交通运输系统工程与信息

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《交通运输系统工程与信息》期刊2022年卷首语

《交通运输系统工程与信息》编辑部

2022, 22(2): 0.

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基于市民生活行为学的交通行为研究综述

张峻屹, 李双金, 马爽

2022, 22(2): 1-16. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.001

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对交通行为的研究应该打破传统研究方法，转向基于市民生活行为学(狭义：生活导向型方法论)的研究方法。市民生活行为学侧重于考量生活选择之间的相互依存关系，不仅主张交通行为是各种生活选择的结果，也主张生活选择受交通行为的影响。这些主张既有理论基础也有实证依据，因此，涉及市民生活的各种决策需要不同部门的沟通与合作，这种沟通与合作需要有共同语言。市民生活行为学既为跨部门交通规划与管理提供全新的理论，也是服务于跨部门城市与区域政策(公共政策)的全新理论。市民生活行为学作为跨学科的理论体系，有望成为支持跨部门决策的通用语言。本文首先介绍市民生活行为学及其在交通行为研究的应用。其次，针对生活方式、汽车依赖、家庭能源消耗、信息通信技术与生活、健康与生活选择、旅游行为、老年人出行、年轻人风险行为、自然灾害应对及生涯流动在内的10个与交通行为密不可分的热点话题，介绍了基于市民生活行为学的交通行为研究进展。最后，提出基于市民生活行为学的交通行为研究的挑战与展望。

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基于通勤模式的都市圈中心结构判别研究

刘晓冰, 李奉孝, 田欣妹, 闫学东

2022, 22(2): 17-28. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.002

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面对日益严重的城市交通问题，城市管理者尝试从城市空间规划层面引导交通出行模式的转型，调节供需关系，缓解交通问题，而中心结构识别作为城市空间规划的重要步骤，在分析方法与数据应用等方面仍然受限。本文利用百度位置数据挖掘出的都市圈通勤数据，采用基于网格的DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)密度聚类算法，识别出我国35个主要都市圈的中心布局，并根据5种通勤模式的理论模型和相应的量化指标对都市圈中心结构进行判别，最后对主要中心结构下影响通勤效率的因素进行回归分析。研究发现，虽然不同都市圈的中心布局差异明显，但大部分都市圈表现为非均衡多中心结构。不同中心结构的分布呈现出一定的地域特征，单中心结构都市圈主要位于中西部城市，而约束扩散结构和均衡多中心结构都市圈大多是由东部沿海开放城市发展形成。城市规模与通勤时耗的相关性最为显著，职住平衡度对通勤时耗也有较大影响。上述研究结果为针对性地制定不同都市圈的资源配置策略和通勤效率优化策略提供了有效支撑，对都市圈空间规划和交通可持续发展具有一定的理论价值和现实指导意义。

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腹地-口岸可达性格局演化及其空间溢出效应分析

李杰梅, 高丽, 祁婧洁, 尹琪

2022, 22(2): 29-36. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.003

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为探索一带一路影响下腹地-口岸可达性演化特征及其空间溢出效应，构建腹地-口岸可达性测算模型，运用泰尔指数和空间马尔科夫链分析其空间差异特征及溢出效应。结果表明：腹地-口岸可达性高值区沿主要运输通道延伸并呈以经济实力较强的城市和城市群为中心的群状集聚现象。腹地-口岸可达性逐年优化，高值区向一带一路沿线扩散趋势明显；腹地-口岸可达性空间差异呈现以2013年为界先减少后增加的V型变化特征，东部和西部可达性空间非均衡程度大于中部和东北部；高可达性城市具有显著的正向空间溢出效应，低可达性城市与高可达性城市相邻时其类型向上转移的概率大于与中、低可达性城市相邻概率，且一带一路之后，类型向上转移概率高于一带一路之前；腹地-口岸可达性形成以最短旅行时间为主导、路网密度为支撑的时空演化格局。

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考虑出行费用的就业可达性分析

许奇, 陈越, 黄靖茹, 高顺祥, 张志健

2022, 22(2): 37-44. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.004

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良好的就业可达性有助于创新职住对接机制，是建设可持续城市的关键问题。既有可达性研究对于出行成本的考虑多局限于出行距离或出行时间，未充分考虑出行费用并研究其对不同出行方式的影响。本文基于互联网地图和工商数据平台的POI(Point of Interest)数据和实时路径规划数据，获取细粒度的就业和出行成本信息，采用改进的两步移动搜索算法，提出考虑出行费用的就业可达性度量方法，研究公共交通和小汽车两种出行方式的就业可达性并评估出行费用对就业可达性的影响。针对北京的案例研究表明：考虑出行费用后，小汽车平均出行成本由仅为公共交通54%变化至高于公共交通6%。就业可达性对出行费用敏感，仅考虑出行时间无法完全体现就业选择与出行成本之间复杂的互动机制。出行费用的影响体现在公共交通与小汽车可达性平均降低7.3%和4.8%；若不考虑出行费用，五环至六环地铁沿线街道的就业可达性会被低估。出行成本对可达性的影响存在阈值效应，阈值越高，影响越小。本文有助于规划者和政策制定者形成就业可达性引领的职住平衡调整策略。

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考虑时间价值的中非多式联运路径与出海港选择

冯芬玲, 孙楠佳

2022, 22(2): 45-53. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.005

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为区分细化不同货类的中非多式联运路径及出海港选择，将货物的时间价值作为一种运输成本。本文定义货物的时间价值成本由资金占用成本和货物价值损失两部分构成，考虑班轮的班期、运输报价及货物的时间价值，综合出海港的选择和到港运输路径、方式，构建路径选择模型，以期为实际的分货类出海港路径选择提供参考。通过深度优先遍历算法，求解长沙-德班算例。结果表明，班轮的班期、运输报价及货物的时间价值都将影响路径选择的结果。在运价调幅方面，对于高价值、高时间敏感度的货物，货主的出海港选择有较强的鲁棒性；对于低价值、低时间敏感度的货物，运费报价的调幅能在可控范围内(1000 USD·TEU-1 )实现货主对多个港口选择的变换，具有相对的灵活性和可控性。

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高峰期考虑乘客议价的网约车定价与平台收益及社会福利优化

王健, 王慧, 胡晓伟, 李园园

2022, 22(2): 54-63. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.006

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现阶段有关网约车动态定价的研究主要是从司机和平台的角度出发，借助排队论、生灭过程等方法描述司机的运行状态，对市场需求的动态变化特征关注较少，同时也没有考虑乘客方的自主议价权力。本文采用动态匹配描述网约车市场中乘客与司机的匹配过程，通过构建动态匹配模型描述短时间内市场变化的影响，采用需求与供给函数描述乘客和网约车的状态，在此基础上，构建平台利润最优模型和社会福利最优模型；然后提出乘客议价影响因子并依据现有数据确定其在市场运行不同时段的函数，将影响因子引入已建立的模型得到修正后的动态匹配模型和定价模型；最后设置算例验证模型可行性，探讨价格变化对市场的作用，分析乘客议价对动态匹配网约车市场的影响。算例结果表明，随着价格变化因子倍数的增加，社会福利、平台利润和匹配量先增后减，在倍数为2.0时，社会福利达到最大，倍数为1.3时匹配量达到最大。对比分析发现，乘客议价将推动市场向供求平衡移动，同时增加网约车市场高峰时段的平台利润和社会福利。

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基于变权可拓物元的铁路“走出去”公私合营项目风险决策

耿庆桥, 贾元华, 陈军团

2022, 22(2): 64-71. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.007

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针对铁路“走出去”公私合营(PPP)项目的风险评估决策需求，提出一种基于变权可拓物元模型与累积前景理论的风险决策方法。在构建风险评价指标体系的基础上，通过经典域、节域矩阵及待评物元等级量化值综合确定各风险指标的组合权重。考虑决策者损失规避、收益偏好等心理特征，结合变权理论与贴近度准则，从损益角度综合确定风险决策参考点，基于蒙特卡洛模拟构建风险决策价值函数与概率权重函数，通过敏感性分析对不同风险指标取值下累积前景值的相应变化进行探讨，并以实际铁路“走出去”PPP项目为例进行风险评估决策。相应分析结果表明，所提出的风险决策方法能够有效识别铁路“走出去”PPP项目建设运营过程中面临的关键风险，判别项目风险等级贴近度，并为铁路企业与政府机构进行风险决策提供参考。

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自动驾驶接管影响因素分析与研究进展

郭烈, 胥林立, 秦增科, 王旭

2022, 22(2): 72-90. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.008

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部分或有条件自动驾驶车辆允许驾驶员将驾驶任务移交给自动驾驶系统，但驾驶员仍需对驾驶环境进行监测，若发生紧急事件或驾驶环境超出系统运行设计域等情况，驾驶员需要及时接管车辆。影响驾驶接管过程的因素主要包括：人因、交通环境以及人-机交互系统。本文分析了驾驶员认知负荷特性等人因对接管过程和接管时间预算的影响。分析发现，驾驶员长时间脱离驾驶任务会导致其陷入被动疲劳或驾驶分心状态，从而降低接管绩效。适当的非驾驶任务可以使驾驶员保持一定的认知负荷，降低驾驶员的被动疲劳水平。结合网联技术的应用可以多次发出预警信号，提高接管绩效。本文讨论了交通密度、道路条件等交通环境对接管时驾驶员感知、认知及决策的影响，探讨混合交通下过渡区智能网联车辆控制权切换 (Transitions of Control, ToC) 的管理问题。在复杂道路交通下，驾驶员需要更多时间恢复对环境的感知，且驾驶员在弯道接管车辆时更容易出现较大横向偏差。在混合交通环境中，为防止过渡区出现集中的ToC，可以制定相应交通管理措施，以降低过渡区域中车辆之间的相互干扰。本文还分析了视觉、听觉、触觉、嗅觉及其组合类型交互方式的优、缺点，讨论网联环境下人-机交互系统设计以及ToC形式。单个的交互方式有其自身的优、缺点，多种类型相结合的交互形式能形成优势互补，及时地将接管信息传递给驾驶员，并将其注意力集中于对环境的感知。网联技术发展使得可利用的行车信息的数量和种类都有所提高，网联信息需要更好地呈现策略，以保证人-机交互界面具有较高的可用性和接受性，为驾驶员提供更加准确的交互信息。同时，利用驾驶员状态识别技术实时监测驾驶员所处状态，并通过人-机交互系统提醒驾驶员，使其保持警觉，提高接管绩效。未来研究应该重点关注非驾驶任务对驾驶员认知特性的影响，结合接管时的驾驶环境，遵循预测算法辅助驾驶员实现控制权的平稳过渡。随着网联技术的不断应用，逐步改进现有人-机交互系统的设计和性能，对过渡区域ToC的管理问题展开深入研究。

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城市智慧公交研究综述与展望

徐猛, 刘涛, 钟绍鹏, 姜宇

2022, 22(2): 91-108. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.009

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以当前城市智慧公交发展为背景，本文从我国城市智慧公交当前发展现状出发，围绕智慧公交客流特征分析、智慧公交运营研究、智慧公交网络设计与优化、智慧公交服务评估等4个方面对智慧公交的研究现状进行了综述并指出现有研究的重点。在此基础上，对现有研究进一步从智慧公交客流特征分析、智慧公交运营、智慧公交网络设计与优化，以及智慧公共交通服务评估等4个方面进行了评述，并指出每个方面存在的不足。进一步，本文从乘客特征智能识别与预测、复杂场景下的智慧公交运营、智慧公交网络设计与优化，以及智慧公交服务评估等4个方面对智慧公交的未来发展趋势进行研究展望，并分别提出了代表性的研究问题。通过总结当前智慧公交的研究不足以及研究展望，本文进一步指出智慧公交的创新性研究和发展，亟需从如下4个方面展开：挖掘乘客全出行链信息，提供一站式智慧公交出行服务；土地利用与交通整合视角下集成智慧公交基础设施布局优化和公交运营效率提升；基于智慧公交多层级发展需求，构建面向政府、企业、社会用户的立体化公交运营系统评估体系；构建智慧公交一站式出行服务平台。结合当前智慧公交出行的日渐兴起，本文总结了智慧公交当前的研究现状，指出了当前智慧公交研究存在的不足，并展望了智慧公交发展的关键科学问题。研究认为：随着大数据、云计算、自动驾驶、智能网联与新能源汽车等新兴技术和颠覆性技术在城市交通领域的集成应用，对提供多模式智慧公交服务和促进城市可持续发展提供了新思路与新机遇。但是，单凭新技术无法提升智慧公交服务水平和促进城市可持续发展，还需交通系统和管理水平的提升，当前亟需围绕关键问题开展研究。本文同时强调当前研究需进一步加强多学科交叉，突出产学研相结合，为我国智慧公交高质量发展提供强有力的科学支撑。

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基于混合约束自编码器的机动车工况智能构建方法

林建新, 刘博, 赵霞, 张蕾

2022, 22(2): 109-116. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.010

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为构建更具代表性的机动车行驶工况，实测采集福州地区1辆机动车共20d的真实驾驶数据，选取14个特征参数表征运动学片段信息，运用主成分分析和K-means聚类划分运动学片段聚类，根据聚类中心的距离筛选备选片段并随机组合构建工况集合。提取11个特征参数计算构建工况的误差，选择集合中误差最小的工况作为构建工况，提出利用混合约束自编码器构建工况优化模型，并研究参数标定方法，最终将平均误差由2.97%缩小到2.39%。混合约束自编码器模型的分析验证结果表明，优化策略符合实际情况，可以有效避免随机选择带来的误差不确定性，验证了所提出行驶工况构建流程的合理性，并提升了工况预测的精确度，得到模型参数推荐值。对实现碳达峰目标下的机动车碳排放预测及排放控制具有重要的现实作用和意义。

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一种基于地图辅助的自动驾驶视-惯融合定位方法

程君, 张立炎, 陈启宏

2022, 22(2): 117-126. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.011

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视觉同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)方法广泛应用于自动驾驶领域。传统的方法利用车载摄像头表征车辆周围环境，同时估计自身位置，当车辆运动过快时，定位精度和鲁棒性会下降。针对此问题，本文提出一种地图辅助的视-惯融合定位方法。该方法在ORB-SLAM2(Oriented FAST and Rotated BRIEF SLAM2)的基础上拓展地图保存功能，将建图和定位拆分为两个独立模块，车辆首先以较慢的速度构建并保存具有视觉特征的地图，然后，在第2次运行时车载计算机调用预先保存的地图实现精确且稳定的定位性能。由于构建地图阶段采用了图优化算法融合惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)的信息，地图误差得到有效校正。在KITTI数据集场景和实际场景中验证了所提方法的良好性能。实验结果表明，所提方法在4, 8, 16 m·s-1 驾驶速度下的定位精度分别为2.59，2.61，2.73 m，图像失帧率和路径丢失率分别为3.76%和1.38%，3.89%和1.69%，4.27%和1.84%。相比原始的ORB-SLAM2方法，系统定位精度和鲁棒性均得到了提高。

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一体式车辆避撞轨迹规划与跟踪控制

王国栋, 刘立, 孟宇, 马智萍, 郑淏清, 顾青, 白国星

2022, 22(2): 127-136. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.012

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为提升复杂交通环境中智能车辆的避撞能力，将路径规划、速度规划及跟踪控制整合为一个优化问题，提出一种基于模型预测控制(MPC)的一体式车辆避撞轨迹规划和跟踪控制方法。首先，分析实际交通环境中的避撞场景，将智能车辆的避撞控制问题转化为多约束优化问题；其次，搭建7DOF(七自由度)车辆动力学模型和复合滑移工况的UniTire轮胎模型设计MPC控制器；再次，针对变速控制问题中传统基于时域预测模型的MPC控制方法无法在预测时域中实现车辆空间和位姿约束的问题，设计了基于空间域预测模型的MPC控制器；最后，基于Matlab和CarSim联合仿真平台设计了不同避撞场景验证所提方法，并与现有基于恒速假设的一体式避撞控制方法进行对比。仿真结果表明：所提方法能够充分发挥车辆的机动性能，解决现有一体式控制方法在复杂环境中避撞失败的问题，并保证避撞过程稳定和轨迹平滑。

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拥堵指数自适应调节的交通运行状态识别方法及应用研究

陈鼎, 周水庭, 陈云, 苏敏咸

2022, 22(2): 137-144. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.013

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拥堵指数是客观评价城市交通运行状态的有效指标。针对当前拥堵指数模型中对交通畅行速度时空特性考虑不足的问题，本文在车辆定位与路网时空匹配数据的基础上，引入概率密度分段原理对车辆速度进行距离和时间分段，建立了具有自适应调节能力的拥堵指数模型，用于城市交通运行状态的分类与识别。以厦门市节假日浮动车辆定位数据为例，仿真分析了拥堵指数模型在复杂道路和城市交通中的适用性，并揭示了城市交通运行状态的变化规律。分析结果表明：拥堵指数模型能有效区分道路的空闲和繁忙时段，并依据对应时段的畅行速度进行自适应调节；针对复杂互通立交和专用共线道路，拥堵指数计算结果相较传统方法平均提升了 6.5%和3.2%；厦门市交通为单一晚高峰拥堵形态，平均拥堵指数介于 1.0~3.0 之间，拥堵时间为16:10- 21:00，空间分布集中在厦门市进出岛方向的主干道枢纽位置，以及厦门岛内东西走向主干道。该项研究对于快速建立不同城市及具有特殊时段需求的交通运行识别方法起到积极作用。

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基于强化学习的干线信号混合协同优化方法

马东方, 陈曦, 吴晓东, 金盛

2022, 22(2): 145-153. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.014

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交通拥堵已成为很多大中城市普遍存在的社会问题。信号控制作为缓堵保畅的重要措施之一，愈发受到社会关注。信号优化手段可分为模型驱动和数据驱动两类，且随着交通大数据的不断充实，基于强化学习的数据驱动方法日益成为新兴发展方向。然而，现有数据驱动类研究主要偏重于决策模型设计，缺乏对智能体结构的探讨；同时，在多路口协同方面多采用分布式策略，忽略了智能体之间信息交互，无法保障区域层面的整体最优性。为此，本文以干线信号为对象，构建一种多智能体混合式协同决策的信号优化方法。首先，针对交通状态的多样性、异构性及数据不均衡性，设计分布训练-分区记忆的单智能体决策模型，并优化状态空间和回报函数，界定单路口控制的最佳方案；其次，融合分布式和集中式学习的模型优势设计多智能体交互方法，在单路口分布式控制的基础上，设置中心智能体评价局部智能体的决策行为并反馈附加回报以调整局部智能体的决策模型，实现干线多信号的协同运行。最后，搭建仿真平台完成效果测试与算法对比。结果表明：新方法与独立优化和分布式协同相比，在支路交通流基本不受影响的前提下，干线停车次数分别降低了14.8%和13.6%，具有更好的控制效果。

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混合交通流环境下单交叉口自动驾驶车辆轨迹优化

刘春禹, 刘永红, 罗霞, 朱颖

2022, 22(2): 154-162. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.015

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信号交叉口对城市道路的通行能力以及车辆的燃油消耗具有重要影响。本文提出一种在自动驾驶车辆和人工驾驶车辆混合交通流环境下的自动驾驶车辆的轨迹优化方法。基于交叉口信号灯的配时方案，构建车辆旅行时间估计模型，并以自动驾驶车辆燃油消耗最小以及通行效率最大为目标，构建自动驾驶车辆轨迹优化模型，对车辆进行动态轨迹规划和控制。车辆轨迹滚动优化模型采用高斯伪谱法进行离散化求解，并基于SUMO仿真平台对模型结果进行验证。仿真结果表明，自动驾驶车辆可以通过优化自身控制变量影响人工驾驶车辆的运行状态，减少交通流的排队以及时走时停现象。本文提出的车辆轨迹优化方法对于降低车队整体燃油消耗、提升车队平均速度、缩短平均行程时间具有重要作用。

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城际零担货运平台车辆路径问题研究

王宁, 张佳蕊, 赵姣

2022, 22(2): 163-177. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.016

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在考虑城际零担货运平台现有各种不同补贴方案的基础上，以平台补贴成本、车辆使用成本及燃油成本之和最小为目标函数，建立考虑车-货匹配、车辆三维装载等约束条件的车辆路径优化模型。设计一种混合量子粒子群优化算法，计算货物匹配方案、车辆路径、货物装卸顺序、货物装载位置以及平台补贴最优决策方案。实验结果表明：改进的量子粒子群算法得到的小规模算例优化解与CPLEX优化软件得到的最优解偏差为3.31%；改进的量子粒子群算法通过在求解最佳中间位置时引入适应度函数值作为权重，求解的大规模算例结果比传统量子粒子群算法提高了0.91%；通过分析最优解的特点，将改进的量子粒子群算法与启发式算法相结合，算法的求解质量提高了4.05%；通过补贴模式对比实验发现，在合理规划周期内，货主时长补贴和空载补贴的增长在维持总成本基本不变的情况下，可有效提升平台利润，提高车辆利用率。

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需求不确定下的网约车司机最优工资水平研究

王景鹏, 祝蕊, 王鹏飞

2022, 22(2): 178-185. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.017

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在网约车出行系统中，乘客出行需求的不确定性会影响网约车平台制定合理的工资水平，进而影响平台利润。本文研究出行需求不确定下的网约车司机工资水平。根据问题的数学描述，假设实际出行需求服从随机分布，司机数量供给服从劳动力供给理论，采用网约车研究领域广泛采纳的精准乘客-司机匹配函数描述乘客与司机间的匹配关系。在此基础上，建立求解网约车平台利润最大化的模型框架。案例研究发现：存在最优的工资水平，使得网约车平台利润最大化；最优工资水平、司机人数与乘客最大需求正相关，最优工资水平与平台影响力负相关；本模型给出期望利润最大化下的最优解，比平均值模型具有一定的鲁棒性，有效保障网约车平台利润。结果表明，本文建立的最优工资水平模型可以有效研究需求不确定性下的网约车出行系统。

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新冠疫情影响下居民共享出行方式选择行为研究

张小雨, 邵春福, 王博彬, 黄士琛

2022, 22(2): 186-196. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.018

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为分析新冠疫情对共享出行方式选择行为的影响，针对传统出行、网约车、合乘、汽车分时租赁及共享自行车的多方式交通系统设计SP(Stated Preference)问卷；对于疫情前和疫情期间的出行方式选择分别构建基于面板数据的混合Logit模型，比较解释变量的影响差异，分析感知疫情严重程度和方式选择惯性的联合影响；基于弹性分析预测疫情背景下不同管控政策对应的出行方式分担率。结果表明：感知疫情严重程度对合乘和分时租赁影响显著，方式选择惯性对网约车、分时租赁及共享自行车影响显著；当感知疫情严重程度降低至30%~50%时，1.6~3.0倍的停车费调整策略可将私家车分担率降低至疫情前，此时，低密接的分时租赁具有主要替代作用；当感知疫情严重程度在60%以上时，提高合乘出行安全程度至1.4~3.6倍可恢复其分担率。

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灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案优化

戚建国, 周厚盛, 杨立兴, 周亚茹, 张春田

2022, 22(2): 197-205. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.019

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基于灵活编组运营组织模式特点，综合考虑客流与货流之间的竞争关系，以列车编组类型及列车发车间隔为主要决策变量，以乘客等待时间和运营公司运营成本极小化为目标，构建灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案混合整数线性规划模型，得到系统优化的列车编组方案、运行图和客货协同运输方案。当给定编组类型集合且没有货流输入时，本文所构建模型即可退化为传统的固定编组模式下客流运输优化模型。以北京地铁八通线为例设计数值实验，验证了所提模型的有效性，所有实验均由VB语言调用CPLEX优化软件进行求解。算例结果表明，相较于固定编组模式的单一客流运输，本文方法可在乘客平均等待时间仅增加1.1 min的情况下，降低约41.86%的运营成本，大幅度增加运营收益，更好地实现运输服务质量和运营成本的均衡。

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基于连续近似模型的轨道交通与常规公交耦合优化设计

李欣, 戴章, 李怀悦, 胡笳

2022, 22(2): 206-213. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.020

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为研究城市轨道交通与常规公交线网耦合优化设计问题，本文基于近似方格型路网并考虑乘客的多种路径选择，构建双层混合整数优化模型，以同时求解地铁与常规公交发车时距、常规公交的线间距及站间距。上层模型是以系统总成本(乘客成本与运营商成本之和)最小为目标的连续近似模型，以寻求乘客与运营商两者之间的平衡关系，并对各项成本进行详细推导。采用序列二次规划算法，并用凸算法对该非凸问题进行包络。下层为考虑依概率分配的路径分配问题，使用MSA算法对各路径流量加权分配，考虑到问题的解析形式具有非凸性，故采用启发式方法进行求解。最后，以南京市建邺区实际公交线网为例进行案例分析，以此验证该优化模型的有效性。经过优化，以非拥堵时段为例，该研究区域内乘客平均出行时间由 41.6 min减少至 33.0 min，降低约20.6%。本文所提出的优化模型可以为方格路网城市的公共交通线网规划提供参考依据。

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铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型与算法

张英贵, 姚璎华, 高全, 雷定猷

2022, 22(2): 214-222. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.021

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铁路集装箱装载布局逐步发展成为在不同规格和不同类型货物混合平衡装载制约下追求装载空间容积和载重量综合利用率最大化问题，其研究对货物高效安全运输尤为重要。本文针对铁路集装箱混合货物平衡装载布局问题，给出铁路集装箱装后重心平衡和集重容许弯矩约束量化方法，以集装箱综合利用率最大化为优化目标，构建铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型；区别于直接将货物构造为货物块的方法，给出了一种基于混合货物分类方法和待装货物结构判断指标的货物块单元构造方法，并设计一组货物块单元选择和放置方法及剩余空间更新规则，提出铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化算法。算例结果表明：所提方法在保证集装箱装载空间容积和载重量的平均综合利用率不低于87%的同时，有92.8%和97.87%以上的概率满足装载重心平衡和集重容许弯矩约束，可有效提高货物块与剩余空间适配度，客观反映装载空间利用情况，并达到平衡装载要求，为铁路集装箱货物装载布局提供决策支持。

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单向通道行人-自行车混合流建模及自组织现象研究

郝妍熙, 刘戎阳, 胡华, 方勇, 刘志钢

2022, 22(2): 223-229. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.022

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行人和自行车混合行驶是一种常见的非机动车交通组织方式，然而目前对于其混合流动力学的研究十分有限。本文基于社会力模型，提出一种面向行人-自行车混合流的混合流社会力模型(MFSF)解析行人-自行车混合流的运动机理，修正了以往研究中的自行车模型，通过实际道路上行人和自行车混合流的观测数据校准模型，构建仿真平台，最后使用仿真平台重现单向道路中行人和骑行者的自组织现象。根据仿真结果与实测数据流量-密度基本图的对比分析，验证了 MFSF模型的真实性和有效性，并可以看出，MFSF模型可以再现行人和自行车混合流的自组织现象。当行人与骑车者的比例相同时，行人和骑车者的密度越低，骑车者的车道宽度变化就越小；当行人与自行车比例变化时，骑行者的比例越大，骑行者占用的道路越宽，且骑行者的车道宽度越不稳定；如果行人输入显著减少，则自行车者车道宽度显著增加。

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山区双车道公路货车碰撞预测的双变量冲突极值模型

戢晓峰, 耿昭师

2022, 22(2): 230-238. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.023

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为预测山区双车道公路货车与冲突车辆发生的碰撞，本文基于无人机视频，提取货车与交互车辆的高精度轨迹数据，选取适用于不同运行轨迹的交通冲突指标，结合极值理论，构建双变量冲突极值(BTCEV)模型，将后侵入时间(PET)与碰撞时间(TTC)纳入统一框架，实现山区双车道公路货车与冲突车辆的碰撞预测，并以云南省货车事故高发的山区双车道公路为例，验证 BTCEV模型的预测性能。研究表明：PET为0.382 s、TTC为4.471 s是山区双车道公路货车严重冲突的阈值；BTCEV 模型预测山区双车道公路货车年事故发生率为 5.84%，预测准确性高达 98.92%，较PET模型以及TTC模型分别提高了167.33%和10.80%；且相比于单变量模型，双变量模型所估计的置信区间更窄，预测精度更高。研究结果将山区双车道公路货车碰撞预测方法从单变量扩展到双变量，在山区货车交通安全分析方面有广阔的应用前景。

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基于理性疏忽理论的交通疏散网络双层优化模型

赵传林, 贺少松, 孙淑敏, 王钰涵

2022, 22(2): 239-246. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.024

摘要 ( )

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研究交通网络疏散问题的文献较多，但鲜有基于理性疏忽理论来分析交通网络疏散问题的。本文考虑疏散网络交通状态的随机性和出行者信息处理能力的有限性，将交通状态信息成本内生化，建立基于理性疏忽理论的疏散网络双层优化模型。上层以系统总疏散时间最小为优化目标，将路段是否单行作为决策变量，下层建立基于理性疏忽理论的用户均衡模型。设计离散粒子群优化算法与逐次平均法相结合的启发式混合算法(DPSO-MSA)，上层采用粒子群算法求解，将上层得到的单行策略传递给下层，下层模型采用MSA方法求解，将得到的路段交通量返回给上层。并通过算例验证模型的有效性。研究发现，最优单行策略要优于非单行策略和全单行策略，设计的算法可以快速识别疏散网络的关键路段。对于整个疏散系统而言，出行者获取的信息并不是越多越好。研究结果可以为疏散策略的制定提供参考依据。

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不确定交通需求下交叉口信号配时区间优化模型

陈小红, 蓝秋雨

2022, 22(2): 247-256. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.025

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为解决混合交通流的不确定需求，合理描述不确定参数用以信号配时优化，本文提出交叉口信号控制配时参数区间优化模型。首先，以高峰时段5min采集标段数据，构造交通量区间，修正Highway Capacity Manual 2010(HCM2010)饱和流率计算公式，估计混合交通饱和流率区间；其次，构建信号配时参数区间非线性多目标规划模型，并以交叉口服务水平为性能目标，利用区间序关系与区间可能度模型进行转换，采用多层嵌套遗传算法求解；最后，以北京市道路等级相差较大的两相位与三相位交叉路口高峰时段数据为例，验证信号配时区间优化模型，并运用 VISSIM软件进行仿真比较。结果表明：本文所建模型可行、有效，且考虑饱和流率区间的信号配时区间优化模型更适合于关键相位饱和流率波动较大的两相位信号交叉口，机动车平均延误和交叉口通行能力较Webster方法分别优化了35.9%和14.9%。

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信号交叉口行人二次过街下右转车通行能力与延误估计模型

李冰, 王正辉, 马铭炜, 杨鸿宇, 冯悦

2022, 22(2): 257-267. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.026

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在充分分析典型四相位交叉口行人二次过街设置前、后的行人流与右转车流冲突的前提下，以行人过街时间占有率和行人群到达分布作为分析指标，利用可插车间隙理论得出行人单向通行和双向通行条件下的右转车通行能力计算公式；根据行人流随机消散和集中消散的不同特征，应用随机分布理论推导出右转车穿越行人流的延误模型；并通过算例对比分析行人二次过街设置前、后右转车通行能力和延误的变化值。结果表明，除了在少数行人流量比较大的情况下，行人二次过街的设置会小幅度减少右转车的延误；在其他大多数情况下，行人二次过街设置后，右转车的通行能力将受到限制，延误增大，其中，平均通行能力降低了16.68%，平均延误时间增大了21%，所以，当右转车交通需求较大时，需同时考虑行人和右转车的交通运行状态，优化设计是否采用行人二次过街，避免右转车超出极限忍耐时间而增大与行人冲突的概率。

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海空协同的远海岛礁战储物资供给优化模型与算法

刘忠波, 王淇娴, 郑红星

2022, 22(2): 268-279. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.027

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针对远海岛礁战储物资的战时供给问题，利用海空协同运输的优势，以系统总时间最短、物资保障成本最低为目标，构建两阶段优化模型(2E-MLRP)，并利用解的结构特征改进拥挤度比较算子和精英保留策略，形成有针对性的改进遗传算法。算例分析结果表明：利用本文所建模型及算法求解得到的最优方案符合“性价比”的要求；相对于全海运模型，海空协同的系统总时间降低53.15%，而成本增幅仅为22.27%，且第一批物资送达时间也减少2.95 d。算法对比结果显示：改进后算法得到的SP指标值与MSP指标值均优于传统遗传算法，可知改进后算法求得的Pareto 解集具有更好的分布性。本文运输方案与其他方案相比，成本大幅降低，运送时长增幅较小，可保证运输装备的高效利用，且单个航线内待补给岛数量合理，可满足战储物资运送的要求，为战时远海岛礁战储物资供给方案的制定提供参考。

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自动化码头多级作业超网络延误传导特性研究

许波桅, 王玲玲, 李军军

2022, 22(2): 280-289. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.028

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不确定环境下自动化集装箱码头(自动化码头)多级作业延误现象频发，随着时间的推移，延误会在多级作业间传导，形成“连锁”效应，严重影响港口的整体效益。为了提升企业应对作业延误的能力，依据超网络理论和传播动力学理论，构建自动化码头多级作业超网络。结合小世界网络理论的网络拓扑特征，从特征路径长度、聚类系数及SIS(易感-感染-易感模型)模拟3方面对延误在多级作业超网络中的传导速度、传导广度以及传导能力进行讨论与数值模拟分析。结果表明，较短的传导路径和较大的聚类系数会使不确定事件带来的延误在多级作业超网络中更快和更广地传导，聚类系数较小的故障节点传导扩散会受聚类特性抑制。多级作业超网络的传导能力随初始故障节点数量的增加而增加，随修复概率增加而减少。本文有利于企业管理者主动应对不确定事件带来的延误，提升港口的运作效率。

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液化天然气船通航模式下的航道通过能力评价方法

廖诗管, 翁金贤, 胡甚平

2022, 22(2): 290-297. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.029

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针对液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)船通航的特殊性，提出一种船舶领域的实证方法，以定量界定LNG船移动安全区尺度，并构建LNG船通航模式下的航道通过能力模型。根据五号沟LNG码头所在航道船舶自动识别系统(AIS)数据，对所提出的航道通过能力模型进行实证分析。研究结果表明，LNG船移动安全区尺度误差在15~28 m，具有较高的精确度。LNG船进港通航影响下的同向和逆向航道通过能力分别为110~250艘·h-1、120~230艘·h-1；LNG船出港通航影响下的同向和逆向航道通过能力分别为140~240艘·h-1、90~230艘·h-1。从通航效率的角度，建议LNG船在满潮前1 h的白天时段进港，航速可保持11 kn以上，但不应超过规定的最大航速；从通航安全的角度，建议 LNG 船在满潮后 1 h 的白天时段出港且航速保持 9.5 kn 以下，以保障 LNG船航行安全。

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基于链路预测的中小机场连接机制研究

张培文, 杜福民, 汪瑜

2022, 22(2): 298-304. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.030

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以中小机场航线网络为研究对象，利用链路预测理论与评价方法，从网络外生属性与内生因素角度各自建立了4种预测接近性指标，比较各指标的预测效果，并进一步设计出3种耦合接近性预测算法，选取预测精度最好的算法预测中小机场未来新增航线，并对预测结果进行实际检验。结果显示，4种内生因素指标的预测精确度均高于除起降架次以外的外生属性指标，其中局部路径(Local Path，LP)指标的预测精确度最高，挖掘网络内部的结构信息更有利于预测网络连接情况，耦合算法的预测效果优于单个指标。基于耦合算法的预测结果与未来新增航线对比发现，预测的中小机场航线在未来新增航线中占比高于1/3，预测航线主要集中在东部地区，多数中小机场依然会选择中心城市连接，结果较为符合中小机场实际连接情况。

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基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模

王红勇, 郭宇鹏

2022, 22(2): 305-312. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.031

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针对航空器自主运行模式的空中交通运行态势评估问题，本文重构了基于分布式空中交通管理系统的空中交通复杂性评价方法，并仿真验证了该方法在航空器冲突探测和自主航迹规划中的应用。首先，基于自由航路空域和航空器自主运行模式定义了空中交通复杂性，在通过三维空域栅格模型量化航空器时空位置的基础上，构建复杂度计算模型以反映航空器位置、航向、航速对空域各栅格的实时复杂性影响；其次，基于实际管制扇区(ZSSSAR01)及高度层，分别模拟自由航路与固定航路运行模式，对比两者空中交通复杂度时空分布差异；并结合自由航路运行模式，在空中交通复杂性与航空器冲突指标(冲突率、冲突比例)相关性分析的基础上，研究空域复杂度阈值确定方法；最后，初步探究基于空域复杂度阈值进行航空器自主航迹调整的方法，评估其运行效果。仿真实验结果表明：自由航路运行模式相对固定航路运行模式可显著降低空域最大复杂度值(平均降幅119%)；模型计算得到，空中交通复杂度与空域中航空器冲突指标有强相关性 (相关系数大于0.90)；基于复杂度和复杂度阈值的航迹调整策略具备一定可行性。

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物流企业碳排放总量与效率测算方法

姜晓红, 陈莎, 张毅

2022, 22(2): 313-321. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.032

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采用碳排放系数法测算物流企业运输环节移动源燃烧碳排放量，定义消耗电量转换法测算仓储环节固定源燃烧碳排放量；选取资本存量、劳动力、能源消耗作为碳排放效率评价的投入指标，产值作为期望产出，碳排放量作为非期望产出指标；采用Super-SBM模型(Super-efficiency Slack-based Measurement Model)得到技术效率、纯技术效率和规模效率这3个指标值，用以评价物流企业碳排放效率，以顺丰股份有限公司2013—2020年的营运数据为例进行实证分析。结果显示：2013—2016年、2020年的技术效率均大于1，表示资源分配达到最优状态；2017—2019年均小于1，主要是因为规模效率值偏低，2017年起顺丰提升运输业务量，逐渐调整规模效率，2020年的技术效率有了提升，找到了相对合理的平衡点。2013—2020年的纯技术效率值均大于1，近些年顺丰不断寻求技术提升以提高生产效率水平。结果表明，所提物流企业碳排放量测算方法可行，采用的Super-SBM模型能有效评价物流企业碳排放效率。最后提出物流企业需要从创新生产技术、节能减排技术等方面提升碳排放效率的改进措施。

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公交驾驶员违规类型同交通事故间的关联分析

朱彤, 秦丹, 董傲然, 杜雨萌, 魏雯

2022, 22(2): 322-329. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.033

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公交车驾驶员违规行为是引起交通事故的重要原因之一，以往文献在研究驾驶员违规行为与事故频率之间的关系时，未能深入探究违规行为类型差异及其异质性。为了进一步揭示不同违规行为的差异化影响并为行为管控措施提供依据，利用某市2019—2020年4532起公交违规及事故数据，将驾驶员事故频率作为研究对象，将17类违规行为及人口统计学因素作为解释变量，综合考虑数据特征及异质性分析需求，构建考虑均值与方差异质性的随机参数零膨胀泊松模型。模型分析结果表明：不同类型的违规行为对于驾驶员事故频率影响存在明显区别，当驾驶员同时存在若干特定违规行为时，事故频率明显高于其他驾驶员。具体包括：未走公交专用道等行为次数越多，则该驾驶员事故频率越高；未系安全带、未礼让斑马线次数和及时更换失效驾照等行为的影响具有随机特征，其作用效果具有随机波动的属性；未礼让斑马线行为影响参数的均值和方差受到其他变量的影响，即当驾驶员未礼让斑马线次数和越线行驶次数均较多时，期望事故率愈高。

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考虑交通运行条件影响的驾驶员特征聚类

张建波, 孙建平, 徐春玲, 郭镜霞, 温慧敏, 宋国华

2022, 22(2): 330-336. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.034

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为提升驾驶员特征聚类方法的适用性与可靠性，本文基于机动车运行轨迹分析提出考虑交通运行条件影响的驾驶员特征聚类改进方法。首先，经过对车辆运行轨迹数据的分析发现，不同道路类型和平均速度条件会显著影响驾驶行为的集计特征；其次，提出改进的驾驶员特征聚类方法，第1步设计考虑道路类型与平均速度因素的车辆轨迹的切片和分类方法，从而稳定提取典型交通条件下的驾驶行为特征参数，第2步选用高斯混合模型聚类驾驶员特征。聚类案例表明，在相同的道路类型和平均速度条件下，驾驶员类型越激进，其速度变异系数、加速度标准差和平均减速度等参数均值越高。不同聚类方法的对比表明，改进方法在驾驶员聚类的类内聚集度和类间分离度方面均表现更好，能有效提升驾驶员聚类的适用性与可靠性。

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电动自行车与机动车事故严重性影响因素分析

马景峰, 任刚, 李豪杰, 曹奇, 杜建玮

2022, 22(2): 337-348. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.02.035

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为减少电动自行车与机动车事故造成的损失，定量剖析不同因素对事故严重程度的差异性影响至关重要。基于上虞区2018年10304起电动自行车与机动车事故，分析该类事故的严重性分布情况和时间与空间分布特性。以事故严重性为因变量，将其有序分为未受伤、轻伤及重伤事故3类，从时间、空间、道路、环境、骑行者及车型6个方面，选取17个事故严重性潜在影响因素，采用多项Logit模型、有序Logit模型、广义有序Logit模型及偏比例优势模型进行拟合度对比分析，并以最佳模型(偏比例优势模型)和边际效应，量化分析各因素对事故严重性影响的显著性与差异性。结果表明，除节日类型、车道限速、车流相交角及温度对事故严重性影响不显著外，其余 13个因素都有显著影响，事故时间、光线亮度、骑者性别、骑者年龄、车辆类型及电动自行车类型违反平行线假设；对该类事故严重性影响最大的前4个因素为电动自行车类型、机动车类型、骑行者年龄与性别，其边际效应绝对值的最大值均超过61%，事故区位、道路类型及光线亮度的影响较大(20%~30%)，事故时间和风力等级影响较小(10%~20%)，而季节、事故位置、慢行干扰度和天气状况的影响最小(≤8%)。基于各因素的差异性影响，为交通管理部门提出了有效改善建议。

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