的加速策略和恒减速策略，以此分别针对3类进出站场景提出几种节能驾驶策略，最后，基于AVL CRUISE仿真验证节能驾驶策略的有效性。结果表明，相比自然驾驶情况，本文提出的进出站节能驾驶策略在纯电动公交车进出站过程中节省电能达到12.17%~44.43%，具有可观的节能潜力。

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混合交通下智能网联车借道公交专用车道控制

庞明宝, 柴紫欣, 巩丹阳

2021, 21(4): 118-124. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.014

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为研究含人工车的混合交通流下部分智能网联车借道城市公交专用车道的控制问题，以两个信号交叉口间公交专用车道为研究对象，提出以不妨碍公交车优先通行、满足换道动机和换道安全条件的智能网联车借道公交车道控制策略。基于公交车道控制预测模块设计智能网联车进入和离开公交专用道规则，采用改进最小化由换道引起的所有制动模型计算的收益作为智能网联车换道时激励准则。期望跟随车类型若为人工车时，目标车辆礼让系数取1；妨碍公交优先必须离开公交道时，满足安全规则即可。通过具体仿真实验予以验证，结果表明：本方法在高交通需求下，与不允许借道控制方法、基于清空距离公交专用车道控制方法对比，人均延误分别减少60%和40%，车均延误分别减少65%和32%，渗透率在30%~40%范围内控制效果显著。

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基于建成环境和低频浮动车数据的路段行程时间估计

钟绍鹏, 何璟, 朱康丽, 邹延权, 隽海民

2021, 21(4): 125-131. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.015

摘要 ( )

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将城市道路周边建成环境的相关属性作为路段行程时间的解释变量，结合城市低频浮动车数据，在不需要速度等GPS信息的条件下研究建成环境属性因素对路段行程时间的影响。同时，给出一种新的路段行程时间分布估计方法，即利用路段车辆数的分布代替路段长度作为路段行程时间的分配比例系数，得到路段行程时间的分布情况。为验证所提方法的正确性，以辽宁省丹东市振兴区锦山大街为例进行分析，用极大似然估计法得到各类建成环境对行程时间的影响参数值，并对比研究路段在有、无建成环境影响下的行程时间。结果表明：道路周边的建成环境会在不同时段导致路段行程时间显著增加，学校的影响时间段主要在6:00-7:20，医院、诊所集中在7:00-8:00，交叉口造成的行程时间增量在研究范围内整体较为平均。通过似然比检验，验证了将建成环境变量作为路段行程时间影响因素的可靠性。

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多信号交叉口干线行程时间特性分析

王福建, 卢一笑, 金盛

2021, 21(4): 132-139. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.016

摘要 ( )

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城市道路多信号交叉口影响下的行程时间分布及可靠性是交通流理论研究中的重要方向之一。本文基于灰色关联理论建立信号协调控制下的多信号交叉口行程时间影响因素模型。首先，对车牌识别数据进行预处理，得到路段和干线行程时间数据；然后，利用Burr分布和高斯混合模型对数据进行分布拟合，并进行拟合优度检验；最后，利用灰色关联法分析交叉口数量、干线长度和干线流量与行程时间特性之间的关联关系。结果表明，单路段行程时间分布具有明显的双峰现象，高斯混合模型适用于单路段行程时间的拟合；而Burr分布可以较好地描述多信号交叉口干线行程时间分布右偏和高峰值的特征。交叉口数量、干线长度和干线流量与行程时间特性之间有较强的相关性，且干线长度的影响更为显著，随着干线长度的增加，行程时间趋于一个稳定的单峰分布，波动性减小，可靠性增加。

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引入旅游偏好的城际客运出行分布预测模型

陶思然, 叶霞飞

2021, 21(4): 140-147. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.017

摘要 ( )

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针对目前城际客运出行分布预测过程中对城际旅游关联性考虑不足的问题，借助手机信令数据，对长三角26个城市5A和4A级景点的城际游客客源地分布进行分析发现，在同一个城市中，无论是从单个头部景点层面还是全部5A和4A级景点总体层面上来看，城际游客客源地分布规律均较为相近，且在非节日的不同日期，这种分布也非常稳定。基于这种特性，借助亲景度指标提出一个可以表征两个城市间旅游关联性的旅游偏好变量，并将其引入基本重力模型中构建城际客运出行分布预测模型。基于长三角26个城市出行分布现状数据对模型系数进行标定后的结果表明，模型拟合程度显著提高，标准误差大幅下降，75%的OD对预测结果得到改善。因此，可以认为引入旅游偏好变量有利于提高城际客运出行分布预测模型的精度。

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基于时空等待特征系数的大型活动出行规划研究

胡臣杰, 张军

2021, 21(4): 148-155. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.018

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高效、合理的综合交通路径规划是成功举办大型活动的前提之一。本文针对观众群体参与大型活动的出行路径规划问题，引入乘客出行偏好，转换为时空等待优化问题，再根据大型活动中乘客通过多模式公共交通出行特点，构建多维时间-空间-交通方式网络，以乘客出行时间总成本最小为目标建立整数线性规划模型。为提高模型的求解效率与质量，提出一种基于拉格朗日松弛和次梯度优化的算法进行求解，并在求解中提出基于逆向推断的搜索空间约减方法，提高了算法求解速度。本文以观众从北京市城区前往延庆区高山滑雪中心观赛为案例验证模型与算法。结果表明，引入时空等待特征系数后，提升了大型活动综合交通出行路径规划方案的合理性，改善了乘客的出行体验，并有效缓解举办大型活动时的道路拥堵状况。

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交通路况感知下的自适应动态路径规划方法

常盟盟, 袁磊, 丁治明, 李路通

2021, 21(4): 156-162. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.019

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针对传统路径规划算法在动态网络中的时效性和可用性不足，本文提出一种适用于时变路网环境下的自适应动态路径规划方法。通过引入动态网络流式图划分思想，构建一种分层路网的状态树索引，有效降低了动态路网中路径查找的计算代价，并扩展了传统路径规划算法在动态路网中的普适性。在此基础上，将区域路况的时空变化信息融合到索引树中，进一步提出一种基于时空层次网络的路径映射方法。并按照访问节点的距离逐步收缩最小包含区域来减少路径查找视野，将路径查找过程转化为在层次图中的小范围寻址。为适应路网动态变化特征，路径映射采用多路并行的双向探测策略，使得路径搜索迅速收敛于一个最优解，在动态路况变化和旅行代价之间寻求平衡。最后，结合北京市实时交通路网数据集进行实验评估，在查询性能和自适应调整方面验证了所提出方法的有效性。

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多类信息对机场出站乘客交通方式选择的影响

李欣悦孙云华, 艾云飞

2021, 21(4): 163-170. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.020

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在机场设置可变信息板(Variable Message Signboard, VMS)提供站台排队时间、道路拥堵状况和车内拥挤度等信息，引导乘客在原有决策的基础上做出最优交通方式选择。根据出行信息获取的顺序将决策过程分为两阶段，第1阶段是在自身经验或手机导航信息条件下进行初始交通方式选择，第2阶段考虑到VMS信息对乘客的影响，建立基于巢式Logit模型的乘客交通方式转移模型，利用全概率公式将两阶段信息数据融合，得到乘客交通方式选择结果。通过数值模拟验证模型的可用性。结果发现：将信息质量足够高的等车时间信息、道路拥堵时间和车内拥挤度信息结合有利于提高公共交通利用率和系统运行效率，可使公共交通利用率提高3%，系统运行时间减少13.8%；道路拥堵越严重，路上拥堵时间信息的提供对乘客的交通方式选择影响越大；交通需求较小的情况下提供VMS信息有利于提高机场巴士利用率。

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主观拥堵感知下驾驶人路径调整行为决策研究

朱敏清, 李昕晔, 崔洪军, 姚胜

2021, 21(4): 171-177. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.021

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为深入调查研究交通拥挤的形成机制和扩散规律，本文针对交通拥堵形成和消散的内因，即驾驶人在拥挤状态下路径的研判调整行为进行研究。设计基于全方位视角场景的驾驶人主观拥堵感知实验，通过采集驾驶人个体特征、出行特征和交通流参数，结合驾驶人的主观拥堵评分和路径调整决策，采用方差分析方法，探究驾驶人个体特征和出行特征对路径调整决策的差异性。基于二项Logistic建立主观拥堵状态下路径调整行为模型，进一步量化所选驾驶人个体特征和出行特征对路径调整决策产生的具体影响。研究表明：驾驶人个体和出行特征因素不同导致路径调整决策产生显著性差异，其中，男性、老年人、低驾龄、出行次数少，以及弹性出行的人群更青睐于保持原路径行驶；调整路径后增加的行驶距离占剩余行驶距离比例越大，保持原路径行驶的可能性越大；熟悉周边路网的人群保持原路径的可能性是陌生人群的11.3%；区间车速每增加 1 km·h-1，驾驶人保持原路径行驶的可能性为之前的1.223倍。

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共享汽车服务链联盟策略博弈研究

周小祥, 黄承锋

2021, 21(4): 178-187. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.022

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为综合分析线性需求和有限理性下联盟形成机制及联盟稳定性策略，构建充电桩服务商和分时租赁汽车运营商组建的共享汽车服务链联盟。结果表明：组建共享汽车服务链联盟，合约电价低于分散情况下的市场电价，对分时租赁汽车运营商边际利润产生不利影响，但服务链联盟中各参与服务商总收益增加，整体服务链获得超额收益。线性需求下，分时租赁汽车服务链联盟均衡利润受到价格敏感度的高度影响，不同决策模式下的联盟收益差额随价格敏感度增大而减少。有限理性下，共享汽车服务链联盟的稳定性与联盟系统的初始状态直接相关，同时，受到不同服务商在联盟前、后利润变化，偏离联盟机会主义行为获益及联盟罚金取值的影响。合理的联盟合作奖惩机制是维持联盟稳定性的必要条件。

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基于竞合关系分析的网约车与出租车适度规模研究

李兆磊, 刘坤, 孙启鹏

2021, 21(4): 188-196. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.023

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为确定城市网约车与出租车的适度规模，促进网约车与出租车健康发展，基于协同演化理论，建立网约车和出租车在竞争、合作、竞合环境下的Lotka-Volterra演化模型，进行数据模拟仿真分析，确定不同环境下城市网约车与出租车达到平衡状态时的适度规模。结果表明：网约车与出租车的演化结果与竞争影响系数和合作效应系数有关；在竞争环境下，激烈的竞争导致劣势方被市场淘汰，优势方最终达到规模阈值；当竞争趋于缓和时，两者能在市场中达到平衡稳定后共存；在合作环境下，两者都有较大的发展空间，能更好地促进新旧业态的融合发展；在竞合环境下，两者的发展趋势与竞争环境下的发展趋势相似，但合作可以延缓劣势方的消亡速度。最后提出推动网约车与出租车公平竞争，兼顾新旧业态、促进融合发展的建议。

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建成环境对城市停车需求影响的非线性模型

陈坚, 刘柯良, 邸晶, 彭涛

2021, 21(4): 197-203. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.024

摘要 ( )

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为精细化把握城市建设项目在微观空间尺度下的停车需求规律，从空间视角探究停车需求与建成环境之间的关系。通过高峰小时建筑物单位面积的停车生成数表征停车需求，以土地利用混合度、路网密度、公交服务水平等9个因子描述建成环境，分别构建建成环境对停车需求影响的普通最小二乘(Ordinary Least Squares，OLS)模型与梯度提升迭代决策树(Gradient Boosting Decision Tree，GBDT)模型。以保定市主城区停车调查数据中的商业类配建停车场为对象，基于停车调查数据、兴趣点数据(Point of Interst，POI)、道路网络数据等多源异构数据进行模型实证分析。结果表明，考虑非线性效应的GBDT模型比OLS模型具有更好的拟合度。从影响贡献度来看，配建指标(18.92%)与区位(15.23%)是影响停车需求的最重要建成环境因素，交叉口密度 (5.19%)贡献度最小；在非线性关系方面，建成环境因子与停车需求均具有非线性关系与阈值效应，除交叉口密度及人口密度与停车需求呈现U型关系，其余因素与停车需求的关系整体上保持正相关或负相关。

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侧向碰撞风险对交织区汇合行为的影响

李根, 翟伟, 朱兴贝, 杨晟, 邬岚

2021, 21(4): 204-210. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.025

摘要 ( )

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为研究高速公路交织区匝道车辆的汇合行为，基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)构建了交织区汇合加速度模型，利用美国 Next Generation Simulation (NGSIM)车辆轨迹数据提取汇合车辆与周围车辆之间的横纵向距离差、速度差及加速度等交通参数作为候选变量，将1 s后的汇合加速度作为预测变量，对模型进行五重交叉训练和测试，获取模型最佳参数组合，引入横向距离碰撞时间 TC 分析汇合过程中侧向碰撞风险对汇合加速度的影响。研究发现：与基于视角的刺激-反应模型(VASR)相比，本文模型的预测精度更高；引入变量 TC 在均方误差(MSE)、平均绝对偏差(MAD)和R2这3个指标上均优于原模型；在各影响变量之中，汇合车辆与目标车道领车的速度差 ΔVPL 和横向距离碰撞时间 TC 对汇合加速度的影响最大，相对影响程度分别达到20.2%和12.1%。研究发现，GBDT模型能够准确预测车辆汇合加速度，深入挖掘变量和汇合加速度之间的非线性关系，引入变量 TC 能够有效提高模型精度。

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基于列生成启发式的单线电动公交车与司机整合调度优化

刘昊翔, 吴啊峰, 龙建成, 周珏

2021, 21(4): 211-220. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.026

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在考虑电动公交车里程约束与司机连续工作时间和总工作时间约束的基础上，研究单条公交线路的电动公交车与司机整合调度问题，即将给定时刻表车次分配给电动公交车和司机，同时，生成车辆运营计划和司机排班计划，设计基于列生成启发式方法求解提出的整合调度问题。列生成方法用于生成线性松弛最优解，将整个问题分解为一个主问题和两个定价子问题。其中，主问题从可行车辆行车路径集合和司机车次链集合中选择最优的司机车次链和电动公交车行车路径，覆盖所有车次，并保证车辆运营计划产生的空驶弧都被司机排班计划覆盖；定价子问题描述两个基于时空网络的资源约束最短路问题，分别用于生成可行的车辆路径和司机车次链，并设计深浅算法得到整数可行解。使用合肥市3条公交线路随机生成算例检验提出算法的有效性。

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基于改进核密度估计的电动出租车快速充电行为研究

田晟, 曾莉莉

2021, 21(4): 221-229. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.027

摘要 ( )

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电动汽车充电行为研究是充电负荷时空分布预测、充电基础设施规划和有序充电管理的基础。本文基于上海市电动出租车的实测数据，划分充电片段并提取快速充电行为特征变量，开展相关性分析以揭示变量之间的内在相关性，从工作日和休息日两个时间维度揭示快速充电行为规律，提出一种基于扩散方程的自适应扩散核密度估计模型应用于快速充电行为特征变量的概率建模并使用拟合优度检验指标验证该模型的有效性。研究结果表明：电动出租车的快速充电行为在工作日和休息日具有明显的差异性，自适应扩散核密度估计模型可使电动汽车充电行为特征变量的概率建模更加准确，且具有更高的拟合精度。

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排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策

楚金华, 李俊鹤, 王春娟, 陈超

2021, 21(4): 230-238. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.028

摘要 ( )

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针对排放控制区和“限硫令”实施下，控制区内外燃油价格的巨大差异，对船舶进出港射角选择、航段航速优化，挂港顺序确定的影响，综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的关联关系，控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的悖反关系，船舶耗油费用和耗时费用的平衡关系，港口间船舶运行费用组合与航线挂港次序的作用关系，以及这些关系相互影响，相互作用，相互耦合对船舶运营成本的影响，提出集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策问题。以航次运营成本最小为目标，运用斜边非限定变异三角函数几何方法和混合整数非线性规划建模方法，构建该问题的两阶段集成决策模型，并利用遗传算法对结果进行优化。最后，通过案例对比与趋势分析，验证了模型的实用性和优越性。

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空间耦合连接性的TOD测度模型构建及应用研究

姜莉, 温惠英

2021, 21(4): 239-247. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.029

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以公共交通为导向的规划模式，能够有效结合交通功能与土地利用。针对当前轨道交通站点与周边土地利用关系研究中对引导要素考虑不足的问题，本文在“节点-场所”模型中新增描述两者关系的“ 可达性 ”维度，构建基于空间耦合功能连接性的 TOD(Transit Oriented Development)发展模式测度模型。以深圳市为例，评价轨道站点影响区TOD发展水平，并揭示轨道交通与城市空间的协同关系。研究表明：改进的“节点-场所”模型对“均衡站点”识别区分度更优；TOD综合指数空间上由福田、罗湖核心区向外围的光明、龙华和龙岗区方向递减。其中，轨道交通2号线和7号线的节点和场所指数均处于较高水平，而6号线和11号线可达性指数呈高值集聚；罗湖区多数站点可达性较弱，形成了近似TOD的“地铁上盖(TID)”或“地铁附近开发(TAD)”；此外，轨道站点影响区TOD综合指数越高其站点客流量越大，两者协同度越高。

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基于语义挖掘的快递运输货品风险评价研究

奇格奇, 张子贤, 卫振林, 李宝文

2021, 21(4): 248-255. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.030

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为提高快递运输的风险监测管控能力，降低因快递货品风险导致城市安全事件发生的可能性，本文基于语义挖掘方法将快递运输货品描述转化为风险的量化表征，为快递运输风险评价提供可量化的客观指标依据。基于网络大数据资源提供的法院判决书数据，将物品词条与判决结果相关联，通过隐狄利克雷分布模型挖掘物品风险主题，结合模糊均值聚类方法，实现对快递货品语义风险的量化表征与柔性划分。与传统方法中依赖检视人员查验既定违禁品清单后的主观判断方法不同，本文充分挖掘网络文本数据中的可迁移知识，并应用于种类繁多的快递运输货品，有效避免人工评价造成的漏检、错检情况。研究结果表明，本文方法具有较高的准确率与较低的误报率，获得的风险评价值不再是0或1的是非判断，有利于开展多样化、针对性的风险预警及应对措施。

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传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

戈佳威, 袁克镖, 殷明, 王学锋

2021, 21(4): 256-262. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2021.04.031

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将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合，通过传播动力学模型，对世界集装箱海运网络的传播特性进行分析，发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布，具有无标度特征，且度值与传播影响力的相关性较强。以 SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基础，结合网络结构特性，比较不同节点传播影响力评估方法发现，节点间最短路径长度是衡量节点传播能力的一个重要因素。基于引力模型，提出考虑度值、节点核心位置及节点间最短路径长度的综合取值法，验证了改进引力模型在世界集装箱海运网络节点传播能力评估中的适用性，发现综合取值法对模型精确度提高有促进作用。研究得到：世界各港口传播影响力排序，为关键港口的识别提供了不同视角；高传播影响力港口普遍集中在亚洲区域，其次为欧洲地区；高连通性与高传播影响力无正相关性。

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