交通运输系统工程与信息

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彭宏勤, 张国伍

2023, 23(3): 1-5. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.001

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双碳战略背景下，交通运输作为国民经济的基础设施部门，在有效支撑国民经济运行与发展，满足居民高质量出行的前提下，有效发挥民航与高铁两种运输方式的作用，促进高铁与民航间的合理分工，对双碳战略的实现以及交通运输系统结构优化具有重要意义。本次论坛以“‘双碳’目标下高铁与民航高质量发展策略”为主题，对比分析高铁与民航的服务水平，并提出改善对策；分析民航节能减排面临的挑战和压力，提出民航低碳发展路径；介绍典型发达国家地区铁路运输低碳发展历程，提出我国铁路行业低碳发展路径和重，点任务；分析因公出差群体和因私出行群体的出行距离特征、出行时耗特征及方式选择影响因素，分类分析空转铁不同转化意愿群体的转化影响因素、转化累积效果以及转化潜力。

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空间一般均衡视角下的城市交通管理研究：现状与趋势

徐淑贤, 刘天亮, 王婷, 综凯, 黄海军, 马寿峰

2023, 23(3): 6-19. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.002

摘要 ( )

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城市交通是城市社会经济活动的关键支撑，促进城市交通与土地利用的协调发展是从根源上缓解城市交通拥堵问题，优化城市空间结构及实现城市可持续发展的关键。随着城市经济社会的发展和城镇化进程的推进，以及交通系统的低碳、绿色及智能发展趋势，传统侧重于城市交通供给或需求管理的单方策略已难以适应城市快速发展和居民美好生活的需要，城市交通管理需要更加聚焦职住行综合治理和供需动态平衡，实现与城市空间布局和土地利用等多层面的协调融合发展。本文以城市空间一般均衡理论为基础，围绕空间一般均衡视角下的城市交通出行行为分析、交通需求管理、交通基础设施供给以及供需褐合策略这4方面进行系统梳理，分析评述空间一般均衡视角下城市交通管理研究的理论模型、方法和问题。研究发现，现有模型不能刻画城市动态发展的过程和中国的现实，且依然聚焦在传统的交通管理研究问题。在城市更新、新国土空间规划、新交通技术与新模式及大数据等背景下，空间一般均衡视角下的城市交通管理研究存在巨大的发展空间，亟需在相关理论和方法上进行突破。未来可深入研究的方向包括：一是，分析城市发展进程中居民效用决策的影响因素，提出交通与城市融合发展下的居民效用决策理论与模型；二是，采用数据驱动和理论驱动相结合的方法，分析和管理城市活动/出行行为；三是，探究交通系统的新技术和新模式对城市空间结构和交通出行特征的影响，挖掘面向数智化时代的城市交通管理策略；四是，探究城市更新下交通引导城市空间重塑的理论与方法。

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考虑排放控制区的绿色多式联运路径和速度优化

吴鹏, 李泽, 季海涛

2023, 23(3): 20-29. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.003

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针对考虑排放控制区的绿色公海多式联运路径和速度优化问题，本文首先构建不同碳排放政策下多目标混合整数非线性规划模型，并根据问题特性将其转化为等价的线性模型：其次，为有效求解模型，提出融合问题特性的改进自适应遗传算法，根据问题特，点设计多层编解码机制和自适应遗传进化策略；最后，以我国某公海多式联运系统为例，验证所提模型和算法的有效性，并针对不同时间窗和低硫燃油价格进行敏感性分析。实验结果表明：与传统遗传算法和商业求解器Lig0相比，改进自适应遗传算法能获得更满意的方案，分别减少了5.2%和3.7%的多式联运总成本：强制碳排放政策下，排放限额的变化一般不会改变经营人的路线选择，只会影响经营人是否进行运输活动；碳税政策下，碳税价格上涨对多式联运总成本影响很小；碳交易政策下，不同排放限额的多式联运方案可能一致；货物准备时间延后和截止时间提前会增加运输成本，船舶在排放控制区内外使用不同航速能够带来明显的经济效益。

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考虑自我呈现与环保意识的出行方式选择行为异质性分析

周雨阳, 王沛钰, 陈艳艳

2023, 23(3): 30-38. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.004

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绿色出行引导效果受外部信息及出行者选择偏好影响，需要考虑出行者潜在属性类别的异质性。自我呈现表现为人们通过控制与自己有关的信息来影响他人对自己的印象，体现了信息与选择偏好的交互作用。为定量分析出行者自我呈现意识和环保意识对出行方式选择行为的影响，本文通过问卷调查收集到1382份有效样本，利用潜在类别模型(Latent Class Model,.LCM)将出行者划分为高自我呈现组(18.23%)、中自我呈现组(20.26%)和低自我呈现组(61.51%)。离散选择模型的结果表明，出行者在进行方式选择时更关注出行时间和出行方式自身的特性，若不考虑方式特性，会高估出行费用对高自我呈现组的影响。高自我呈现组仅在短距离出行中对公共交通有强烈偏好，对于6~10k的出行，选择私家车倾向明显。中短距离的出行中，低自我呈现组对骑行的偏好价值可以在一定程度上抵消过长出行时间带来的负效用。构建考虑出行者异质性的方式选择模型，可为政府和相关部门制定更协调、有针对性的交通调控政策及公共交通运营策略提供理论依据。

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雾天场景下高速公路通行能力分析及提升策略

秦严严, 肖腾飞, 贺正冰

2023, 23(3): 39-47. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.005

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为研究雾天场景高速公路通行能力，本文提出基于车车通信(Vehicle-to-Vehicle,V2V)环境的雾天通行能力提升策略。首先，选取雾天场景标定的Gips模型描述雾天环境下的车辆跟驰行为，推导雾天跟驰行为车头间距一速度函数式，构建雾天高速公路通行能力分析方法，并从雾天浓度和车流限速两个角度分析通行能力的影响。然后，从雾天高速公路通行能力影响机理层面，对反应时间T_n、后车最大制动减速度b_n,以及后车预计前车最大制动减速度b_n-1,进行参数敏感性分析。最后，基于雾天V2V环境，考虑反应时间与制动减速度对通行能力的影响作用，提出雾天场景下高速公路通行能力提升的跟驰控制策略。研究结果表明：轻雾场景（能见度150m）和浓雾场景（能见度60m)分别在限速80kmh^-1和100kmh^-1时的通行能力最大，且均在限速60kmh^-1时的通行能力最小。相比最低限速40km·h^-1,轻雾场景和浓雾场景在限速80kmh^-1和100kmh^-1对应的最大通行能力分别提升21.83%和9.68%，在限速60km·h^-1对应的最小通行能力分别降低15.88%和4.61%。通行能力与T_n呈负相关性，同时，当b_n-1>b_n时，有利于通行能力的提升。本文所提控制策略能够有效提升雾天高速公路通行能力，在置信水平为95%的情况下，通行能力提升效果显著，不同雾天浓度和限速条件下，通行能力平均提升幅度为44.22%。

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降雨对城市路网交通状态的影响机理

王殿海, 黄莉莎, 曾佳棋, 蔡正义

2023, 23(3): 48-55. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.006

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城市道路在雨天易发生交通拥堵是人们的普遍感受。然而，降雨是否必然引发拥堵？感受是否属实？本文从理论出发，结合实际数据进行解释。通过分析认为，雨天驾驶员倾向于保守驾驶，使饱和车头时距增大。基于该假设，建立受信号影响的城市道路交通流模型，并对不同降雨场景下平均行程速度的变化情况进行理论分析。利用视频数据统计得到的各降雨等级下的饱和车头时距，验证降雨会使饱和车头时距增大的假设。选取杭州市萧山区局部路网数据进行数值模拟，并基于VISSIM路网仿真验证构建的模型。结果表明：降雨对路网平均速度的影响是负面的。在交通需求较小时，降雨的负面影响几乎可以忽略：随着降雨等级提高，交通需求大的路网更容易出现过饱和，路网平均行程速度将出现陡降，交通状态迅速恶化。在选取的模拟场景下，相比于非降雨天气，小雨情景下路网平均速度下降7.03%，中雨下降14.61%，大雨下降21.34%,暴雨下降22.82%。基于VISSIM的仿真结果与模型理论值拟合度高，验证了模型的有效性。由结论可知，由于高峰时段的交通需求远大于平峰时段，因此，高峰时段的降雨会给城市路网交通状态带来更大的负面影响，更加需要交通管理部门的重视。

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基于用户均衡的双模式接驳公交一体化布局优化

陈坚, 李兆康, 周涛, 刘柯良, 孙琴梅

2023, 23(3): 56-65. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.007

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接驳公交是城市公共交通系统的重要部分，用于解决轨道交通乘客“最后一公里”出行难题。针对固定线路接驳公交中边缘地区乘客步行前往公交站时间较长的问题，提出在固定线路公交服务范围边缘处布置需求响应公交，从而实现双模式接驳公交一体化布局。为科学且人性化地划分不同模式接驳公交的服务范围，基于用户均衡理论，提出以乘客出行时间均衡为目标的双模式接驳公交一体化布局模型；为在多个达到均衡条件的布局方案中进一步挑选出最优布局方案，建立以乘客出行时间最小为目标的优化模型，并设计遗传算法求解。最后，以重庆东站站前片区为研究案例验证模型与算法的可行性与有效性，求解结果证明双模式接驳公交一体化布局可以在不增加投入车辆数的前提下相比单一固定线路运营模式降低乘客出行时间成本32%；但需求响应模式的加入也会导致公交人均能耗上升83%。

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考虑电池退化的单线路电动公交全生命周期运营规划优化策略

谢东繁, 罗钰超, 周广京, 余亚鹏, 王永兴, 赵小梅

2023, 23(3): 66-75. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.008

摘要 ( )

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为解决纯电动公交车在全生命周期内因电池容量退化而影响长期运营规划的问题，本文以公交车辆运营成本、能耗成本及电池退化成本最小为目标，构建考虑电池容量退化的纯电动公交全生命周期运营规划优化模型。模型将电动公交车队的整个使用寿命划分为多个周期，考虑电池退化成本的影响，分别优化每个周期的行车计划和配车数量，并得到每个周期内因为电池容量退化而造成的电池更换计划。针对提出的模型设计列生成算法，并选取北京市实际运营的某条公交线路进行算例分析，结果表明，与未考虑电池退化的运营规划相比，考虑电池容量退化后，充电成本和电池退化成本分别降低了6.5%和17.5%。通过影响参数的灵敏度分析，探讨模型参数对成本的影响，能够为电动公交全生命周期内的运营规划提供优化建议。

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考虑收益的航空升舱服务产品动态定价方法

赵桂红, 马晨傲, 赵巧同, 李建伏

2023, 23(3): 76-84. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.009

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为使升舱服务产品实现旅客和航空公司利益共赢，本文构建旅客与航空公司均衡效用模型，采用Veibull分布函数刻画旅客对特定价格接受概率，并将其嵌入均衡效用模型，得出旅客在不同选择概率下的升舱服务产品价格；同时，为使模型更符合实际，在模型中加入升舱服务产品的价格约束以及座位数约束，并证明在收益最大情况下，升舱服务最优价格一定在其价格约束区间内；最后，通过算例分别分析单一等级舱位升舱和多等级舱位升舱问题，得出两种情况下对不同舱位提供升舱服务产品的最优价格，以及对应动态定价策略下航空公司的收益。研究结果表明：与传统静态定价相比，若航空公司在升舱服务产品定价时考虑旅客需求效用，既能减少航空公司高端舱位的空置率，提高收益，又能使旅客以较低的价格享受升舱服务。此外，相比于单一等级升舱服务产品，多等级升舱服务产品可给航空公司带来更多收益，算例分析表明，航空公司销售两等级升舱服务产品比仅销售单一等级升舱服务产品带来的收益增加39.12%。

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货运价格转换及基于揭示偏好数据的公铁竞争模型

刘浩, 申嘉琪, 张戎, 吴昊天, 张卓玮

2023, 23(3): 85-93. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.010

摘要 ( )

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为深入推进货物运输“公转铁”，铁路运输企业需掌握竞争方式同口径可比价格，并充分理解货运方式选择行为。本文提出一种不同装载和运输方式之间的运价转换方法，解决了采用RP(Revealed Preference)数据进行离散选择建模时备选项属性数据缺失的问题。通过改进的PPS(Probability Proportionate to Size Sampling)方法，有效组合多源RP数据，构建货运方式选择行为模型。结果表明，模型能正确预测90%以上的观测值。轻货的VOT(Value of Time)相比重货更高。价格弹性的推导和计算表明，提高公路价格比降低铁路价格能使铁路分担率有更大的提升，降低当前铁路价格可以增加运输收入。当铁路价格下降到收入最大化目标的最优定价点时，不仅会带来铁路分担率、运量和收入的显著增加，还有望获得一定的碳减排效益。

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基于空间杜宾模型的城市轨道交通车站周边商业地产价格分析

杜鹏, 何思乐

2023, 23(3): 94-100. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.011

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为研究城市轨道交通车站对周边商业地产价格的影响，本文在传统特征价格模型的基础上，考虑样本间的空间依赖性，引入空间变量构建空间计量模型，对不同模型的训练拟合效果进行评估；引入车站出入口结合形式变量，与距离变量共同表示可达性，分析城市轨道交通车站可达性与商业地产价格的关系。相关模型的拟合训练及效果对比显示：空间杜宾模型拟合效果优于传统特征价格模型及其他空间计量模型；与对照组模型回归效果的准确度相比，考虑车站出入口结合形式的基本组均方误差下降21.74%，结合形式变量的引入提升了空间杜宾模型回归结果的准确性。针对北京和上海的案例分析显示，商业地产价格与出入口结合形式紧密度呈现正相关，具有对接式、贴附式和融入式结合形式的商业地产与一般式相比，价格最高分别高出51.20%、45.02%和43.10%。

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基于手机信令的城市机动化方式细分双层模型研究

郭煜东, 杨飞, 周涛, 姚振兴, 张楚良, 魏胤呈

2023, 23(3): 101-109. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.012

摘要 ( )

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针对现阶段手机信令数据难以适用城市复杂出行环境，无法有效区分密集路网下机动化出行方式，本文提出一种考虑路径精准拟合与多维时空特征的双层识别模型。在出行路径识别层面，Savitzky-Golay(S-G)滤波能有效平滑信令数据相对实际出行路径的波动，线性插值算法能弥补信令数据时空缺失。在出行方式识别层面，探究了识别路径相似度、出行时间相似度、加速度、小波速度等关键因素，利用K-临近算法识别公交、小汽车。结果表明：本文提出方法能有效细分城市密集路网环境下的公交与小汽车出行，识别准确度分别达到88.29%和82.28%。在不同出行距离、出行时段、拥挤状态、道路等级、道路类型及识别路径相似度等角度，识别效果均优于随机森林等算法。研究支撑了基于信令数据的出行特征精准挖掘，为道路规划建设，公交线网规划等提供重要基础。

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混合交通流环境下基于改进强化学习的可变限速控制策略

韩磊, 张轮, 郭为安

2023, 23(3): 110-122. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.013

摘要 ( )

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现有的可变限速(VSL)控制策略灵活性较差，响应速度较慢，对驾驶人遵从度和交通流状态预测模型的依赖性较高，且单纯依靠可变限速标志(VMS)向驾驶人发布限速值，难以在智能网联车辆(CAVS)与人工驾驶车辆(HDVS)混行的交通环境中实现较好的控制效果。对此，结合深度强化学习无需建立交通流预测模型，能自动适应复杂环境，以及CAVs可控性的优势，提出一种混合交通流环境下基于改进竞争双深度Q网络(PD3QN)的VSL控制策略，即IPD3QN-VSL。首先，将优先经验回放机制引入深度强化学习的竞争双深度Q网络(D3Q)框架中，提升网络的收敛速度和参数更新效率；并提出一种新的自适应ε-贪婪算法克服深度强化学习过程中探索与利用难以平衡的问题，实现探索效率和稳定性的提高。其次，以最小化路段内车辆总出行时间(TTS)为控制目标，将实时交通数据和上个控制周期内的限速值作为PD3QN算法的输入，构造奖励函数引导算法输出VSL控制区域内执行的动态限速值。该策略通过基础设施到车辆通信(I2V)向CAVs发布限速信息，HDVs则根据VMS上公布的限速值以及周围CAVs的行为变化做出决策。最后，在不同条件下验证IPD3QN-VSL控制策略的有效性，并与无控制情况、反馈式VSL控制和D3QN-VSL控制进行控制效果上的优劣对比。结果表明：在30%渗透率下，所提策略即可发挥显著控制性能，在稳定和波动交通需求情境中均能有效提升瓶颈区域的通行效率，缩小交通拥堵时空范围，与次优的D3QN-VSL控制相比，两种情境中的TTS分别改善了14.46%和10.36%。

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大型多环道涡轮环交车道级信号控制方法

葛慧敏, 臧文铠, 董磊, 周礼军

2023, 23(3): 123-132. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.014

摘要 ( )

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针对大型多环道环形交叉口车辆频繁换道和进出口处不同流向交通流冲突的问题，本文结合涡轮式环形交叉口在控制车辆换道方面的独特优势，提出车道级左转两步信号控制方法。首先，通过对第1和第2停车线的车辆到达一驶离曲线分析，建立以车辆平均延误最小为目标，信号周期、饱和度及绿灯时长等为约束的信号配时模型。其次，通过建模分析不同控制方法、不同车道数和中心岛半径对车辆平均延误的影响。结果表明：车道级左转两步信号控制方法相较于传统左转两步信号控制方法，延误水平更低，平均可降低6.13S;随着车道数和交通量的增加，本文提出方法的车辆平均延误增长幅度和速度均较低；中心岛半径越大，车辆平均延误越大，但增加幅度较小。最后，以镇江市梦溪广场无控制大型多环道环形交叉口为例，VISSIM仿真表明：本文所提出的信号控制方法相较于传统左转两步信号控制方法，车辆平均延误降低8.91%，停车率降低6.85%。该信号控制方法结合涡轮式环形交叉口可有效改善大型多环道环形交叉口交通安全及通行效率。

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弯道路侧标志梯度提示策略研究

付锐, 许清津, 葛振振, 陈桃, 吴付威, 袁伟

2023, 23(3): 133-144. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.015

摘要 ( )

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弯道易造成车辆速度控制不当而成为事故多发路段。为改善弯道安全，本文针对弯道路侧警示标志的布设展开研究，制定弯道路侧安全警示标志梯度提示策略，依托高保真模拟驾驶实验平台，建立山区弯道虚拟场景，选取急弯标志、限速标志(Speed Limit Sign,SLS)及可变信息板(Variable Message Sign,VMS)作为警示标志，在弯道对传统提示策略（急弯标志）、二级梯度提示策略（急弯标志和SLS)和三级梯度提示策略（急弯标志、SLS及VMS)开展实验，获取33名被试驾驶人的车辆运动、眼动数据和主观问卷。选择平均速度、纵向加速度、速度遵从率、标志单次注视时长、标志注视提前距离、反应时间以及主观评价等参数作为评价指标，利用单因素方差分析方法和事后测试，对比不同提示策略对驾驶人的作用效果。研究结果表明：相比传统策略，梯度提示策略能有效提高驾驶人注意力，减小对警示标志的视认距离和反应时间，帮助驾驶人在进入弯道前提前完成减速，并在弯道稳定保持低速行驶。本文研究可为弯道路侧安全警示标志连续布设提供依据。

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基于数据驱动的高速列车速度复合控制研究

侯涛, 唐丽, 牛宏侠

2023, 23(3): 145-152. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.016

摘要 ( )

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针对高速列车在外部千扰下的速度控制问题，本文提出基于Koopman算子的高速列车高维线性模型的建模方法，并设计一种结合扩张状态观测器(ESO)与基于K0 opman算子的模型预测控制(K-MPC)的复合控制器(ESO-K-MPC)。利用扩展动态模式分解算法来近似无限维线性Koopman算子，建立具有动态非线性特性的高速列车动力学高维线性模型；引入模型预测控制，设计扩张状态观测器，对系统总扰动进行估计与补偿，构建基于EO-K-MPC的高速列车速度控制系统，再设计控制器与控制算法；结合CRH3列车参数和郑西高铁华山北站一西安北站实际线路数据，分别在没有扰动和白噪声千扰下对设计的控制方法与算法进行仿真研究。仿真结果表明：基于Koopman的高速列车建模对位移与速度的预测精度相比于线性状态空间模型分别提高了83.86%与87.40%ESO-K-MPC可以准确估计与补偿高速列车运行中受到的千扰，控制输出曲线与期望曲线几乎重叠，实现了列车运行期望曲线的高精度跟踪。

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基于集成学习和居民属性数据的出行方式预测模型

苏跃江, 温惠英, 袁敏贤, 吴德馨, 漆巍巍

2023, 23(3): 153-160. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.017

摘要 ( )

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传统的效用理论模型以整体效用最大化为目标，忽略了影响居民出行方式选择肢间可能存在相关性以及部分效用相互补偿性。基于集成学习的居民出行方式预测模型可以有效表达出行效用的个体偏好、差异性和补偿性，解决了不同出行特征影响因素对于不同人群有不同效用表征问题。本文依托大样本居民属性数据，针对不同个体对不同影响因素的感知差异，结合居民出行调查的个人属性、出行属性及环境属性等相关影响因素进行综合分析，构建个体级居民的出行特征向量；研究构建基于集成学习方法的居民出行方式预测模型；以广州市为例进行实证分析，通过准确率、精确率、召回率和F1值这4个指标，对模型预测结果进行综合评价；针对部分出行属性相似导致细分的出行方式判别精度不高，按照大类方式、慢行交通、公共交通、个体机动化交通这4个类别构建层次化LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)模型，并对GBDT(GradientBoosting Decision Tree)Random Forest、LightGBM、层次化LightGBM这4个模型预测结果进行综合对比。分析结果表明：LightGBM模型预测慢行交通、公共交通、个体机动化等三大类出行方式的平均准确率约为87%，其中慢行交通方式预测准确率最高，为92%；预测精细化出行方式平均准确率约为78%，其中步行方式预测准确率最高，为89%；LightGBM模型适用于城市级的居民出行方式预测，是一种有效的居民出行方式选择的预测方法。

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危险货物道路运输车辆驾驶人风险倾向性分类研究

李思贤, 邢增勇, 钱大琳, 李鹏程, 袁梦

2023, 23(3): 161-173. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.018

摘要 ( )

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为加强危险货物道路运输安全风险源头管控，本文充分挖掘轨迹大数据和动态监控数据等多源异构行车数据，研究危险货物道路运输车辆（危货车）驾驶人风险倾向性分类。基于广泛可用的GPS轨迹数据所蕴含的驾驶行为模式和运行环境特性，引入时变随机波动率的概念，提取5种速度波动性指标，构建表征驾驶风格的属性特征集，加之行为抑制控制力、认知抑制控制力和生理负荷特征，共同组建危货车驾驶人风险倾向属性指标体系；利用CC赋权法计算各指标客观权重，并基于多准则妥协解排序算法(VIse Kriterijumski Optimizacioni Racun,.VIKOR)对危货车驾驶人的属性进行评分；建立基于K-medoids聚类算法的危货车驾驶人风险倾向性分类模型。结果表明：运用分类模型，本文将危货车驾驶人分为4类。其中，驾驶风格激进加行为抑制控制力薄弱型驾驶人面对拥堵路段和恶劣天气时表现出更大的速度波动和更多的车辆控制报警；认知抑制控制力薄弱型驾驶人分心次数更多，愿意将更多的注意力分配给分心对象，且更频繁地在分心对象和前方路况间进行注意力转移；易疲劳型驾驶人表现出更多的疲劳报警和超时驾驶报警，驾驶人承受更大的生理负荷。研究成果可以为危货车驾驶人主要风险倾向类型识别和风险评估提供理论依据。

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面向动态交通流的高速公路事故风险模型空间移植研究

杨洋, 贺昆, 王云鹏, 陈垚, 袁振洲

2023, 23(3): 174-186. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.019

摘要 ( )

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本文旨在探究不同尺度数据集对高速公路实时事故风险建模的影响，并实现不同数据特征路段间事故风险模型的空间移植。首先，提取不同特征路段检测器信息，以动态交通流匹配事故数据构建多尺度数据集：高精度数据集、小样本数据集、低精度数据集以及同尺度条件下（同为高精度大样本量)的空间差异数据集；进而，通过贝叶斯Logistic回归量化不同样本量对事故风险模型预测性能的影响；分别采用统计学和机器学习手段建模分析高精度和低精度数据集；最后，基于贝叶斯更新方法建立实时事故风险移植模型，对高速公路实时事故风险预测模型进行空间移植，并验证其可靠性。结果显示：贝叶斯Logistic回归的性能随着样本量增大而有所提升；高精度数据条件下，贝叶斯Logistic回归和RF-SVM(Random Forest-Support Vector Machine)模型的AUC(Area Under Curve)值比低精度条件下分别高出0.092和0.037；在不同数据精度的空间移植中，贝叶斯更新方法可令低精度路段模型的AUC值从0.645提至0.714，在相同数据尺度的空间移植中，该方法可将被更新路段模型的AUC值从0.737提至0.751。结论表明：高样本量路段的模型虽然具备较高的分类准确度，但无法稳定地提升模型的预测性能，而高精度数据路段的模型可获得更高的分类准确度和预测精度；统计学方法在模型解释层面更具优势，机器学习手段在低精度数据路段下的预测性能更好；贝叶斯更新模型能够在一定程度提升空间移植效果。

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建成环境对轨道交通客流非线性影响的空间特征

贺鹏, 李雯茜, 李妍, 许奇

2023, 23(3): 187-194. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.020

摘要 ( )

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机器学习模型是研究建成环境对城市轨道交通车站客流影响的非线性方法，但既有的解释工具对该类模型结果空间特征的分析仍不够充分。基于多源位置大数据提出城市轨道交通建成环境的多维度指标及其计算方法，采用极限梯度提升决策树和局部回归分析技术，构建样本的K指标以分析建成环境对客流菲线性影响的空间特征。针对北京地铁的案例研究表明：建成环境对城市轨道交通车站出站客流的非线性影响差异显著，就业密度、公共交通可达性和用地混合度等排序前三的解释变量的重要度高达42.51%。这3个解释变量的K指标空间分布呈现显著的空间异质性，表明客流对建成环境的依赖关系具有空间非平稳性。上述建成环境对客流非线性影响的空间效应说明：城市轨道交通车站周边用地开发不仅宜采取因地制宜的差异化发展策略，而且还需合理确定不同区域车站资源开发配置的下限值，激活建成环境因素的阈值效应以改善客流效果。

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基于灵活编组的市域快轨时刻表优化方法研究

邰国璇, 黄友能, 李春驰, 王悉

2023, 23(3): 195-203. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.021

摘要 ( )

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市域快轨因具有线路里程长、运营公交化的特点，其通勤客流需求普遍存在时空分布不均衡现象。为克服周期时刻表与固定编组运营模式带来的高峰期运能紧张，平峰期运能浪费的问题，本文提出一种基于灵活编组的市域快轨时刻表优化方法。首先，详细描述了灵活编组模式下的列车运行场景。然后，以各车站的列车到发时刻与包含线路各区段列车编组类型的灵活编组方案为决策变量，以极小化乘客平均等待时间与车辆走行公里数为优化目标，构建基于灵活编组的市域快轨时刻表优化模型，并设计一种三阶段模型求解算法。最后，以某条市域快轨线路的实际数据为例进行案例分析，计算结果表明，相较于常规周期时刻表与固定编组运营模式，基于灵活编组的市域快轨列车时刻表能够减少14.80%的乘客平均等待时间以及41.09%的车辆走行公里数，是一种应对市域快轨非均衡客流需求的有效运营策略，从而验证了本文所提模型与算法的有效性。

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冷链零担物流前端集货至末端配送全链条优化模型

谢如鹤, 何佳雯, 邹毅峰, 李庆庭, 刘子玲, 廖晶

2023, 23(3): 204-213. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.022

摘要 ( )

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针对冷链零担物流两端作业复杂、环节衔接不畅、冷链流通率低等问题，本文建立两阶段优化模型，第1阶段构建最低平均离散度模型寻找最优集货点，第2阶段构建干线冷链运输至末端冷链配送全链条总成本最低的路径优化模型。结合Z公司算例，运用K-means聚类算法与遗传算法进行仿真求解，验证模型的有效性。实验结果得到的最优集货点使集货平均离散度降低了18.8%,供应商相对于集货点分布更加聚集，从而提高前端集货效率；优化后的配送方案时间窗惩罚成本为0，有助于提高客户满意度；4种运输情景中，采取全程冷链的总成本最低，相比全程常温总成本降低了69.4%。结果表明，根据前端供应商的位置与集货量科学选择集货点，且全程保持适宜的冷链条件可有效优化物流企业冷链零担物流的全链条成本。

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基于组合优化的飞机定检任务调度优化方法研究

胡小兵, 赵宇勃, 王瑞昕, 吴志冬, 曾志鸿

2023, 23(3): 214-222. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.023

摘要 ( )

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针对飞机定检任务调度问题(Aircraft Regular Check Task Scheduling Problem,ARCTSP),以最小化每日不同类型资源使用量的实际值与期望值的差值为目标，本文为其建立一套用于调度优化的数学模型，提出基于串行调度的启发式算法。该启发式算法，通过建立任务调度备选集、设计任务优先级规则来确定任务调度的先后顺序，满足复杂的约束条件；使用设置的贪心策略调度任务，提高搜索效率，两者结合来切实实现优化目标。此外，基于ARCTSP的数学描述，还为其提出一种整数线性规划模型(Integer Linear Programming,ILP),并对其进行求解。使用实际生产中的飞机定检维修真实数据作为实验对象测试算法，实验结果验证了算法的有效性，相较于现行的实际应用的调度方法，所提算法对所消耗的不同种人力资源的求解质量的提升均在64.55%以上。

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基于改进分支定价算法的器具取配送运输问题研究

温斌宾, 何世伟, 迟居尚, 金福才

2023, 23(3): 223-234. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.024 1

摘要 ( )

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为解决物流集装单元化背景下器具运输成本高且灵活性差问题，本文提出集装器具循环调拨与回收的运输方式，在此运输方式下的器具运输问题属于供需未匹配与需求可拆分的取送货车辆路径问题(USDSPDVRP)。为在准确描述问题的基础上使模型易于求解，提出两阶段建模思路，设计解决USDSPDVRP模型的改进分支定价算法，通过Dantzig-Wolfe分解将模型分解为选择运输方案使用数量的限制主问题与根据主问题结果生成新运输方案的子问题，并设计相适应的路径缩减策略改进算法，实现高效求解复杂子问题的目的。算例结果表明，提出的改进分支定价算法相比Gurobi求解器，求解时间平均减少了83.9%，求得的可行解与精确解目标值间隔平均为2.8%。并对比分析了循环运输与直达运输的运输效益指标，证明了循环调拨与回收的运输方式能够有效减少运输总费用和车辆使用数，提高车辆满载率。

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考虑退订费的远洋集装箱班轮舱位分配优化

杨华龙, 王豪, 邢玉伟

2023, 23(3): 235-242. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.025

摘要 ( )

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为解决客户在线订舱退订概率较高情形下的远洋集装箱班轮舱位分配问题，本文提出一种按有无退订费的两类即期市场客户新划分方式，依据不同时段市场运价指数及其变差系数，设计两类即期市场客户退订概率预测方法，结合货物未出现概率，以船公司收益最大化为目标，建立两阶段舱位分配及即期市场定价的非线性规划模型，以东方海外船公司Paclflc China North1(PCN1)航线为算例，对模型进行分析验证。结果显示：相较于没有退订费，收取退订费的远洋集装箱班轮舱位分配可以提高船公司收益10%以上，船公司设置的长期合同客户置信参数存在一个合理的取值，即期市场客户运价敏感系数增大将导致船公司总收益下降，退订费与船公司即期市场收益呈近以线性关系。研究结论可为船公司班轮运输舱位分配与定价决策提供有益的参考。

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不确定条件下考虑横纵联盟策略的船期协调研究

赵旭, 陈家钦, 黄瑞

2023, 23(3): 243-252. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.026

摘要 ( )

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为探究港口与航运公司及港口间形成横纵向联盟时，集装箱船船期计划与港航双方收益间的关系，结合船舶在港时间不确定因素，考虑某一航运公司多条航线经挂靠港的船期协调优化问题。以航运公司和港方收益最大化为双目标，构建港口横纵向联盟下集装箱船船期协调的混合整数非线性规划模型，并设计改进的带有精英策略的非支配排序遗传算法(SGA-Ⅱ)进行求解。以高丽海运公司多条航线挂靠上海港、舟山港和南通港为例，在不同情形下进行模拟验证。结果表明：与不考虑港口间联盟相比，港口横纵向联盟下航运公司收益增加62%，港方收益增加25.9%,航运公司、计划港和合作港在联盟下均获益；不同航线数或到离港时间情形下，模型仍可获得稳定的船期计划。研究表明，该模型和算法可为航运公司和港口方在不同情形下做出合理船期计划提供参考。

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原油接卸港区单线航道避让区选址与规模仿真研究

封学军, 王苏阳, 许博, 张艳, 黄建梁, 顾卫华

2023, 23(3): 253-264. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.027

摘要 ( )

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影响我国原油接卸港区通过能力的瓶颈正从泊位数量不足向航道通过能力制约转移，尤以大型油轮需要乘潮进港的单线航道为甚。本文以尚未被深入讨论过的原油接卸港区长距离单线航道建设港湾式避让区的选址和规模为研究对象，在对避让区尺度表征的基础上，采用离散事件系统仿真方法，选择Python编程语言构建仿真平台；以日照实华原油接卸港区(Rizhao ShihuaOil Terminal,RSOT)为案例，精细化设计相关作业模块，特别是潮汐和白天作业等混合时间窗口约束，通过求解港区服务台的服务时间和条件，分析避让区的选址、规模以及海事规则对于航道通过能力及服务水平等的影响，以明晰航道避让区的作用机制及机理。结果表明：“价值优先”的海事调度规则相较于传统的“先到先得”规则在一定程度上能提升港区的通过能力，最大通过能力提升可达2.35%；港湾式避让区的规模和选址与港区的最大通过能力分别呈正相关和部分相关；受限于原油港区特殊的安全规则，案例中，港湾式避让区选址越靠近港池侧，港区通过能力的提升越显著，与锚地侧相比，最大通过能力提升可达7.56%，且规模为仅能容纳1艘油轮时，最大通过能力即可达到拓宽为双向航道时的91.54%，表现出良好的经济性。

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级联失效下海港一陆港集装箱运输网络鲁棒性分析

许波桅, 唐灿璇, 李军军

2023, 23(3): 265-279. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.028

摘要 ( )

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当海港受到攻击而失效时，由于港口间的连通关系，会在海港一陆港集装箱运输网络中产生级联失效效应，进而扩散到整个网络中。为此，本文研究海港一陆港集装箱运输网络级联失效下的鲁棒性，设计海港节点与陆港节点的不同状态指标，根据节点失效传播能力与节点间引力模型建立失效节点负载转移方程，构建海港一陆港集装箱运输网络级联失效模型和鲁棒性评估指标，探讨邻居节点失效传播能力阈值、节点冗余量、跳港比例、海港合作陆港数量变化，以及不同节点攻击方式对网络鲁棒性的影响，同时，探究在海港失效后，其竞争港口的业务量变化。结果表明，在增强鲁棒性能方面，节，点失效传播能力阈值与跳港比例存在最优取值区间；在一定范围内提高节，点的容差参数有助于降低网络级联失效的影响：同时，海港所合作的陆港重叠范围不应过高；竞争港口会瓜分一部分失效海港的业务份额，其业务份额与两港口之间的距离和竞争港口的作业能力相关。

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复杂环境下工程建设项目应急物流选址一路径问题研究

张锦, 朱红星, 申皓, 李国旗

2023, 23(3): 280-289. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.029

摘要 ( )

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在复杂环境工程建设项目中，应急物资保障是灾后应急救援的关键。本文针对应急物流中心选址一路径规划问题，综合考虑需求不确定、拥堵时间不确定、最大救援时间要求、多车型情形等因素，采用三角模糊数刻画不确定参数，构建基于多场景的两阶段模糊非线性选址一路径模型。通过模型整合、线性化处理和去模糊化处理，得到单目标确定性模型，并采用Gur0bi求解器进行求解。以西部高原山区某超大型铁路建设项目为例，通过模型对比和灵敏度分析，验证模型的有效性和适用性。实例结果表明：随着选址数量的增加，仓储成本提高5.9%，5个场景的响应时间平均缩短15.2%，最大响应时间缩短7.8%；相较于期望值模型，本文所建模型在仓储成本和应急响应时间方面更优；仓储成本与需求水平线性相关，而最大响应时间受到需求水平和拥堵时间的共同影响。本文建立的模型可以科学选取应急设施位置并制定应急救援路径，减少应急救援的响应时间和仓储成本，为复杂艰险地区工程建设项目应急物资调度提供决策支待。

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复杂山区工程建设物资运输无人机巡航模型构建与实证研究

康柳江, 李浩, 孙会君, 吴建军

2023, 23(3): 290-299. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.030

摘要 ( )

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基于某复杂山区YA-LZ段的铁路工程建设物资运输计划，本文研究无人机巡航规划及机队管理问题。首先，考虑无人机飞行高度限制和山区飞行轨迹，提出近似飞行距离算法计算山区无人机实际飞行距离。其次，通过建立以无人机基地建设成本、无人机固定成本与巡航成本最小化为目标的复杂艰险山区无人机巡航优化模型，决策无人机基地坐标、巡航范围以及机队配置需求。针对模型的非线性特点，设计自适应聚类一空间移动算法，通过有限次迭代快速划分巡航范围，进而搜索全局最优的无人机基地坐标，并计算最小机队配置需求。最后，将无人机巡航模型与自适应聚类一空间移动算法应用于YA-L乙段物资运输路线案例。通过与传统算法比较发现，计算结果可降低约20%的巡航成本。

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城市交通拥塞因子时空变化特征及源解析研究

赵雪亭, 胡立伟

2023, 23(3): 300-310. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.031

摘要 ( )

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交通拥塞因子是造成“点-线-面”三级城市交通拥塞效应的重要源。为深入探究城市交通拥塞因子的时空变化特征和影响程度，本文引入用于地质和生态风险评价的相关方法。首先，基于“源-路径-目标”模型，综合考虑城市交通拥塞多变综合复杂性，深入剖析建立城市交通拥塞评价影响指标体系；其次，采用Mann-Kendall 趋势检验法评估不同交通拥塞因子的时空变化趋势和突变点，利用小波分析探究周期性变化规律；改进内梅罗污染指数法对交通拥塞因子的特征及风险程度进行评估；最后，采用person相关性分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析其主要来源，评估结果的不确定性。结果表明：超车、违反交通规则、随意变换车道、停车、违法违规占用道路、不良天气状况、突发交通事故7个因子的大小变化较为明显，变异系数均超过40%；城市交通拥塞程度因子Ʃ18Bi在1月份的早、午、晚高峰最大(11.23)，3月份达到最低(8.12)。城市交通拥塞整体呈现晚高峰＞早高峰＞中高峰的时间变化特征，且存在8a(第一主周期)和4a(第二主周期)2个周期时间变化。内梅罗污染指数法得到的结果以中等及以上程度交通拥塞为主。研究结果可为城市交通拥塞节点治理提供科学依据。

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重载自动驾驶机车长大下坡空电联合制动运用研究

姜正, 王瑞, 杜海宾, 于健, 陈雪

2023, 23(3): 311-318. DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.03.032

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重载货运列车的开行促进了铁路运输运量的增长，而如何确保重载货运列车在长大下坡道的运行安全，特别是在连续长大下坡道的运行安全成为备受关注的焦点。本文以自动驾驶系统控制的XD2重载机车在长大下坡道运行时的速度控制作为研究中心，经过理论计算推演和实际线路运行测试，针对不同线路场景提出重载机车自动驾驶系统长大下坡运行时以列车空气制动运用为主，机车动力制动（电制动）运用为辅的空电联合控速降速运用控制策略。采用该控制策略的XD2重载自动驾驶机车（平均牵引吨位大于3900），在跨越秦岭地区的西康铁路线路1年多近4万k的良好运用测试效果表明，该控制策略的应用有效保证了自动驾驶模式下重载列车在长大下坡道的运行稳定和运输安全，同时为机车司机提供了有效的空气制动操控指导。

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