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(3): 0.

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基于社会网络结构特征的网约车平台竞争策略研究

孙启鹏, 乔佳璐, 张锴琦, 孙佳

2022, 22(3): 1-6. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.001

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为研究网约车平台如何在竞争激烈的行业中选择有效的竞争策略来实现公平的市场竞争，本文从社会网络分析法与计量经济学的双重视角出发研究网约车平台之间的竞争关系。首先构建全国网约车市场竞争网络，选取度中心性、结构洞、核心边缘结构等指标分析其网络拓扑结构，并以112个网约车平台的实际收益数据为例，将网络拓扑属性带入计量经济模型，实证分析了网约车竞争网络指标与平台收益之间的关系。结果显示：目前我国网约车平台竞争网络是一个非均衡性网络，核心平台拥有着密集的网络关系，大多数平台在网络中分布较为分散，少部分平台游离在市场边缘；且平台在网络中的拓扑位置与平台收益息息相关，核心程度对收益影响最显著。最后提出运用前沿技术、建立横向与混合联盟、提供差异化服务的平台竞争策略。

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基于离散价格的高铁差异化定价优化研究

王煜, 苗蕾

2022, 22(3): 7-14. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.002

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与现有大多数结果为连续值的高铁动车组定价理论不同，本文提出一种基于离散价格的高铁动车组差异化定价优化模型。首先设置离散的折扣率档位，再将旅客群体按照价格敏感性分类，考虑出发到达时间不在同一时间段给旅客带来额外机会成本的情况下分别得到各群体旅客乘车广义费用函数，基于广义费用函数估计总体旅客弹性需求函数，构建基于收益最大化为目标的多列车多区段下的线性整数规划模型，最后采用粒子群算法进行求解。算例结果表明，采用本文提出的优化方法能够显著提升列车的整体收益，同时可以将定价理论中输出最优价格为连续值的情况看做是基于离散价格定价优化问题的一个特殊情况，基于离散价格的假设应该更接近于定价优化问题的实际，应得到更多的关注。

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考虑偏好差异的后疫情时代居民出行方式选择行为研究

杨亚璪, 唐浩冬, 彭勇

2022, 22(3): 15-24. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.003

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为探究后疫情时代居民出行方式选择行为，运用选择实验的方法，基于问卷调查获得选择行为数据，构建出行方式选择的混合Logit模型和潜在类别条件Logit模型。采用Stata软件标定模型参数，得到后疫情时代影响居民出行方式选择的主要因素。结果表明，两种模型均体现了个体出行方式选择的异质性，潜在类别条件Logit模型与混合Logit模型相比拟合优度提高了13%，预测精度提高了3.03%，为突发公共卫生事件下分析出行行为的个体异质性提供了一种有效工具。潜在类别条件Logit模型根据居民所处低、中风险区两种情景，分别将居民划分为4类、5类人群。从出行方式属性上看，等待时间和在途时间成为居民选择出行方式最重要的影响因素。从个人社会经济属性上看，在后疫情时代收入更高的女性更倾向选择私家车出行，年龄越大对行程费用越敏感，男性更愿意选择公交、地铁出行。

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空间异质性建成环境对出租车与地铁竞合关系的影响

陈启香, 吕斌, 陈喜群, 郝斌斌, 何佳曦

2022, 22(3): 25-35. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.004

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建成环境对出行方式的影响已有丰富的研究成果，然而对不同出行方式间相互关系影响的研究仍不够细致。本文以网格化的形式细化研究区域，采用土地利用属性和交通属性的六小类要素作为特征变量刻画城市建成环境的特征。基于出租车行程的OD点与地铁站点的空间关系，将出租车与地铁竞合关系表征为 SCPE(Subway-competing,与地铁竞争)方式、SE(Subwayextending，延伸地铁)方式和SC(Subway-complementing，补充地铁出行)方式，并利用多尺度地理加权回归研究建成环境对竞合关系(SCPE、SE、SC)的影响机理及其空间效应。针对兰州市的案例研究表明：SCPE、SE、SC方式具有显著的空间异质性；多尺度地理加权回归能够刻画SCPE、 SE、SC方式与建成环境间依赖关系的空间异质性及其尺度差异，其估计结果更为可靠；建成环境各要素对SCPE方式的影响较为平稳，SC方式对公交站点密度和道路密度要素非常敏感，存在高度的空间异质性，SE方式亦对公交站点密度要素非常敏感。

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考虑能源类型的城市出租车运营效率评价研究

陈光会, 姬浩, 靳富强, 郭清娥, 贾斌, 苏兵

2022, 22(3): 36-44. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.005

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以分析西安市燃气型、电动型及甲醇型3种能源类型出租车在运营中的既有期望运营投入和非期望运营投入，既有期望产出和非期望产出为基础，本文构建基于DEA-Malmquist的考虑能源类型的出租车运营效率评价模型。从西安市出租车管理处提取西安市 2020 年 9~12 月期间 14946辆出租车的GPS轨迹数据，并随机选取1000辆甲醇型出租车、1000 辆电动型出租车及 1000辆燃气型出租车作为样本进行实例分析。通过处理3000辆出租车GPS数据，得到乘客在工作日和双休日不同时段的出行需求和特征，分析3种不同能源类型出租车的运营效率差异。所得结论可为西安政府部门对不同能源类型出租车的管理运营提供决策支持。

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基于滚动时域优化的共享自动驾驶汽车动态调度方法

陈垚, 柏赟, 张安英, 毛保华, 陈绍宽

2022, 22(3): 45-52. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.006

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共享自动驾驶汽车被视为未来城市交通系统的重要组成部分。本文考虑随机订单需求研究共享自动驾驶汽车的动态调度优化方法。通过建立车辆调度时空网络，分别针对订单分配与空车移位生成车辆运行时间弧，提出车辆调度问题的刻画方法。基于马尔科夫决策框架，以时空节点流量为状态，以时空弧流量为决策变量，建立最大化系统净收益的车辆动态调度优化模型。采取滚动时域优化思想，建立含前视时间窗的随机规划模型，并利用CPLEX优化引擎，滚动求解车辆动态调度决策结果。Sioux Falls网络算例结果表明，滚动时域优化方法可保证车辆动态调度决策效果，提升系统运营效率。在计算时间限制下，滚动时域方法应优先采用长时间窗中等规模样本。在最大化系统净收益的同时进一步最小化乘客等待时间，可有效提升车辆动态调度决策效果。

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基于多点线圈联合数据的高速公路匝道影响范围识别

李岩, 曾明哲, 朱才华, 汪帆, 邓亚娟

2022, 22(3): 53-62. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.007

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为准确识别高速公路匝道对主线车流的影响等级和范围，本文提出基于速度波动特性的高速公路匝道影响量化方法。通过建立改进加权速度排列熵指标以量化各服务水平下匝道对高速公路主线车流的影响，对建立的指标进行谱聚类分析来确定匝道的影响阈值。应用京昆高速及二广高速的99个平行式合流匝道和直接式分流匝道多点主线线圈检测器数据的分析结果表明，所提出方法可识别高速公路主线车流受匝道的影响程度。合流匝道对主线最外侧车道的影响比次外侧车道高4%~69%；A~C级服务水平下，分流匝道对上游主线最外侧车道影响程度比次外侧车道高6%~29%，D~F级服务水平下，最外侧车道受影响程度比次外侧车道低10%~13%。合流匝道的影响范围是合流点上游350m至下游550m；其中上游160m至下游100m和下游180~ 270m为核心影响范围。分流匝道影响范围为分流点至主线上游850m，其中750~850m、450~ 600m、100~300m为核心影响范围。研究成果可为高速公路匝道交通设计、管控策略和提升仿真可靠性提供依据，可有效降低设置匝道带来的影响。

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诱导信息下城市轨道交通乘客路径选择行为研究

许心越, 谢兰诗雨

2022, 22(3): 63-73. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.008

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为研究城市轨道交通诱导信息对乘客的影响，考虑信息提供时间、方式、更新频率及其与路径属性之间的交互关系，提出融合诱导信息的城市轨道交通乘客路径选择行为决策框架。考虑乘客在决策时表现出遵循混合决策规则的倾向差异和不同属性感知差异，建立改进的混合效用-后悔模型。将路径属性与诱导信息同时纳入调研情景设计，基于调研结果标定模型中关键参数，结果表明，基于混合决策规则的模型拟合效果最高(调整优度比达0.396)。进一步分析乘客对信息的偏好：相较于下载手机APP，乘客更喜欢社交媒体推送的形式接收诱导信息；引入信息推送频率时间价值，并对比得出，女性、中老年及非通勤乘客更倾向于接受更高频率的诱导信息推送服务；分析各属性弹性值，表明诱导信息提供方式和更新频率应作为管理者的辅助手段，在特定场景下(例如高峰拥堵和突发事故)诱导信息将会发挥更大的作用。研究揭示了诱导信息提供方式如何影响轨道交通乘客的路径决策机理，有助于设计更加精准和高效的诱导信息策略辅助客流组织管理。

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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

2022, 22(3): 74-83. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.009

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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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应急车辆动态路径选择的两阶段优化模型

杨枫, 种大双

2022, 22(3): 84-92. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.010

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为研究突发事件情境下交通路网动态变化时的应急车辆路径选择问题，提出应急车辆动态路径选择的两阶段调度优化模型。通过结合路网动态状况和应急救援特征，建立基于最大路径可靠度和最短行程时间的两阶段优化模型；通过混沌搜索改进布谷鸟算法初始种群，并加入蛙跳算法改进局部搜索操作，设计混合布谷鸟算法，改善全局寻优能力；以某市某区部分区域路网为例，将该区域路网实时交通数据应用于模型和求解算法中。实验表明，利用两阶段优化模型和算法编码方案能成功获得出发点到救援点的动态可靠路径，相同行驶路径情况下模型与算法求解的最短行程时间与实地驾车获得的最短行程时间最大误差不超过8%，说明优化模型可行。3 种不同算法求解K最短路径的结果发现，混合布谷鸟算法得到的最短行程时间比粒子群算法和经典布谷鸟算法得到的结果都要小，且计算时间最短，表明混合布谷鸟算法求解的结果最优，性能最好。

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引入价格窗的定制公交线路优化研究

岳昊, 刘建业, 李崇楠

2022, 22(3): 93-103. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.011

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基于公共交通的公益性，综合考虑乘客与公交企业之间的权衡关系，以保证企业运营成本与服务更多乘客为目标，在浮动票价机制的框架下研究定制公交的线路优化问题。首先，引入价格窗概念，以描述乘客出行过程中的支付意愿，并定义基于时空窗与价格窗的出行需求特征；提出超额均摊的票价支付假设规则，以在保证出行的基础上支付最少费用。其次，构建引入价格窗的整数线性规划模型，以乘客出行的时空窗和价格窗为输入，以企业运营成本最小化和服务乘客数最大化为目标，通过运营盈利约束来保证企业的运营成本，联合优化乘客-车辆匹配和车辆路径两个子问题。最后，采用GAMS软件进行建模和求解，在Sioux Falls网络开展算例分析。结果表明，引入浮动票价机制可以服务更多的乘客，进而增加企业的运营收入，且在价格窗上界一定的增幅内，所服务乘客数和企业的运营收入随价格窗上界增幅的扩大而增加。

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基于混合整数非线性规划的接驳公交优化模型

宋俪婧, 白同舟, 贺玉龙, 陈艳艳, 刘雪杰, 马腾腾

2022, 22(3): 104-111. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.012

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接驳公交线路设计与运营方案优化是轨道交通与地面公交协同发展的研究课题之一，本文分析其在模型构建、规划方法及模型算法等研究方面的不足。以问题为导向，构建基于混合整数非线性规划的接驳公交协同优化模型，通过对模型重构进行求解。并通过实例分析验证模型和算法的有效性。结果发现：第一，以往研究中将线路设计与运营方案协同优化模型较少，本文统筹考虑接驳公交线路设计和发车频率优化构建模型；第二，以往研究中大多考虑多条接驳公交线路与1个轨道站点连接的单一目的地模式，本文通过增加“多对多”约束条件，使模型更加符合现实需求分配；第三，针对混合整数非线性模型求解困难的问题，本文通过模型重构，降低了计算复杂度；第四，研究实例基于2个轨道站点和17个接驳公交需求点，得到2条接驳线路和相应发车频率，并通过与相同拓扑路网下应用深度优先搜索算法(DFS)求解结果进行对比分析，验证了本文所建协同优化模型的可行性和有效性。

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过饱和地铁线路的列车容量分配策略及优化模型

石俊刚, 秦昙, 李响, 杨立兴, 杨晓光

2022, 22(3): 112-119. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.013

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为缓解过饱和地铁线路的局部车站极端拥挤问题，提出一种新颖的车厢容量分配策略及优化方法，即通过预留和分配车厢的方式，将列车运力合理分配到各个车站，从而确保各车站乘客(特别是拥堵车站)均能得到公平服务，缓解极端拥堵。基于上述策略，以线路各车站所有乘客总等待时间最小为目标，以各列车在各车站的预留车厢数量为决策变量，构建关于车厢容量分配问题的线性整数规划模型。针对北京地铁八通线，对其工作日早高峰7:00-10:40下行方向的车厢容量分配进行数值实验。实验仿真结果表明，线路内各车站最大乘客聚集人数均降到安全范围内，其中最大聚集乘客数量由3642人降低至1345人，约降低63%。而全线乘客的总等待时间仅由418027 min增加至420099 min，增加0.5%。上述结果表明，列车容量分配的方法有效缓解了过饱和地铁线路内极度拥挤问题，实现各车站客流聚集均衡，在线路层面提高了总体运营安全性，同时保证了客运服务质量。

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考虑边界条件不确定性的城市交通拥塞风险分布迁移规律研究

胡立伟, 赵雪亭

2022, 22(3): 120-131. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.014

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为分析交通联通边界(交通量、交通扩散系数)对特定城市研究区域内交通拥塞迁移规律的影响机理。本文从新的角度考虑城市交通拥塞风险分布迁移规律，将污染质迁移数值模拟模型运用到城市道路交通拥塞风险迁移中。首先对贵阳某区域2020年6~7月的城市交通调查数据及爬取的部分高德地图数据进行处理，并将研究区域以交通联通边界、交通隔断边界、区域分区边界划分为区域1和区域2。在此基础上考虑交通联通边界并建立基于城市交通拥塞风险分布及迁移数值替代模型，并运用Monte Carlo方法对贵阳某研究区域的输入输出结果进行统计分析，并将实际路网数据值输入替代模型，将结果与路网真实情况和高德地图情况进行对比，所建立模型的预测精度比高德地图高3.7%，且模拟交通拥塞风险迁移规律较高。结果表明，交通联通边界对城市交通拥塞迁移数值模拟模型预报有很大影响，统计分析研究区域模拟模型的结果，可以有效评估不同交通联通边界条件对研究区域交通拥塞风险分布情况和准确预报研究区域内遭受不同交通拥塞程度的风险。综上可知，本文建立的模型能高效精准分析城市交通拥塞的风险分布迁移规律，可为城市路网分区分段分点治理交通拥塞提供新的参考。

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考虑驾驶人不同分心类型的分心识别研究

周扬, 付锐, 刘卓凡

2022, 22(3): 132-139. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.015

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驾驶人分心状态判别是实现分心预警的基础。由于视觉分心相比认知分心对行车安全具有更大威胁，本文针对驾驶人不同分心类型的识别展开研究，设计了驾驶人两种分心类型和正常驾驶下的模拟驾驶试验，利用1-back任务和看手机任务分别诱导驾驶人产生认知分心和视觉分心，采集并提取驾驶绩效、眼动及头动特征，采用序列后向选择算法进行特征优选，运用网格搜索确定分心识别的最佳时间窗口及模型参数。结果表明，基于随机森林所构建模型在测试集上取得了94.07%的宏精准率、93.89%的宏召回率和93.98%的宏F1值，分类表现优于两种比较方法，说明模型能够准确地对驾驶人的3种状态进行分类。根据随机森林模型的特征重要性排序结果以及采用不同类型特征作为输入训练模型的分类结果发现，驾驶人眼动及头动特征对驾驶人分心类型的识别更为重要。本文研究可为分心预警系统根据分心类型判定风险等级提供基础。

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出租车超速行为道路因素随机系数空间模型构建

刘海玥, 蒋朝哲, 付川云, 周悦

2022, 22(3): 140-146. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.016

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为准确揭示道路因素与路段出租车超速行为特征的关联关系，本文以成都市中心城区主干道路段为研究单元，通过车载GPS设备获取大范围出租车超速行为样本。在筛选出10类典型城市道路特征的基础上，选择路段超速线密度和不同百分位数超速严重度作为研究对象；为减少空间效应对估计的干扰，本文验证了超速特征的空间相关性，并分别构建基于对数-高斯分布的标准线性模型和空间条件自回归模型、空间误差模型及空间滞后模型这3类空间模型，探究不同空间模型与出租车超速行为特征的拟合情况；同时，考虑道路组间异质性，进一步构建随机系数空间模型。结果表明：出租车路段超速线密度和超速严重度均存在显著空间自相关性，空间模型对其拟合效果普遍优于传统模型；不同超速行为特征适用不同的空间模型，随机系数空间条件自回归模型对超速线密度拟合效果最优，而不同百分位数超速严重度适用的最佳拟合模型差异较大；路段限速、一块板横断面及非机动车车道这3类因素表现出对出租车超速行为特征的组间影响异质性；因素解释方面，路段限速、一块板横断面、非机动车车道、路段施工区与超速线密度显著相关；路段限速、非机动车车道、上下坡匝道、路段施工区及路段长度与超速严重度显著相关。

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基于动态时间调整的时空图卷积路网交通流量预测

刘宜成, 李志鹏, 吕淳朴, 张涛, 刘彦

2022, 22(3): 147-157. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.017

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为深入挖掘交通流数据的复杂时空特征并建立其依赖关系，提高交通流参数的预测精度，本文提出一种新的交通流量预测模型——基于注意力机制和残差网络的时空关系图卷积网络 (TSARGCN)。TSARGCN对输入数据进行切片，实现多分支建模，挖掘数据的时间周期性特征；引入残差网络保证网络中信息传递的完整性；利用DTW (Dynamic Time Warping)算法计算路网中节点之间交通流量序列在时间维度的相似程度大小，提出时间图的概念，结合路网结构中各节点的邻近关系，提出时空关系图的概念；基于时空关系图，在每个分支结合注意力机制分别进行图卷积和时间维度卷积，捕获交通流的时空特征及其依赖关系，实现对路网交通流量数据时空关系的建模。经过在公开数据集PEMSD4上进行实验，结果表明：TSARGCN在交通流量预测中的平均绝对误差 (MAE) 达到 19.24，均方根误差 (RMSE) 达到 27.09，比 ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average model)，Conv-LSTM(Convolution Long short-term memory)及 ASTGCN (Attention based Spatial-temporal Graph Convolutional Network)等知名交通流量预测算法具有更高的预测精度。

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基于生成对抗网络的交通流参数实时估计模型

姚荣涵, 王荣贇, 张文松, 叶劲松, 孙锋

2022, 22(3): 158-167. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.018

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为有效调控道路网时空资源，需实时估计交通流参数。若要准确估计交通流参数，应详细考虑道路网交通流时空特征。本文基于生成对抗网络，提出一种能捕捉交通流时空特征的实时估计模型，即TSTGAN模型。该模型包括生成器和判别器两部分，生成器利用门控卷积神经网络捕捉交通流的动态空间特征，使用基于注意力机制的长短期记忆神经网络分析交通流的动态时间特征；采用门控卷积神经网络与长短期记忆神经网络构建判别器；通过对抗方式训练生成对抗网络的生成器与判别器，实时获得交通流参数估计值。使用中国山东省淄博市12个卡口设备和美国加州洛杉矶市23个线圈检测器获得的交通流量数据，验证TSTGAN模型的可靠性。结果表明，TSTGAN模型引入的时空模块能有效提取交通流的时空特征，所得均方根误差和平均绝对误差比现有模型分别降低2.12%~42.41%和1.66%~40.49%，证明所提TSTGAN模型可以提高交通流参数的估计精度。

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基于网格交通状态分类的行程时间规律挖掘与计算

谢东繁, 贾惠迪, 李春艳, 赵小梅

2022, 22(3): 168-178. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.019

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在出租车轨迹数据挖掘的基础上，本文提出基于网格交通状态的行程时间计算方法。在区域网格化的基础上，利用出租车全球定位系统(Global Positioning System, GPS)数据构建区域网格宏观基本图，并对宏观基本图的流量-密度关系进行拟合；进而使用高斯混合聚类法，将区域交通状态分类为畅通、轻度拥堵和重度拥堵。对不同交通状态网格的行程时间进行挖掘分析，发现3类交通状态下网格行程时间表现出不同的分布特征，畅通、轻度拥堵和重度拥堵的最佳行程时间分布分别为Gamma分布、Weibull分布和对数正态分布；通过不同状态网格行驶时间联合概率密度分布的近似拟合推导出路径网格行程时间概率密度模型。本文提出的方法可以快速计算一定可靠度条件下的行程时间，对不同线路和时间内的案例分析结果表明，该方法对路径行程时间估计的平均绝对误差在1%~16%，可以为交通诱导与未来导航提供技术方法支撑。

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基于宏观基本图的禁左交通组织评价模型

李冰, 杨鸿宇, 郑佐雄, 冯悦, 王正辉

2022, 22(3): 179-189. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.020

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随着城市交叉口交通压力增加，采用禁止左转车辆通行成为缓解过饱和交通拥堵和提升通行效率的重要手段。为克服现有禁左方法多以单个交叉口为研究对象，而对干道和区域禁左措施缺乏科学评价依据的局限性，本文基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，MFD) 区域性交通状态刻画的优势，分别建立单点、干道及区域等不同评价范围的禁左交通组织评价方法。首先，基于Logit模型刻画交叉口禁左后流量转移；其次，以左转流量转移比例与道路等级为关键因素构建禁左后的MFD，得出基于MFD的禁左交通组织评价模型；最后，通过对昆明市北京路片区VISSIM交通仿真分析评价模型可靠性。结果表明：在仿真区域内，当左转车流占比小于 15%时，采用单点禁左或干道禁左可以提升路网交通运行效率；当左转车流占比为15%~20%时，仅单点禁左可以提升路网运行效率；而在任何左转车流比例状态下，对区域禁左均会降低交通运行效率。

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考虑匹配优先级的共享混合停车位租用与分配问题研究

李常敏, 魏文彬, 张露

2022, 22(3): 190-197. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.021

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为充分利用混合停车场的停车和充电资源，本文依据出行者需求的差异性设置匹配优先级，在此基础上以共享平台接受并出租车位的收益扣除拒绝请求的惩罚成本的总收益最大化为目标，以充电量不超过停车场负荷为约束条件，建立考虑匹配优先级的共享混合停车位租用与分配(MPRA)模型。基于匹配优先级原则和模型特征改进蚁群算法，设置分块冲突矩阵，根据分块冲突矩阵设计蚂蚁信息素更新策略和路径选择策略并进行求解。最后算例证实了考虑匹配优先级的必要性，并分析了问题规模对MPRA分配方案的影响。研究结果表明：在充电需求匹配率方面，MPRA方案高于利润最大化方案，平均提升率为28.96%，这一优势与出行者数量或车位数量成反比，且利润提升率随着问题规模的增加而增加；车位数量有限时，MPRA方案相较于先到先停方案可以极大化提升车位利用率和充电需求匹配率，平均提升率分别为17.87%和113.96%。

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共享单车出行空间异质性特征及驱动因素研究

孙超, 陆建

2022, 22(3): 198-206. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.022

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为实现基于轨迹数据挖掘的共享单车出行空间异质性特征及其驱动因素评估，本文应用核密度分析和热点探测，获取采样分析区域并以热力值表征共享单车出行发生量，减少尺度效应的干扰；引入空间统计学的半变异函数模拟共享单车出行发生量的结构性和随机性变化规律，挖掘空间异质性特征，确定邻域效应的尺度范围；利用空间序列的斜率表征变化趋势，同时，结合改进的空间滞后和残差模型，区分土地利用、邻域效应和其他建成环境各自对共享单车出行空间异质性特征的驱动力。以北京市为案例进行分析，结果表明：北京市的共享单车出行存在中等的、正的空间自相关性，空间异质性特征的最佳拟合模型为指数模型；空间自相关性的衰减半径为 1860 m，大于此距离时邻域效应消失；建成环境对空间异质性特征的相对驱动力最大，邻域效应对其的相对驱动力则处于中间水平，而土地利用对其的相对驱动力最小。

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城市物流无人机起降点布局规划研究

张洪海, 冯棣坤, 张晓玮, 刘皞, 钟罡, 张连东

2022, 22(3): 207-214. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.023

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针对城市物流无人机起降点布局规划问题，考虑不同级别的物流无人机起降点，构建以总经济成本最小和客户满意度最高为目标，以禁飞区、无人机性能、容需匹配等为约束的整数规划模型。设计人类学习优化算法(HLO)，引入随机学习算子、个体学习算子和社会学习算子。在此基础上，基于真实地理信息数据和物流数据设计仿真实验，验证模型与算法有效性。实验结果表明，所建模型可以实现起降点的合理布局规划，适用于大规模资源配置，具备有效性；人类学习优化算法较遗传算法求解精度与收敛速度更优，表现出较佳性能。参数分析表明，基于该仿真环境的最优经济成本权重和客户满意度权重设置为0.4和0.6，最佳算法学习概率参数组合为5/n和 (0.8+2/n)。据此可对城市物流无人机起降点布局规划提供决策依据。

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考虑多维动态特征交互的高速公路实时事故风险建模

袁振洲, 胡嫣然, 杨洋

2022, 22(3): 215-223. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.024

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为探究天气和道路等特征，以及交通流、天气、道路及时间等多维动态特征之间的交互作用对实时事故风险预测模型精度的影响，本文基于京哈高速公路北京段的事故数据，以及匹配的交通传感器数据、天气数据和道路特征等，构建4个数据集，分别为只包含交通流变量，包含交通流变量、天气及时间特征变量，包含交通流变量、道路及时间特征变量，包含交通流变量、天气、道路及时间特征变量。从考虑多维动态特征的交互效应出发，基于深度交叉网络，提出一种新的实时事故风险预测模型。结果显示，本文所构建的深度交叉网络模型比其他几种实时事故风险预测方法显示出更高的精度。模型的AUC值(Area Under Curve)可达0.8562，在0.2的概率阈值下，可以正确分类84.26%的非事故数据和77.55%事故数据。结论表明，本文采用的多维动态特征交互样本条件下的深度交叉网络模型能够有效地预测高速公路交通事故，可为我国高速公路安全管理部门提供理论与技术支持。

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建成环境对老年人交通事故严重程度异质性影响

潘义勇, 吴静婷, 施颖, 缪炫烨

2022, 22(3): 224-230. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.025

摘要 ( )

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为量化建成环境因素对事故伤害严重程度的影响，本文构建基于均值和方差异质性的随机参数Logit模型对老年人交通事故伤害严重程度进行异质性分析。采用2019年美国某州老年人交通事故数据，从老年人特性、车辆特性、道路特性、道路环境特性、建成环境特性这5个方面选取17个影响因素，利用平均弹性系数捕捉各因素对事故伤害严重程度的影响。结果表明：基于均值和方差异质性随机参数Logit模型的拟合优度更高；建成环境因素中事故发生地300 m缓冲区内存在购物中心为随机变量，其均值与男性老年人、车道数为3显著相关，方差与道路控制方式为未控制显著相关；摩托车、直线、湿润等因素显著增加了老年人交通事故伤害严重程度。研究结果有助于交通管理者采取适当的策略降低老年人交通事故伤害严重程度。

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山区公路穿村镇路段过境车辆事故严重程度推理分析

戢晓峰, 詹换勤, 普永明, 覃文文

2022, 22(3): 231-237. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.026

摘要 ( )

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为获取道路线形、驾驶员属性、车辆类型、事故形态等因素对山区公路穿村镇路段过境车辆事故严重程度的影响机制。本文基于元双公路(元谋—牟定)2012—2017年事故数据，利用社会网络分析法从人、车、路、环境等方面筛选出15个影响因素；基于机器学习方法构建贝叶斯网络模型；以事故严重程度为决策变量，分析不同证据变量与驾驶员行为共同作用的推理结果。结果表明：不安全驾驶行为与危险事故因素的共同作用，将会增加事故严重程度；当涉及货车时，由于未保持安全距离，伤人事故率增加8.2%；在弯坡组合路段，由于驾驶员判断失误，伤人事故率增加 19.6%；阴雨天行驶时，由于驾驶员判断失误，伤人事故率增加5.4%；由于操作不当，发生侧翻事故时，伤人事故概率增加3.1%。

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多品种燃油海运库存路径问题鲁棒优化模型与算法

杨华龙, 吴艳华, 孙奕伦

2022, 22(3): 238-246. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.027

摘要 ( )

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针对需求不确定下的多品种燃油海运库存路径问题(Maritime Inventory Routing Problem， MIRP)，提出非专用舱室和非固定停靠供应港的船舶配送策略，通过设置供货商保守系数给定条件下的累积航次多品种燃油不确定需求预算阈值，构建以供货商燃油库存与配送总成本最小化为目标的MIRP非线性鲁棒优化模型，并设计了改进混合自适应遗传算法求解模型。算例结果表明，非专用舱室和船舶非固定停靠配送能有效降低供货商燃油库存与配送总成本；供货商在各需求港关于各品种燃油的保守系数均存在某个不同的恰当值，当保守系数超过恰当值时，客户服务水平变化趋于平缓。研究结论可为供货商多品种燃油MIRP提供决策参考。

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基于扩展置信规则库的海盗袭击事件风险预测

吕靖, 齐海迪, 李宝德

2022, 22(3): 247-254. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.028

摘要 ( )

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为有效应对海盗袭击事件，减少可能产生的损失，本文提出一种新的基于扩展置信规则库 (EBRB)联合优化的海盗袭击事件风险预测模型。通过引入Relief F算法和差分进化算法，从结构和参数两个角度对EBRB系统进行优化，以确保EBRB系统具有最优的参数数量和取值，利用实际海盗事件数据集进行模型验证。结果显示，联合优化的EBRB系统预测结果与实际情况的拟合效果较好，相对于初始的EBRB系统，联合优化EBRB系统将海盗事件的风险预测准确性提高了60%。此外，与现有其他预测模型对比发现，基于联合优化EBRB系统的预测模型在提高预测准确性方面具有一定的优势。

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混合交通流交叉口共享空间交互行为建模及仿真

李逸昕, 倪颖, 孙剑

2022, 22(3): 255-266. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.029

摘要 ( )

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为准确刻画交叉口共享空间内交通个体的运动和交互过程，并为智能汽车虚拟测试提供可靠背景交通流仿真环境，本文提出一种混合交通流交叉口共享空间交互行为模型。基于人类认知过程，模型被设计为“感知-决策-执行”的3层通用框架结构，模拟混合交通流中不同类型交通个体从感知、决策直至执行的交互全过程。感知层提出一种二维平面交互对象选择方法，通过个体感知范围和轨迹冲突有序筛选交互对象，表征冲突交互的动态性特征；决策层基于当前时刻的交互对象和实时交通环境状况，使用交互行为决策方法为不同类型的交通个体分别选择适合的行为进行交互；执行层通过计算生成执行当前行为决策所需要的轨迹、加速度等关键参数，共同控制仿真个体按照行为决策结果在二维平面上运动和交互。基于智能汽车Opendrive高精度路网，构建虚拟测试仿真平台，并将所提出的模型注入平台进行测试。仿真结果表明，模型能较好地复现交叉口共享空间中交通个体间的交互。研究结果有助于为智能汽车虚拟测试提供可靠背景交通流环境，并进一步提高虚拟测试工具的测试可信度、测试效率及泛化能力。

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考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

帅斌, 米荣伟, 张锐, 雷渝

2022, 22(3): 267-275. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.030

摘要 ( )

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为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果，建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。

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基于换道概率分布的多车道交织区元胞自动机模型

谢济铭, 彭博, 秦雅琴

2022, 22(3): 276-285. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.031

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交织区是快速路系统的重要组成部分，由于车辆频繁换道、相互作用复杂，容易造成交通瓶颈。本文提取城市多车道交织区时间分辨率为0.1 s、空间分辨率为0.1 m·px-1 的高精度车辆轨迹，分析交织区及相邻路段的交通流和车辆行为特性，提出分区元胞自动机模型。在上游和下游换道模型中，建立基于速度差、车辆间距的换道动机规则、间距规则及Logistic换道概率规则。对于交织影响区，建立考虑速度、间距及路径转换需求的换道动机规则，根据安全风险构建换道时机的多步决策规则，提出基于换道频率Gaussian分布模型的换道概率规则，并对主要参数进行灵敏度仿真测试分析，模型具备评估交织区不同换道状态的实际应用潜力。仿真与实测显示，本文模型流量、速度、密度及换道分布等特性与实际相符，能有效反映车辆在不同位置的换道需求与强度差异性，刻画多车道交织区复杂的换道行为。

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自适应期望跟车间距和行为习惯的驾驶人跟驰模型

倪捷, 张凯铎, 刘志强, 葛慧敏

2022, 22(3): 286-292. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.032

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为满足智能车辆的个性化需求，提高智能车辆人-机交互协同的满意度和接受度，构筑双层驾驶人跟驰模型框架，提出自适应驾驶人期望跟车间距和行为习惯的个性化驾驶人跟驰模型。首先，提取个体驾驶人跟驰均衡状态的数据，采用高斯混合和概率密度函数(Gaussian Mixture Model and Probability Density Function, GMM-PDF)建立第 1 层模型，即驾驶人期望跟车距离模型。然后，将期望跟车距离参数引入模型，基于高斯混合-隐马尔可夫方法(Gaussian Mixture Model and Hidden Markov Model, GMM-HMM)学习驾驶习性，建立第2层模型预测加速度，即个性化驾驶人跟驰模型。其次，研究不同高斯分量个数对模型效果的影响，对比双层模型与 Gipps 模型、最优间距模型(Optimal Distance Model, ODM)、单层模型及通用模型的性能。最后，8位被试驾驶人的自然驾驶行为数据验证结果表明：高斯分量数量与模型性能存在一定的正相关性；在最优高斯分量数量下，8位被试驾驶人在训练集上预测误差均值为0.101 m·s-2，在测试集上为0.123 m·s-2；随机选取其中1位驾驶人的2个跟车片段数据进行模型计算，结果显示，加速度的平均误差绝对值分别为0.087 m·s-2和0.096 m·s-2，预测效果优于Gipps模型、ODM模型、单层模型及通用模型30%以上，与驾驶人实际跟驰行为的吻合度更高。

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基于元胞自动机的高速公路瓶颈交通演化仿真

吕伟, 黄广琛, 汪京辉

2022, 22(3): 293-302. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.03.033

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为分析高速公路中道路瓶颈造成的堵塞现象，本文改进KKW (Kerner-Klenov-Wolf) 模型，建立跟驰规则；综合考虑车间距和车速对车辆换道的影响，建立自由换道和强制性换道规则；并对高速公路中不同车流量条件下，道路瓶颈上游的堵塞区域分布、换道行为特征和车道上交通参数的变化情况进行仿真研究。结果表明：在给定的交通量条件下，汇流车道的拥堵区域长度处于动态平衡状态，不会随时间而变化，且道路瓶颈前的汇流行为会导致目标车道上严重的速度下降，汇流车道和目标车道上车辆速度变化趋同；从换道集群特征来看，道路瓶颈前因高交通流量形成的低速汇流车辆倾向于以小集团的方式统一进行换道，造成目标车道上剧烈的交通震荡；瓶颈消失后，交通恢复时间随进口交通流量的上升而线性增长。

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