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(4): 0.

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考虑铁路折扣的集装箱公路与多式联运博弈定价

片峰, 陈阳, 庞世花, 苏敏

2022, 22(4): 1-10. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.001

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针对考虑铁路运输规模折扣的集装箱公路直运与经陆港公铁联运的均衡定价问题，选用包含经济成本、时间成本和碳排放成本的集装箱公路直运与公-铁联运广义费用函数，构建上层以承运人利润最大化，下层以托运人广义费用最小化为目标的双层规划模型，结合算例采用基于灵敏度的启发式算法求解，并对托运人效用敏感权重系数进行敏感度分析，验证模型有效性。研究发现：公路和多式联运的价格博弈会促使双方运价下降；铁路运输规模折扣可以使多式联运通过降低运价提高货运分担率和利润，减少广义运输费用和碳排放；20%的铁路运输折扣可以使多式联运分担率从 29.44%增长至 45.37%，利润增加 14.20%，使所有集装箱运输广义费用下降 2.71%，碳排放减少16.70%；铁路直达海港可以使经陆港多式联运的货物分担率上升13.82%，利润上升33.27%，使所有集装箱运输广义费用下降4.24%，碳排放减少14.16%；托运人运输服务偏好会影响陆港的定价策略。

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社会偏好视野下旅游出行服务链定价博弈模型

李婉莹, 关宏志, 韩艳, 曹杨柳

2022, 22(4): 11-22. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.002

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为综合分析社会偏好理论视野下的服务链定价策略博弈问题，本文构建了服务提供商和出行即服务(Mobility as a Service, MaaS)平台组成的旅游出行服务链联盟。基于社会偏好理论建立不平等厌恶决策模式、利他决策模式和社会福利综合决策模式下的Stackelberg博弈模型，与分散决策和合作决策两种服务链基本决策模式下的博弈结果进行比较。探究MaaS环境下考虑决策者社会偏好特征的旅游出行服务产品的定价策略及服务链收益，并通过数值分析验证了模型的有效性。结果表明，决策权的分散导致旅游出行服务产品的销售价格和服务链整体最优收益降低。不平等厌恶决策模式下，产品的最优销售价格不受影响，服务链整体利润不变；利他决策模式下，服务链整体最优收益不断上升；社会福利综合决策模式下，各最优决策变量受服务提供商利他偏好的影响更大。关注服务链决策者的不平等厌恶偏好并实施利他行为，可以提高旅游出行服务产品的需求和总体收益，有利于旅游出行服务链的协调运营状态，实现交旅融合发展。

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基于累积前景理论的城际列车分时定价研究

杨云, 张小强, 徐新昊

2022, 22(4): 23-29. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.003

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城际客流具有时段分布不均衡特点，表现为高峰时段一票难求而低峰时段客座率低。为均衡客流、提高城际高铁收益，选取客运通道内不同时段车次进行差别定价。考虑旅客选择行为的差异性和有限理性，采用潜在类别分析对旅客进行分类，选取票价和时段价值两个影响因素，建立双参照点的旅客平行车次产品效用模型，以累积前景值刻画异质旅客对平行车次的出行效用。基于累积前景值构建以铁路企业收益最大，旅客广义出行费用最小的分时定价双层规划模型，设计基于灵敏度分析的启发式算法求解。最后以南宁-北海为例对高峰、非高峰时段平行列车进行实例分析，结果表明，本文提出的分时定价方法能提升收益约2.5%，且高峰、非高峰时段的客流更加均衡。

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基于整体规划框架的区域综合货运规划建模方法研究

邓桂花, 钟鸣, RAZA Asif, HUNT John-douglas, 周勇

2022, 22(4): 30-42. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.004

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区域一体化快速发展背景下，如何系统谋划区域综合交通运输规划，使经济、土地/空间及交通与环境协调发展，是实现区域可持续发展亟需深入研究的课题。因此，本文统筹考虑经济、土地/空间及交通和环境要素的动态交互关系，提出大区域综合货运整体规划模型的设计与开发方法。利用PECAS(Production, Exchange and Consumption Allocation System)理论框架分析生产者、消费者、交换商品、土地(空间)和运输方式之间的交互关系，并通过PECAS的集计经济流表设计模型结构，构建相应的宏观经济预测、社会经济活动空间分配、空间开发以及交通运输需求预测这4个模块，模拟区域社会经济活动增长及其空间分布与土地/空间开发及综合交通需求时变等特征之间的互动耦合关系。在社会经济发展目标、土地空间和环境等约束条件下，通过构建空间经济模型和综合交通一体化网络分配模型，实现面向多货品和多方式的综合货运整体规划建模方法，以辅助区域产业布局、土地利用与综合交通系统的整体规划。本文以长江经济带为研究案例，基于相关数据构建相应的大区域综合货运整体规划模型，分析评估2012—2035年模型预测结果。结果显示，预测得到的综合交通年平均日货运量拟合优度超过85%，分担率误差低于1%，验证了本文建模方法的有效性。

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“双碳”目标下我国船舶减排技术创新知识图谱分析

董岗, 管敏

2022, 22(4): 43-52. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.005

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为在“双碳”目标下全面系统提升我国船舶减排技术创新能力，基于知识图谱并综合运用 CiteSpace与SATI等计量可视化工具，以船舶减排技术创新中外文核心期刊文献为主要数据源，对我国船舶减排技术创新研究进行系统分析。结果表明：我国船舶减排技术创新研究大致经历4 个阶段，分别是起步阶段(2001—2007年)、成长阶段(2008—2014年)、回稳阶段(2015—2018年)及繁荣阶段(2019—2021年)；研究热点主要集中在船舶节能减排技术及措施，绿色船舶及绿色航运，船舶能源效率及能效管理这3方面；未来研究朝着碳中和、替代燃料、岸电、低硫燃油及绿色船舶设计等方向发展。通过系统梳理和深入分析现有核心文献，揭示我国船舶减排技术创新领域当前研究现状及未来方向，为应对“双碳”目标下我国船舶减排技术创新带来的广泛而深刻“经济社会系统性变革”提供参考借鉴。

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碳达峰目标下中国民航CO₂与NO_x减排协同效益分析

韩博, 邓志强, 于敬磊, 石依琳, 于剑

2022, 22(4): 53-62. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.006

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民用航空作为交通运输的重要组成部分，对落实国家碳达峰和碳中和战略具有重大意义。本文构建了一套符合民航特征的大气污染物与CO2排放综合预测模型，针对民航飞机未来增长情况和2019—2050年民航CO2和NOx排放量开展预测分析，并利用协同控制坐标系和协同减排弹性系数评价产生的减排协同效益。结果表明，未来民航飞机年增量呈现出不断增长的趋势，与GDP、潜在产出及劳动效率的发展关联密切。燃油效率的提高并不能改变民航CO2和NOx排放量持续增长的现状，可持续航空燃料的发展使民航CO2排放量于2045年达峰，约为3.18×108 t，并会促进NOx排放量持续增长。通过技术改进与新动力飞机的进入可消除此影响，使民航CO2排放量达峰时间提前到2040年，排放量约为2.65×108 t，在此基础上，推进可持续航空燃料的应用可使民航CO2排放量在2037年达峰，约为2.47×108 t，可见民航业无法实现2030碳达峰愿景，且研究表明，适当引进可持续航空燃料，加快对民航技术的改进和新动力飞机的应用是强化民航CO2与 NOx协同减排的最佳选择。因此短期内着力提高飞机燃油经济性；中期加速推进可持续航空燃料的应用比例；长期依靠新型动力飞机实现零碳飞行，是民航业实现双碳的最佳路径。

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轨迹数据驱动的车辆换道意图识别研究

赵建东, 赵志敏, 屈云超, 谢东繁, 孙会君

2022, 22(4): 63-71. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.007

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为实现准确识别车辆换道意图，提高车辆行驶安全性，综合考虑车辆换道过程的时空特性及不同特征对车辆的影响程度，提出一种基于卷积神经网络(CNN)与门控循环神经网络(GRU)组合并融合注意力机制的换道意图识别模型。首先，筛选和平滑处理车辆轨迹数据，将车辆轨迹数据分为向左换道、向右换道及直线行驶3类，构建换道意图样本集。其次，构建融合注意力机制的 CNN_GRU模型，识别换道意图样本集，考虑到行驶过程中车辆之间的交互性，将被预测车辆和周围车辆的位置和速度信息作为模型的输入，经过CNN层特征提取的特征作为GRU层的输入，经过注意力机制层对不同的特征增加不同的权重系数，利用 Softmax 层识别换道意图。最后，选用 NGSIM 中 US-101 数据集的轨迹数据验证融合注意力机制的 CNN_GRU模型性能，同时，与LSTM、GRU、CNN_GRU及CNN_LSTM_Att等模型进行对比分析。验证结果表明，所提模型车辆换道意图识别整体准确率达到97.37%，迭代时间为6.66 s，相比于其他模型准确率最多提高9.89%，最少提高2.1%。分析不同预判时间下的意图识别，模型可在车辆换道前2 s 内均能识别换道意图，准确率在89%以上，表现出良好的识别性能。

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融合卡尔曼滤波的高速公路状态估计误差界限分析

陈喜群, 曹震, 莫栋

2022, 22(4): 72-78. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.008

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为分析高速公路交通流检测数据质量，本文构建平方流量误差界(Squared Flow Error Bound, SFEB)和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)的决策级融合模型SFEB-EKF，在检测器空间覆盖不足情况下，计算检测路段和无检测器路段的交通状态估计误差界限。与SFEB 算法相比，融合模型利用EKF交通状态估计模型估计全路段交通状态，基于得到的估计样本计算全路段交通状态估计误差下界。同时，采用最近邻法(Nearest Neighbor Method, NNM)计算全路段交通状态估计误差上界。应用开源高速公路数据集测试模型，结果表明，与需要输入真实样本的SFEB算法相比，融合模型SFEB-EKF在缺少真实样本情况下，能取得相似的结果且误差保持在5%以内，不同检测器覆盖率实验下模型表现出良好的稳定性。本文模型通过给出无检测器路段交通状态估计界限，为高速公路交通检测器布设方案提供参考。

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无信控路段人行横道处行人过街建模与仿真

陈鹏, 唐鹏, 闫伟曦, 孙秋月

2022, 22(4): 79-88. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.009

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为精细化描述无信控路段人行横道处行人过街决策及微观运动行为，本文在行人过街行为分析的基础上，基于战术层-操作层构建行人过街双层模型。其中，在战术层面，针对行人分步决策特性，利用二元Logistic回归模型构建路侧和路中行人过街决策模型；在操作层面，针对传统社会力模型在描述行人过街时表现出的局限性，引入行人主动避让力和人行横道对行人的作用力，构建行人过街微观运动模型。最后，通过AnyLogic仿真平台实现行人过街双层模型仿真，并根据实际数据和仿真结果分析模型有效性。结果表明：相较于路侧决策模型，行人性别、停车视距内的车辆数和行人距潜在冲突点的距离这3个因素对行人路中决策结果影响更显著，引入行人主动避让力和人行横道对行人作用力的改进社会力模型，能更好地反映无信控路段行人过街时的行为特征。无信控路段人行横道处行人过街行为仿真模型的有效建立，能为后续行人过街安全改善方案提供决策支持。

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基于射频数据的道路交通流路径识别优化模型

任其亮, 徐韬, 程龙春

2022, 22(4): 89-95. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.010

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针对非RFID(Radio Frequency Identification)覆盖道路交通流路径识别误差较大等问题，本文提出基于FCD(Floating Car Data)校核下RFID道路断面交通流路径识别优化组合模型。首先，利用平移不变小波变换将RFID初始数据切分为可追溯交通流、非追溯交通流及随机项；然后，根据统计路段中浮动车数量将路段分为Full、Defect、Null这3类，并建立FCD-RFID追溯路径模型识别可追溯交通流路径构成，同时，提出考虑出行时间、道路等级和驾驶偏好因素的综合成本阻抗效用函数，通过路径感知随机用户平衡分配模型估算非追溯交通流与随机项路径；最后，通过路径叠加识别断面交通流最终路径构成。结果表明：相较于单一RFID交通流路径识别，组合模型具有更高精度，MAE(Mean Absolute Error)为 72 辆，较单一 RFID 算法下降 62.5%，MRE(Mean Relative Error)为9.5%，下降72.2%；在非RFID覆盖校核道路中，组合模型MRE为13.3%，较单一 RFID算法下降82.0%，有效验证了本文模型的可行性及适用性。

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基于元胞自动机的附加导流岛型出口仿真建模

陈永恒, 李浩楠, 吴场建, 李婉宁

2022, 22(4): 96-105. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.011

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为研究附加导流岛型出口对快速路交通流的影响，本文建立针对附加导流岛型出口的元胞自动机模型。基于KKW (Kerner Klenov Wolf)模型，引入3种换道规则并分段设定，以描述附加导流岛型出口影响下的车辆换道行为。针对主辅路直接衔接的几何特点，对主路车辆经由出口驶出的过程等效简化，定义附加导流岛型出口下的车辆驶出规则。模型的数值仿真结果表明：导流岛通过引导辅路车辆在导流岛上游向外侧车道合流，能够使辅路下游的内侧车道起到辅助车道的作用。在此设置下，辅路车流对车辆驶出造成的直接干扰得到缓解，主路的通行效率显著提高。然而，辅路车辆经过导流岛后的强制换道会对驶出的平稳交通流造成扰动而诱发局部拥堵，影响驶出车流的进一步疏散，导致主路饱和流量和平均速度的下降。此外，导流岛使得辅路形成道路缩减瓶颈，在其影响下，辅路总饱和流量大幅下降。导流岛对辅路内侧车道的占用使得其流量和平均速度均低于外侧车道，通行效率受到更大的影响。

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基于聚类站点客流公共特征的轨道交通车站精细分类

蒋阳升, 俞高赏, 胡路, 李衍

2022, 22(4): 106-112. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.012

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已有城市轨道交通车站分类多基于定性分析，不能满足精细化设计和运营的需要。本文提出一种基于聚类站点公共特征的站点精细分类方法。首先，将来源于AFC(Automatic Fare Collection)的进站客流量数据处理为时间序列数据，并基于K-Means++算法对各个站点的客流量进行聚类；其次，建立客流量聚类结果与土地利用特征多维参数的拟合方程，计算获得居住密集型、工作就业型以及区域中心型等5种大类站点的客流量公共特征。在此基础上，充分考虑属于同一大类站点不同站点的细分特性，使用5类客流量公共特征比重组合精细描述具体站点类型。实例结果表明，使用本文提出的精细分类方法计算得到的每个站的客流量拟合值与真实客流值间的平均绝对百分比误差控制在14%以内，说明该分类方法具有可行性。

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基于改进两步移动搜索法的轨道交通接驳可达性分析

袁红霞, 徐菱, 严余松, 江文辉

2022, 22(4): 113-119. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.013

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研究城市轨道交通接驳可达性对提升轨道交通服务水平具有重要意义。本文从居民出发地角度，运用基于距离衰减的改进两步移动搜索法，计算并对比分析从居民出发地分别采取步行、共享单车和公交这3种接驳方式到达轨道交通站点的接驳可达性。以成都三环外地铁2号线和6号线沿线区域为例，运用ArcGIS工具分析区域居民出发地的可达性空间分布差异和不同接驳方式的可达性差异，并结合人口分布梳理轨道交通出行重点区域，挖掘出行盲区。计算结果表明：越靠近轨道交通站和越靠近城市中心的区域，3种接驳方式的平均可达性越高；总体上，步行接驳可达性最小，空间分布差异最明显；步行、共享单车和公交接驳可达性高的区域分别集中在轨道站 0.8，1.5，3.0 km服务半径范围内；公交沿线接驳可达性高于非沿线接驳可达性；通过对比可达性和人口空间分布，有效识别区域轨道交通出行的重点盲区、次要盲区、一般盲区和隐性盲区。

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给定站点条件下轨道交通线网初步辅助构建模型

刘明敏, 何鸿杰, 金安

2022, 22(4): 120-128. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.014

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为解决城市轨道交通线网规划实践中，缺乏量化为主的成网技术流程，站点数量较多情况下规划工作复杂等问题，基于给定站点，将站点间邻接关系和网络上的边是否存在线路以0-1变量表示，并作为决策变量，分别以线网总里程最小化和运营效率最大化为目标，建立由网络设计模型和线路选择模型组成的初步辅助构建模型；并在站点可达性和工程可行性的约束下，设计基于聚类的最小生成树算法和网络修正方案，求解网络设计模型，提高网络生成速度，修正不合理的网络结构；并在运营可行性约束下，设计基于禁忌算法的双目标规划求解算法，求解线路选择模型，成功将其转化为单目标问题，提高算法寻优速度。将实际运营轨网站点和客流OD作为输入，双层模型可获得最优网络和线路方案，并与实例比较证明结果的合理性。结果表明，模型结果与已开通运营轨网近似，但线网总里程更低，运营效率更高，线网总里程降低1.7%，直达客流比增加0.7%，一次换乘客流比增加4.2%。

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基于复杂网络的列车辅助驾驶危险致因传播模型

张仕杰, 唐涛, 刘金涛, 李辰岭

2022, 22(4): 129-136. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.015

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为了解预期功能安全(SOTIF)相关危险致因在基于智能感知的列车辅助驾驶系统 (IATDAS)中的传播特性，提升针对该类系统的危险控制能力，本文提出基于复杂网络的IATDAS 系统危险致因传播模型。该模型在SOTIF危险致因网络的基础上，提供了全局容量-负载传播机制，能有效刻画IATDAS系统的危险致因传播机制。案例分析结果表明：本文所提模型能够解决复杂致因关系下既有模型与系统实际情况不符的问题，如对于具有较长后续传播路径的致因，本文模型能够刻画其较难导致危险的实际特征；依据本文模型实施传播控制，可以显著降低危险致因的传播速度，如对影响节点范围大、前期影响节点数量增加快的危险因素进行控制时，可使其平均传播速度降低68%，比随机控制策略多降58%。该模型可以为IATDAS系统的SOTIF相关危险控制提供决策基础。

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重载货车驾驶人驾驶风格识别与量化研究

覃文文, 鄢祺阳, 谷金晶, 李武, 戢晓峰

2022, 22(4): 137-148. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.016

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重载货车驾驶人的激进驾驶风格具有强烈的习惯性特征和风险性特征，一旦养成很难矫正，且极易诱发交通事故。针对现有研究极少关注重载货车驾驶人驾驶风格的不足，本文基于某全国货运监管平台提供的云南省重载货车低频轨迹数据，从风格聚类、风格识别和风格评估这3个方面，提出综合考虑疲劳驾驶特征和超速驾驶特征的重载货车驾驶人驾驶风格分析方法。首先，基于轨迹数据蕴含驾驶人驾驶行为模式的特点，构建表征重载货车驾驶人驾驶风格的疲劳驾驶和超速驾驶特征集；其次，利用因子分析进行特征约简，并采用K-均值聚类方法划分重载货车驾驶人的驾驶风格；然后，构建基于支持向量机的驾驶风格识别模型，并与梯度提升决策树的识别结果进行对比；最后，基于疲劳驾驶特征和超速驾驶特征的累积分布，建立基于 CRITIC (Criteria Importance Though Intercriteria Correlation)赋权法的重载货车驾驶人驾驶风格量化评估模型。研究结果表明：经过特征约简，提取的疲劳因子和超速因子能综合反映上述两类特征集 80.838%的信息；根据疲劳因子和超速因子可将驾驶风格划分为4种类别，即稳健型、超速型、疲劳型和危险型，相应重载货车驾驶人比例依次为62.60%、25.02%、7.40%和4.98%；基于支持向量机的重载货车驾驶人驾驶风格识别模型对不同风格的识别准确率均大于97%，整体表现优于梯度提升决策树；基于CRITIC赋权法的驾驶风格评估模型能有效量化重载货车驾驶人的驾驶风格，其中稳健型驾驶人表现最好，75%以上的驾驶人风格评估总分高于60分；危险型驾驶人表现最差，75%以上的驾驶人风格评估总分低于20分。研究结果可为重载货车驾驶人不良驾驶行为的监测、干预和管理提供理论依据和技术支撑。

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基于实车行驶工况的电动公交运营期碳足迹测算

田顺, 郑博文, 孙健, 刘晶郁

2022, 22(4): 149-157. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.017

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针对电动公交车运营期碳足迹难以监测的难题，本文设计了一种以实车行驶工况为基础的电动公交车碳排放折算量估计方法。以西安市主城区的609路和新建城区的362路公交车为研究对象，基于实车行驶轨迹数据提出一种面向城市电动公交运营线路的本地化驾驶工况构建方案。首先，引入T-SNE非线性机器学习算法进行数据降维，使用Birch聚类方法进行分类；然后，根据相似度最高原则和各类别比例关系构建两条线路的电动公交车运行工况。在Cruise仿真环境进行百公里耗电量计算，并折算得到碳排放量。结果表明：609路和362路同车型电动公交车百公里能耗分别为121.71 kW ⋅ h 和144.46 kW ⋅ h ，差异较为明显，证明了分线路进行驾驶工况构建的必要性；基于本文提出的估计方法计算了两条公交线电动公交车组在2019年11月的碳足迹，分别为114.099 t和117.863 t。提出的电动公交运营期碳足迹测算方法有助于推行城市交通碳排放监测与管理。

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城市客运交通工具碳排放效率差异——以襄阳市为例

朱顺应, 廖凌云, 吴景安, 常红光, 王红

2022, 22(4): 158-166. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.018

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为准确测度城市客运工具碳排放效率的差异，探寻多元出行和碳减排双赢的改进路径，本文构建涵盖车辆存量、道路、土地、能源及环境 5 大要素体系，利用三阶段超效率 SBM-DEA (Slacks-Based Measure)模型和SFA(Stochastic Frontier Approach)方法，测度城市客运工具碳排放效率，并厘清政策和外生环境因素对投入要素冗余的影响；构建效率贡献度和边际效应模型分析投入产出要素的效率贡献度及其边际效应。基于襄阳市的案例表明：7种客运工具的碳排放效率呈传统公共交通(含巡游车)大于共享交通大于私人交通的差异化态势；外生环境因素中，优化能源结构能显著减少能源资源的多余消耗，交通工具的便捷性对消除多余投入具有显著积极作用。效率贡献度结果反映碳排放效率提升路径的异质性：车辆规模过剩是制约共享交通碳排放效率的主要原因，规模每减少10%，效率分别提高12.0%(网约车)和19.8%(共享电踏车)。清洁能源发展对私家车碳排放效率的提升作用较大，清洁比例每增加10%，碳排放效率平均提高8.9%。在现阶段公交优先发展水平下，公交车平均运行速度每增加1 km∙h-1 ，碳排放效率提高0.201。并从技术和管理两方面提出改善碳排放效率的建议和措施。

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城市交通运行状况对机动车碳排放的影响研究

冯海霞, 王兴渝, 咸化彩, 刘新华, 李健, 宁二伟

2022, 22(4): 167-175. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.019

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为定量分析不同城市交通运行状况对机动车碳排放的影响，利用高德平台提供的拥堵延时指数(Congestion Delay Index, CDI)数据，在分析我国交通拥堵城市时空分布特征以及CDI特征的基础上，通过构建基于速度的CO2排放因子，利用VISSIM模拟不同交通运行状况时的交通量，实现不同交通运行状况下机动车碳排放的估算。结果显示：交通拥堵城市分布具有空间依赖性和聚集性，在长三角经济区和珠三角经济区形成两个高聚集中心；CDI具有明显的周期性(7 d)波动规律，且受天气和人类活动等的影响较大，疫情打破了此规律；城市交通运行状况(CDI)对机动车CO2排放有较大的影响，当交通处于轻度拥堵时(CDI为1.582)，交通高峰期我国城市机动车年排放的CO2总量约为0.77亿 t，是畅通状态下的4.51倍；当交通保持基本畅通时(CDI为1.35)，交通高峰期我国城市机动车CO2年排放总量可减少0.29亿 t；当交通达到中度拥堵时(CDI为1.909)，交通高峰期我国城市机动车CO2的年排放增加0.22亿 t；当处于交通严重拥堵时(CDI达2.394)，交通高峰期我国城市机动车CO2的年排放总量可达1.33亿 t。改善城市交通运行状况，可大幅度降低机动车的CO2排放量。

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多模式疏散交通车队配置与车道分配协同优化研究

刘家林, 贾斌, 刘正, 姜锐, 李新刚

2022, 22(4): 176-185. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.020

摘要 ( )

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考虑疏散交通的动态性和风险性，研究多模式疏散交通车队配置与车道分配的联合优化问题。首先，根据不同类型车辆的自由流速度，将路网离散为多尺寸元胞网络，采用元胞传输模型模拟混合交通流。然后，以最小化疏散总风险为目标，将多模式交通协同的动态疏散问题描述为混合整数线性规划模型，引入惩罚项消除因模型松弛产生的“车辆滞留”问题。在 NguyenDupuis路网中分析不同疏散需求下的最优车队配置、车道分配、疏散效率和疏散路径。结果表明：存在一个疏散交通需求区间，相比单模式疏散，组织多模式车队能够进一步降低疏散总风险，而且最优的公交车配置比例呈阶梯变化；受路网通行能力限制，路网利用率存在上限；疏散总风险指标对疏散需求的变化比网络清空时间更敏感；多模式交通共享的路段一般位于临近风险源的出口通道，大容量的公交车优先占用最短路线，以提升疏散系统的效率。

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一种基于融合网络的慢行交通速度计算方法

李熙莹, 陈丽娟

2022, 22(4): 186-193. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.021

摘要 ( )

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慢行交通速度是慢行交通参数不可或缺的一部分，现有的通过目标检测从视频中提取目标速度的方法不能兼具检测准确率与目标框的稳定性，且选取的速度计算基准点(简称基准点)波动大，存在速度不准确、不稳定的问题。为解决此问题，本文提出一种基于 YOLOv5(You Only Look Once Version 5)的融合检测跟踪网络及速度计算方法，获取更准确、稳定的速度。首先，使用目标检测与目标跟踪单元得到目标的检测框与ID信息，并根据检测框获取目标感兴趣区域送入头部检测单元，进一步获取头部检测框；其次，根据场景下的目标特征判断头部检测框所属，并根据判断结果提供两种基准点计算方法；最后，对二维基准点坐标进行三维映射，并将结果代入速度计算公式获得速度；同时，提出准确度( MA )、稳定度( MS )两个评价指标以量化评价方法。本文在公开数据集PETS09-S2L1与TUD-Stadtmitte上验证融合网络的检测、跟踪效果，在自建双视角协同数据集上验证基准点计算和速度计算方法的效果。实验结果显示，融合网络的目标检测和跟踪准确率(MOTA)比单一网络高25%以上，本文速度计算方法比常用速度计算方法的准确度提高了30%，稳定度提高了6.28%。本文方法可兼具检测准确率与目标框的稳定性，选取的基准点波动更小，获得的速度更准确、稳定。

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考虑群体异质性的建成环境与老年人慢行出行关系研究

吴静娴, 钱依楠, 韩印

2022, 22(4): 194-201. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.022

摘要 ( )

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健康老龄化背景下，慢行出行是提升老年人身心健康、生活品质的重要方式，而建成环境是影响老年人慢行出行的重要因素。本文以2013年南京市老年人出行实测数据为基础，利用潜在类别聚类方法对老年群体进行异质性分析，分类建立随机森林模型研究建成环境指标对不同老年群体慢行出行时间的重要度影响及两者之间的非线性关联。研究结果表明：以性别、是否退休、学历、家庭收入以及学龄前儿童这5个类别变量作为外显变量，可将老年群体划分成两类，各自建立的老年人慢行时间模型整体拟合优度较好；其中，影响第1类老年群体的关键建成环境变量有慢行路网密度、交叉口数和地铁站邻近度，第2类老年群体慢行出行时间的影响因素主要有地铁站邻近度、慢行路网密度和住宅密度，另外同一建成环境指标对两类老年群体慢行出行时间的非线性关联也不相同。研究结果可为制定差异化的老年宜居环境优化政策，提升老年人生活品质以及实现健康老龄化提供理论依据。

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基于模糊时序网络的城市路网关键交叉口识别方法

李君羡, 沈宙彪, 童文聪, 吴志周

2022, 22(4): 202-209. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.023

摘要 ( )

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在城市路网拓扑结构和动力学过程的基础上，增加对其时序特性的考虑，提出适用于城市路网关键交叉口识别的模糊时序网络模型。首先，阐述一般时序网络的描述方法和超邻接矩阵时序网络模型的原理，分析其优势以及将其用于城市路网分析的局限性；然后，提出优化措施，一方面结合交通网络的功能特性，以动态交通参数构造单个时间步网络的层内交叉口交互强度模糊指标，另一方面借鉴并改进邻居拓扑重叠系数，对其进行模糊化处理，实现两相邻时间步网络层间交叉口关联强度的差异化表达；之后，在改进时间步层内、层间关联描述矩阵基础上，搭建模糊超邻接矩阵(Fuzzy Supra-adjacency Matrix, FSAM)时序网络模型(FSAM模型)；最后，以某城市核心区域147个交叉口构成的路网数据验证模型有效性。结果表明：以时序网络模型分析交叉口重要性非常必要，以中位数表达交叉口在时段内的重要性排序更为可靠；FSAM模型对交叉口重要性的排名时间序列有阶段持续性特征，且相比于特定时间步下基于单一指标的关键交叉口识别结果具有更丰富的内涵；不同时间颗粒度下，FSAM模型对交叉口重要性排序的一致性较好，结果较为稳定。综上，该模型可供城市路网关键交叉口识别之用。

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高速公路隧道临近段车辆换道持续时间生存分析

陈政, 温惠英

2022, 22(4): 210-217. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.024

摘要 ( )

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为研究高速公路隧道临近段车辆换道行为，提高隧道路段行车安全水平，在广东省的3条高速公路隧道临近路段开展自然驾驶试验，采集换道车辆的行车轨迹以及周围行车环境等数据。基于采集到的车辆换道数据，采用生存分析的全参数估计方法，考虑不同驾驶人换道风险感知水平的异质性，构建随机参数加速失效时间(AFT)模型，分析隧道临近段行车环境、车辆运行状态等潜在因素对车辆换道持续时间的影响。研究结果表明：相较于固定参数AFT模型，随机参数AFT模型具有更好的拟合优度；至隧道进口的距离、起始车道前车的车速差、换道方向和至目标车道前车距离会对高速公路隧道临近段车辆换道持续时间产生显著影响；车辆换道位置距离隧道进口越近，至目标车道前车的距离越近，换道持续时间越短；相较于换道车辆车速大于起始车道前车的情况，换道车辆处于非跟驰状态和车速小于起始车道前车时，换道持续时间分别增加 7%和20%。研究结果可为高速公路隧道临近段交通安全设施改善和微观驾驶行为模型构建提供理论依据和方法指导。

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面向城市轨道交通的启发式疫情密接人群追溯方法

谢良惠, 张真继, 宫大庆

2022, 22(4): 218-227. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.025

摘要 ( )

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在复杂轨道交通网络中，某些乘客的出行行程是确定的。这些乘客可以作为启发式的“证人”，为其他乘客证明某个行程的可能性，从而在保证查全率的前提下，准确地找出潜在的密接乘客。本文的目的是开发一套适用于城市轨道交通的疫情密接人群追溯方法，利用有限的确定行程乘客作为虚拟的目击者，采用启发式的树搜索生成目标乘客可能的出行链，通过验证目标出行链与感染者行程是否有交集，判断目标乘客是否为密接乘客。以北京城市轨道交通为例，招募志愿者在特定线路乘车，并假定感染者乘车信息，通过提取有关自动售检票(Automatic Fare Collection, AFC)数据识别密接乘客，以验证方法的有效性。在实验场景下，本文提出的方法对密接乘客的识别查全率达到100%，查准率达到92.7%，表明方法具备一定的可行性。识别结果有助于有关部门针对性采取措施，更高效率地防范疫情蔓延和传播。

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考虑交通环境影响的封闭小区开放决策研究

王晓宁, 崔梓钰, 张玉

2022, 22(4): 228-235. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.026

摘要 ( )

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封闭小区的开放可以增加城市道路网密度，缓解交通拥堵，但目前封闭小区开放方案的决策方式单一，且未考虑开放后给小区带来的汽车尾气和交通噪声污染问题。将交通环境影响纳入考量范围，以行程时间、尾气排放和交通噪声构成的总目标费用函数值最小作为优化目标。引入封闭小区是否开放、单双行和限速这3种决策方式，建立上层系统费用最优和下层用户均衡的封闭小区开放双层决策模型，并利用遗传算法和Frank-Wolfe算法分别对上、下层模型进行求解。对模型优化效果进行验证分析，结果表明，所建模型最优解的费用值相对偏差为0.67%，应用此模型后同比节省费用平均值为11.80%。对比分析得到：合理设置封闭小区开放的3种决策方式，可以减少车辆行程时间和绕行距离，降低出行者的出行费用和考虑交通环境影响的附加费用，且采取相对较高的限速值有利于降低出行总费用值。

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基于无人机的高层住宅最后“一百米”配送优化

蒋丽, 杨露, 梁昌勇, 董骏峰

2022, 22(4): 236-245. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.027

摘要 ( )

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针对城市高层住宅顾客对上门配送服务的需求，借助无人机停放平台，考虑包裹异质性以及无人机在不同配送阶段的精确能耗，构建以无人机飞行成本和能耗成本最小为目标，以无人机容量、电池组容量等为约束的高层住宅无人机上门配送模型，解决“垂直位置最后一百米配送”问题。基于此模型，设计带变邻域下降(VND)搜索的混合蚁群算法(HACO-VND)，引入4个算子进行变邻域下降搜索，为了提高算法的求解性能，提出两种局部搜索算子组合，根据顾客点数量使用不同的算子组合。实验结果表明，HACO-VND算法较CPLEX在求解精度与求解时间方面更优，特别是在大中型算例中表现出较佳性能。参数分析表明，高层住宅楼层数越多，无人机单次飞行的能耗利用率越大，无人机容量与电池组容量共同对配送方案产生影响。为以后无人机送货上门服务方面的研究提供参考和思路。

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物流无人机对地风险评估方法研究

钟罡, 励瑾, 张晓玮, 张洪海

2022, 22(4): 246-254. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.028

摘要 ( )

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随着智能交通运输体系的完善和无人机应用场景的拓展，物流无人机应运而生。物流无人机被认为是解决快递配送“最后一公里”问题的有效运输方式，但由空中碰撞、系统失效等原因导致的无人机坠落有可能对地面人员造成伤害并产生经济损失。因此本文聚焦无人机物流运输场景，研究物流无人机坠地后造成的死亡人数和经济损失，并利用风险矩阵综合评估风险。主要内容包括：分析物流无人机空中碰撞后产生机货分离的情况，建立由物流无人机和货物坠地造成的地面死亡人数计算模型；对无人机和货物进行分类，建立经济损失计算模型，包括由无人机和货物价值损失构成的直接经济损失，以及由社会服务机构费用消耗构成的间接经济损失；综合物流无人机和货物坠地造成的地面死亡人数和经济损失建立风险评估矩阵。算例证明，利用本文方法得到的地面死亡人数为每飞行小时3.74×10-12~1.87×10-7人，符合等效安全水平；每次事故经济损失为6734.8~33619.0元，也在合理区间内。本文提供的方法可以对物流无人机地面风险评估和管控提供一定借鉴和指导意义。

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基于乘客超越行为建模的航空登机效率分析

马剑, 廖伟屹, 陈娟, 王巧, 唐铁桥, 原志路

2022, 22(4): 255-267. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.029

摘要 ( )

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依靠缩短登机时间提升登机效率是降低航空周转成本的重要手段之一。乘客登机时间由登机策略及个体行为等因素共同决定。在采用特定登机策略登机过程中，发生阻塞导致队列行进缓慢时，队列内的乘客可能采取超越行为提升自身行进速度，从而影响登机效率。针对乘客这种超越行为建立微观仿真模型，采用元胞自动机模拟不同登机策略下的乘客登机过程，比较超越行为对不同登机策略效率的影响程度，量化考虑乘客超越行为时登机乘客携带行李比例、登机放行间隔，以及客座率等情景下登机策略的效率。结果表明：在考虑超越行为后，原本不考虑超越行为时登机时间越长策略的登机时间缩减比例越高，乘客行走干扰延误的降低是登机时间缩减的主要原因。在乘客携带行李数量较多或乘客放行间隔较短的情景下，从靠窗到过道依次登机策略的效率优于倒金字塔式策略；在客座率70%的情景下，分4种次序从后到前登机的策略是按列次序登机的最佳策略。

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网联车辆编队的鲁棒模型预测控制方法

张佩瑜, 周建山, 田大新

2022, 22(4): 268-274. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.030

摘要 ( )

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为研究一类带有结构不确定干扰的网联车辆编队控制问题，考虑结构扰动服从盒式不确定集约束情况，提出一种基于鲁棒对等变换的模型预测编队控制方法。首先，基于车辆运动学状态方程，对传统车辆编队控制模型进行描述；其次，在状态方程中引入仿射结构不确定矩阵，构建最小最大化范式下的网联车辆编队控制模型；然后，在盒式不确定集下，基于鲁棒对等理论将该模型转化为计算上易于处理的上图优化模型；最后，采用序列二次规划算法获得最优编队控制方案，并通过仿真实验将该控制方案与传统车辆编队控制方案进行对比，以此验证模型的有效性。结果表明：本文提出的最优编队控制方法能够抵御编队系统结构不确定干扰，在实现稳定编队目标的同时保障车辆的编队安全性。

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智能网联卡车车队混合流通行能力分析方法

秦严严, 朱宜文, 朱立, 唐鸿辉

2022, 22(4): 275-282. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.031

摘要 ( )

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智能网联卡车车队有望成为网联自动驾驶率先应用的场景之一，本文针对智能网联卡车车队混合交通流通行能力开展研究。首先，以智能网联卡车车队、人工驾驶卡车及人工驾驶小汽车构成的随机混合交通流为研究对象，考虑智能网联卡车车队规模空间分布特征，分析混合交通流中10种跟驰行为类型，理论推导其概率表达式，进而构建智能网联卡车车队混合交通流通行能力的通用性分析方法。然后，考虑实际交通流运行中卡车分布的随机性，将智能网联卡车车队混合交通流分为优势流、随机流和劣势流3种态势，以此提升混合交通流通行能力分析方法的普适性。最后，选择实测数据标定的跟驰模型进行案例分析，验证理论分析方法的有效性。研究结果表明：智能网联卡车比例提高或其车队规模增大均有利于3种态势混合交通流中车辆转换系数及相对熵的减小，从而可有效提升混合交通流通行能力。不同智能网联卡车比例条件下，智能网联卡车车队随机分布最优车队规模为2~4辆，同时，优势流、随机流和劣势流3种混合交通流通行能力依次递减。研究结果揭示了智能网联卡车车队混合交通流通行能力提升的内在机理，为未来智能网联卡车车队的运营管理提供方法支撑。

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网联环境下基于多驾驶人风险评价的不良行为主动干预研究

鲍琼, 屈琦凯, 唐涵润, 陈建明, 沈永俊

2022, 22(4): 283-292. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.032

摘要 ( )

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依托智能网联技术背景，本文提出基于多驾驶人综合风险评价的不良行为主动干预框架。选取驾驶场景中多驾驶人行为表征参数，基于行车数据定义并辨识驾驶人的各类不良行为；利用面积法实现对不良驾驶行为发生频次、持续时间以及幅值的综合计算，并以可变权重构建其与事故风险的关联关系；借鉴数据包络分析思想，提出考虑可变权重的不良驾驶行为综合评价方法；利用Simulation of Urban Mobility(SUMO)搭建智能网联环境下驾驶仿真平台，以时间窗方式抽取场景中多驾驶人的历史行车数据，利用不良驾驶行为综合评价方法辨识风险驾驶人，提出基于累加窗口与滑动窗口的主动干预方法，每种方法均实现干预单车与干预多车两种策略；分析不同干预手段的效果，探究窗体大小、驾驶人接受率、干预车辆数等对干预结果的影响。研究表明，干预多车策略取得较好的效果，基于累加窗口与滑动窗口的驾驶人不良行为总得分分别下降 22.80%和10.50%；与无干预情况相比，当干预接受率为50%时，驾驶人不良行为总得分仍有所降低；与基于累加窗口方法相比，基于滑动窗口的干预方法更适合实际应用。本文提出的框架可为驾驶行为监测等提供技术支持。

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面向动静态混合环境的智能车运动规划方法

齐尧, 朱彦齐, 李永乐, 徐友春

2022, 22(4): 293-301. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.033

摘要 ( )

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针对存在动态和静态障碍物环境中的智能车运动规划问题，本文提出一种基于三维搜索的方法。该方法首先在笛卡尔坐标系中增加时间维度以建立时间-空间栅格，构建不同车速下的车辆运动基元；将智能车转化为多个圆心组成的线段，采用膨胀静态障碍物的方法进行不规则障碍物碰撞检测，运用时间间隔法将动态障碍物碰撞检测简化为线段交叉性检测；构建包含最大速度和加速度约束的速度启发式函数，用于引导搜索树在时空空间中快速到达目标位置和速度；最后基于启发式方法和局部运动规划方法在时空栅格中进行搜索，获取融合时间信息和“停止-等待”等决策信息的运动轨迹。实验结果表明：本文运动规划方法在动静态混合环境中能够引导智能车安全行驶，相比速度障碍方法，安全行驶的平均成功率提升23%；相比混合A*方法，平均成功率提升19%，行驶耗时缩短21%。

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面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化

李同飞, 曹雅宁, 窦雪萍, 熊杰, 许琰, 周文涵

2022, 22(4): 302-312. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2022.04.034

摘要 ( )

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考虑网联自动驾驶车辆(Connected Autonomous Vehicle, CAV)应用先进的车联网与自动驾驶技术，可以采用智能交叉口的组织形式，大幅提升交叉口的通行效率，为降低CAV与人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HV)混行条件下城市交通系统的整体出行成本，提出智能交叉口在城市交通网络中的布局优化问题，建立数学优化模型并求解。首先，基于对两类车辆行驶特性的分析，建立混合用户均衡模型，描述CAV与HV的路径选择行为；其次，从交通规划者的角度，以系统最优为目标，整合混合用户均衡模型，建立面向新型混合交通流的智能交叉口网络布局优化模型，并利用改进的遗传算法求解；最后，选取Sioux-Falls交通网络作为案例分析，验证模型与算法的有效性，并研究CAV渗透率变化对优化结果的影响。研究表明，智能交叉口在城市路网中的合理规划极大地提高了新型混行场景下城市交通系统的出行效率，同时，大幅降低了由于网联自动驾驶单方面技术优势带来的CAV与HV的出行效率差距，增进了出行公平性。

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