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2023年, 第23卷, 第4期
刊出日期：2023-08-25 上一期    下一期
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低碳交通论坛
智能交通系统与信息技术
系统工程理论与方法
工程应用与案例分析


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低碳交通论坛

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城市公共客运交通碳排放及其大气环境影响的实证研究 陈丹, 于慧, 汤程, 陈志雄, 汤淼 2023, 23(4): 1-10.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.001 摘要 ( )   PDF(1881KB) ( )   为促进交通运输结构优化调整，助力绿色低碳交通高质量发展，本文开展了城市公共客运交通CO2排放及大气环境影响中长期预测的实证研究。针对全国范围公共客运交通不同运输方式CO2排放及环境影响的中长期预测方法不清和数据积累不全的问题，构建公共客运交通CO2排放微观测算模型；综合考虑旅客周转量中长期增长趋势与交通运输行为微观特征，提出基于动态线性增长模型的公共客运交通CO2排放中长期预测方法；构建基于线性气候响应的大气环境模型交通CO2排放环境影响预测模型，实现宏观层面全国客运交通CO2排放大气环境影响的中长期预测。选取城市公共客运交通中的城市轨道交通、传统/新能源巡游出租车、传统/新能源公共汽电车，以及城际长途客运交通中的铁路和民航等几种主要公共客运交通运输方式，对本文所提方法进行实例验证。结果表明，未来10年我国公共客运交通CO2排放量总体呈上升趋势，民航CO2排放的体量最大，其排放占比将达到71.72%；公共客运交通CO2排放对环境影响呈逐年快速增长趋势，民航对环境影响最大，占比高达69.26%，城市轨道交通的环境影响最小，占比仅为1.35%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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网约车与公共交通替代关系及其减排潜力研究 吕莹, 贺露露, 孙会君, 许广曈 2023, 23(4): 11-23.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.002 摘要 ( )   PDF(3983KB) ( )   作为广泛盛行的出行模式，网约车在一定程度上改变了人们的出行选择，使一部分原本乘坐公共交通的乘客转向选择网约车，由此造成的网约车与公共交通的替代关系对城市交通碳排放产生一定影响，有必要进行深入研究。本文使用成都市网约车订单数据，基于效用函数比较推断网约车是否有机会被公共交通替代，从OD(Origin Destination)层面分析公共交通可替代和不可替代两类出行的特征，以及城市公共交通系统的减排潜力。研究结果表明：在所有的网约车订单中，与公共交通存在潜在替代关系的占比为54.16%；出行时间和出行费用是影响乘客选择的主要因素。当公共交通出行方案为地铁单独出行或地铁行程距离占比较高时，更有可能表现为网约车与公共交通存在潜在替代关系。若公共交通有机会替代部分网约车出行，将会导致约45.59%的碳排放削减；减排量和减排潜力较大时段和区域分别是10:00-17:00以及城市中心和地铁沿线附近区域。本文研究可为政府相关部门通过实施有效手段，提升公共交通的服务水平和利用效率，进而减少城市交通系统碳排放提供决策支持。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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公铁联运下我国中西部地区低碳运输实证研究 王超, 怀旭, 伍佳妮 2023, 23(4): 24-33.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.003 摘要 ( )   PDF(1825KB) ( )   现代化综合运输体系的构建对高效和绿色提出了新要求。本文选取我国中西部地区公铁联运为研究对象，采用熵权-TOPSIS方法求出枢纽城市物流网点集装箱货运需求量，构建运输成本和碳排放量最小的双目标公铁联运优化模型，并模拟与中西部地区公铁联运相关的4种情景进行求解，通过敏感性分析探讨公路单位运价、碳排放强度和碳税税率对低碳运输的影响。结果表明：与公路单一运输方式相比，采用公铁联运可以实现低碳化和低成本运输；运输成本和碳排放量随着铁路货运规模的增加而降低；灵活性强的公路运输仍然是主要的运输方式；相比于降低公路单位运价，政府应制定相应的铁路运价优惠政策，促使企业优先选择铁路运输；鼓励使用新能源物流配送车，降低公路碳排放强度，减少碳排放量；政府部门应因地制宜调整合理的碳税税率，促进运输的低碳化转型。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑碳排放的长三角港口群动态效率测度 郑琰, 巴文婷, 肖玉杰 2023, 23(4): 34-46.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.004 摘要 ( )   PDF(1860KB) ( )   为探究考虑碳排放的港口动静态效率及主要影响因素，探寻兼顾节能减排与港口自身发展的有效途径，本文采用基于松弛变量的三阶段SBM-DEA(Slack-based Measurement Model-Data envelopment Analysis)模型与方向距离函数，构建考虑非期望产出的港口动态效率测度模型；应用面板引力模型，剥离环境因素与随机噪声的影响；结合改进的Malmquist指数，根据港口投入、产出要素距前沿面映射点的相对距离计算考虑非期望产出的全要素生产率及其分解项；最后，选取长三角港口群2008—2020年16个主要港口的面板数据进行实证研究。结果表明：港口之间的效率存在明显差异，第3阶段较第1阶段效率均值提升3.474个百分点；多数港口投入指标增加，但产出指标未按同比例增长，这是因为非期望产出指标港口碳排放量逐年增长；货物运输水平增长1个百分点，港口整体泊位数、码头长度和万吨级泊位数冗余分别对应减少 0.4192、0.0436 和0.3862个百分点；考虑碳排放后港口群第3阶段效率均值下降0.062，效率值低的港口受碳排放的抑制作用较为显著；从动态变化角度来看，长三角港口群全要素生产率整体增长1.400个百分点，技术效率与纯技术效率的提升是促进港口发展的重要因素；碳排放产出会对技术进步指数、纯技术效率变动指数和ML指数产生不利影响，对港口结构加以优化及实施低碳发展战略有助于促进港口综合动态效率的提高。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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公路商品车运价测算及考虑燃油价格变动的铁路竞争力分析 申嘉琪, 刘浩, 张戎 2023, 23(4): 47-54.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.005 摘要 ( )   PDF(1365KB) ( )   运输结构调整和节能减排均要求促进商品车运输“公转铁”。本文提出一套测算公路商品车运输成本和价格的方法，解决传统方法未考虑回程空载和准确度不足的问题；利用有效设计技术高效采集商品车托运人的非集计货运方式选择行为数据，构建基于多项Logit和混合Logit的商品车运输公铁竞争力模型；整合公路商品车运输成本和价格测算方法以及商品车公铁竞争力模型，推导铁路市场份额对燃油价格的弹性表达式，比较分析燃油价格变化对不同 OD (Origin Destination)铁路运输竞争力的影响。结果表明：本文提出的公路商品车运输成本和价格测算方法可满足实际使用要求；所构建的货运方式选择行为模型拟合精度较优，商品车的货运时间价值随运输距离增加而降低；当燃油价格上涨20%时，铁路中长距离与长距离运输市场份额均增加30%以上，而短距离市场份额仅增加0.01%；运输距离越长且OD间商品车运输需求越不均衡时，铁路运输市场份额的燃油价格弹性越大。此外，与燃油价格上涨1%相比，40元·t-1的CO2碳税税率对“公转铁”的促进作用较弱。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于双层规划的氢能重卡车队替换研究 王直欢, 张文 2023, 23(4): 55-60.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.006 摘要 ( )   PDF(1463KB) ( )   重型卡车(重卡)氢能替换是达成道路交通双碳目标的重要途径。政府如何制定合理政策促进企业加速氢能置换，以及企业如何选择最优氢能车队替换策略是两个亟需解决的问题。为此，本文综合考虑降碳目标、企业成本、政府政策等因素，将政府设为上层决策者，以最小化碳排放量为目标；将企业设为下层决策者，以最小化车队总成本为目标，建立混合整数双层规划模型。并以某一运输企业为例，构建规划期为5年，车队规模为50辆的算例，使用列和约束生成算法及 Gurobi 求解器进行计算，求解出算例的政府最优年度碳排放上限及企业车队最优替换策略。同时，对排放税、排放补贴、购置补贴等参数进行敏感性分析，结果表明，排放税存在最小阈值，是否达到该阈值是影响企业决定是否换车的主要因素，在此基础上设置排放补贴可进一步促进企业增加换车数量。此外，根据不同政府预算适当调整购置补贴力度可增加企业换车比例。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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湖南省交通运输领域碳排放达峰路径研究 方涵潇, 刘灿, 蒋康, 肖怀宪, 唐运 2023, 23(4): 61-69.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.007 摘要 ( )   PDF(1727KB) ( )   交通运输是当今世界经济发展的重要组成部分，但也是产生大量碳排放的主要行业之一。本文以2021年为基准年，设置参考情景、低碳情景和强化低碳情景，通过LEAP (Long-Range Energy Alternatives Planning System) 模型对2022—2035年湖南省交通运输领域碳排放量进行预测分析。结果表明：参考情景下，湖南省交通运输领域碳排放量高速增长，2035 年排放量达5724.78万t，预测期内未出现峰值；低碳情景和强化低碳情景下，湖南省交通运输领域碳排放预计分别于2033年、2029年达到峰值，峰值量约为4481.44万t、4257.95万t。预测期内，能源消费量仅在强化低碳情景下达峰，于2030年达到2162.24万t标准煤的能源消费峰值。最后，基于减排潜力分析提出湖南省交通运输领域绿色低碳发展的3个主要建议：建议采取强化低碳情景下的强化节能减排措施，尽早实现碳达峰；社会车辆是减排关键子领域，建议推广新能源的同时构建清洁电网，实现减排效益最大化；公路货运是减排重要抓手，调整运输结构和降低重型货车的碳排放是减少公路货运排放的主要措施。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

智能交通系统与信息技术

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基于深度学习与多级匹配机制的港区人员轨迹提取 陈信强, 王美琳, 李朝锋, 杨洋, 梅骁峻, 周亚民 2023, 23(4): 70-79.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.008 摘要 ( )   PDF(2648KB) ( )   针对港口环境空间布局复杂，集装箱堆场、起重机械、装卸运输设备等复杂背景干扰下港区工作人员难以被准确跟踪的问题，本文面向港口监控视频提出一种基于 Faster-RCNN(Faster Region Convolutional Neural Networks) 检 测 算 法 和 改 进 Deep SORT(Deep Simple Online and Realtime Tracking)跟踪算法的港区工作人员轨迹提取框架(FRIMDS)。本框架加入自适应高斯降噪和直方图均衡化算法，融合图像增强技术和行人重识别网络(Person Re-identification，ReID)提取港航图像特征信息，以提高港区工作人员轨迹提取的快速性和准确度。通过前置特征提取网络、候选区域建议网络、感兴趣区域池化和全连接层联合输出港区工作人员图像序列检测结果，采用级联匹配和匈牙利算法匹配港区工作人员位置信息，最后利用卡尔曼滤波预测得到港区工作人员运动轨迹。结果显示，本文所提方法在各典型港口场景中面对不同光照变化、低能见度、阴影干扰等挑战均表现出良好的性能，EIDF1 、EIDR 、ERCLL 、EMOTA 指标平均值分别为98％、97％、97％、95％。结论表明，本文提出的FRIMDS框架具有一定的精确性和稳定性，可为自动化码头安全监管提供技术支撑。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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混合示教长短时记忆网络的车辆轨迹预测研究 方华珍, 刘立, 肖小凤, 顾青, 孟宇 2023, 23(4): 80-87.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.009 摘要 ( )   PDF(2292KB) ( )   为实现智能网联车对周围车辆运行轨迹准确地长时预测，本文提出一种混合示教解码的长短时记忆网络的车辆轨迹预测方法。首先，通过特征筛选和历史轨迹序列标注建立轨迹预测数据集；其次，构建长短时记忆网络的编码器-解码器模型，编码器将自车和周围车辆历史轨迹及道路环境信息编码为上下文向量，解码器采用混合示教的模式将上下文向量解码动态解码为未来轨迹；最后，采用真实道路数据集NGSIM US101和I-80路段验证模型的可行性。多组对比分析实验结果表明：本文所提方法在长时域预测的终点位移误差指标上的有效性和优越性，5 s的终点位移误差在2.7 m以内；并且模型在稀疏采样后的数据集上达到更高的预测准确率，5 s的位移误差在1.3 m以内。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向客货分离交叉口的网联货车队列车速引导与信号优先组合优化 高云峰, 席建伟, 孙科 2023, 23(4): 88-101.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.010 摘要 ( )   PDF(2522KB) ( )   相比于小汽车，货车的刹车距离更长，启动损失更大。采取路段车速引导和下游交叉口信号优先控制均有利于提高疏港道路上货车流的通行效率和安全性。为了降低货车车辆的停车延误和尾气排放，本文以网联无人驾驶货车车队为研究对象，提出一种车速引导与信号优先控制的联合优化方法，综合发挥车速引导策略和信号优先策略的作用。首先，详细分析了网联无人驾驶货车车队在货车道内的运行状态；然后，以货车车速、加速度、决策点位置以及优先相位绿灯时间为决策变量，以货车停车延误、尾气排放量和受影响相位内社会车辆的延误变化量等为优化目标，构建疏港道路货车队列在路段和下游信号控制交叉口处的跟车行为优化模型，实现货车车队安全和快速地通过交叉口；最后，编写遗传算法程序求解和验证模型，得出不同到达时刻以及不同绿灯时长下模型的优化结果。结果表明，网联货车队列的运行延误大幅降低，受影响相位的社会车辆的延误也均在合理区间内。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑车辆历史状态数据的加速车道汇入策略研究 郭应时, 谷梦路, 王畅, 苏彦奇, 付锐, 袁伟 2023, 23(4): 102-110.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.011 摘要 ( )   PDF(2230KB) ( )   为研究汇入场景中车辆历史状态数据对高速公路加速车道汇入车辆汇入决策行为的影响，本文结合GentleBoost (Gentle adaptive Boosting)集成学习算法框架，提出考虑历史时间窗口的加速车道汇入决策模型。首先，使用高精度摄像头和毫米波雷达组成路侧数据采集平台，采集国内典型高速公路加速车道车辆汇入行为数据。其次，搭建汇入决策模型，基于汇入场景车辆当前时刻状态信息和历史状态信息，考虑剩余加速车道长度的影响，建立GentleBoost汇入决策模型。最后，通过SUMO (Simulation of Urban Mobility)仿真平台和MATLAB算法控制平台搭建智能网联高速公路加速车道汇入仿真测试环境，测试不同主线交通流密度下的汇入决策效果。研究结果表明，随着车辆历史状态数据时间窗口的增大，汇入决策模型的准确率先增大后趋于稳定。在考虑汇入场景车辆历史状态信息的时间窗口为1.7 s时，GentleBoost模型得到了最大的汇入决策识别准确率，其中识别“汇入”事件的准确率为98.9%，识别“不汇入”事件的准确率为97.4%。微观仿真结果表明，相比SUMO中的LC2013换道模型，考虑车辆历史状态信息的GentleBoost汇入决策模型获得了更高的汇入成功率和更大的通过平均速度。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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城市路网交通信号分层分布式控制优化方法 黄玮, 胡晶, 黄国煜, 周少锐 2023, 23(4): 111-123.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.012 摘要 ( )   PDF(3050KB) ( )   合理的路网信号控制结构对提高城市交通系统运行效率具有重要意义。本文综合考虑控制性能和计算效率，提出路网交通信号分层分布式控制策略。在控制结构的上层，引入Webster方法实时更新周期时长；在下层，采用模型预测控制方法对交叉口信号控制问题进行建模，以最小化路网总行程时间为目标，优化信号绿信比，并利用Benders分解思路将原问题分解为独立求解单个交叉口信号配时方案的Primal问题和协调优化相邻交叉口间交通流交互作用的Master问题，提出一种基于Benders分解的双层分布式信号协调控制优化算法。通过两个实际路网算例，验证分层分布式控制方法的有效性，并针对上下层的控制方法设置对比实验。结果表明：基于Benders分解的分布式模型预测控制方法能求得接近集中式控制的整体优化解(路网总行程时间差在3.26%以下)，在兼顾控制性能的同时大幅提升优化求解的计算效率，相较于集中式控制，计算时间减少的幅度可达42.24%；在不同实验场景下，分布式控制方法的控制效果均优于定时控制方法，路网总行程时间约减少9.40%~20.57%。此外，在上层加入周期优化层后，分层控制方法能根据实时交通状态调整周期时长，进一步提高交通系统的运行效率。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于动态灵敏度的感应控制优化方法 管德永, 徐越, 王可 2023, 23(4): 124-133.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.013 摘要 ( )   PDF(2279KB) ( )   为评估雷视一体检测方式在感应信号控制中的实际应用效果和价值，结合雷视一体检测特征，本文建立基于车型的初始绿灯配时模型，同时考虑实时等待车辆数及不同车型的启动损失时间和通过路口区域时间；通过分析雷视一体机在不同车头时距(灵敏度)检测响应条件下单位绿灯延长时间的变化，构建基于动态灵敏度的感应控制模型，并结合平均通过车辆数、平均车速、平均损失时间以及平均最大排队长度建立通行收益指数，使用强化学习方法确定动态灵敏度选择方案。最终，使用SUMO(Simulation of Urban MObility)建立仿真模型，对定时控制、固定灵敏度控制(传统感应控制)以及本文提出的动态灵敏度控制进行验证。仿真结果显示：动态灵敏度的选择与空间占有率有关；在15%最大交通量条件下，本文提出的动态灵敏度控制相对于定时控制和固定灵敏度控制，使交叉口平均车速分别提高了 31.69%和 5.05%，平均损失时间分别降低了36.19%和7.44%，平均最大排队长度分别缩短了45.17%和7.78%；且在交通量达到27%最大交通量之前，动态灵敏度的控制效果均为最优。仿真结果表明，本文提出的动态灵敏度感应控制模型性能良好，能为雷视一体在感应信号控制中的实际应用提供理论参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于扩张状态观测器的虚拟编组触发模型预测控制 林俊亭, 倪铭君 2023, 23(4): 134-146.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.014 摘要 ( )   PDF(4705KB) ( )   为研究实际线路环境下的虚拟编组列车编队控制问题，综合考虑系统的实时性和抗扰性，本文提出一种基于扩张状态观测器的触发模型预测控制方法。首先，基于虚拟编组列车动力学方程搭建多车追踪模型，并设计终端函数，确保系统的稳定性；其次，针对模型预测控制中存在计算效率低和资源浪费的问题，引入事件触发机制，在求解优化问题时增加判断条件，以提高系统的实时性；再次，在前馈通路上加入扩张状态观测器，对环境中存在的扰动实时估计并补偿，减少干扰造成模型不准确的现象，提高模型的抗扰动能力；最后，基于MATLAB和Simulink仿真平台设计4列列车追踪的运行场景，并与传统模型预测控制方法进行对比，从控制精度和计算时间两方面验证所提方法的有效性。仿真结果表明：相较于传统模型预测控制方法，本文所提出的事件触发机制中3个阈值 τ为0.001,0.010,0.100 的计算效率分别提高了47%，64%，73%；在面对外部扰动时，本文所提算法在抗扰性上提高了33%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

系统工程理论与方法

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考虑车线匹配的电动公交多线路联合优化建模 段梦媛, 奇格奇, 关伟, 徐笑涵 2023, 23(4): 147-154.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.015 摘要 ( )   PDF(2202KB) ( )   为研究电动公交的运营优化问题，本文考虑电池容量损耗，以车辆和线路匹配、车辆和电池的更新、车辆服务的车次数为决策变量，建立电动公交的生命周期成本优化模型。设计基于滚动时域调度优化方法，采用GUROBI软件对模型进行求解。以多条公交线路运营数据为背景，对模型有效性进行测试。假设决策周期为20年，算例结果分析得出车辆和电池的最优更新方案，车辆和线路的匹配方案，车辆运营的车次数量方案，最优方案的生命周期成本为35.27 × 107 $，车辆和电池更换次数分别为44和239。针对线路工作负荷大小、车辆与线路匹配策略等参数进行灵敏度分析。结果表明：考虑不同线路工作负荷的差异，设计优化的车辆与线路匹配策略可以减少车辆和电池的购置成本，提高电动公交企业运营效益。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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环形放射状城市常规与需求响应公交联合优化研究 李欣, 乔靖元, 李炎皓, 刘婉莹, 袁昀 2023, 23(4): 155-163.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.016 摘要 ( )   PDF(2129KB) ( )   针对环形放射状城市扩张过程中常规公交线网出现线网资源利用失衡、乘客出行时间过长的问题，本文设计一种常规公交与需求响应公交分层布局的双模式线网结构。基于连续近似方法，构建混合整数优化模型，以最小化公交平均运营和乘客平均时间成本之和为目标函数，根据乘客出行空间分布构建确定性的出行模式及路径选择细分方法，推导各项成本组成，求解常规公交线间距、站间距及双模式公交发车间隔等决策变量的最佳值。采用混合启发式算法对模型进行求解，并以成都市五环内环形放射状公交网络为例，验证所提双模式公交网络的有效性。优化结果表明：与单模式常规公交线网对比，双模式网络可以分别降低 18.37%的乘客成本以及4.97%的公交运营成本，具体表现为减少常规公交31.85%的站点和线路建设成本以及24.36%的运营里程；系统各项成本随平均客流密度的增加呈幂指数下降并趋于稳定；同时给出不同客流密度分布条件下，系统关键设计参数的建议值。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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跨线运营模式下地铁列车运行图调整优化方法 张翕然, 陈绍宽, 赵兴东, 王卓 2023, 23(4): 164-174.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.017 摘要 ( )   PDF(2358KB) ( )   PDF(English version)(1827KB) ( 32 )   地铁列车跨线运营模式使列车运行调整工作更为复杂精细。为应对因故障导致的线路区间通过能力下降，采用小交路折返、暂停运行、上线运行、取消跨线和恢复跨线这5种策略对列车运行图进行调整。考虑运行安全、配线占用、车底接续和乘客出行等约束，构建以乘客出行时间和列车延误最小化为目标的列车运行图调整优化模型，结合非支配遗传算法II和跨线运营列车时刻推算算法对模型进行求解，并通过案例验证模型与算法的有效性。案例研究结果表明：与完全保留原跨线运营计划和转为独立运营模式的两种调整方案相比，本文提出的方法在多个场景下使乘客出行时间和列车运行延误分别平均减少了3.86%和21.07%；采用作业冗余时间较长的过轨方式可提高列车运行调整的抗风险能力，乘客平均换乘等待时间和列车平均延误分别进一步降低了4.06%和3.77%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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潮汐客流下城市轨道交通时刻表与车底接续协同优化 李思杰, 尚雨昕, 刘志钢 2023, 23(4): 175-183.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.018 摘要 ( )   PDF(2413KB) ( )   针对城市轨道交通客流需求的潮汐现象，本文研究不成对运输组织模式下的列车时刻表和车底接续计划协同编制问题。以双车场轨道交通线路为对象，基于客流的时空分布不均衡特性，以总乘客等待时间费用、列车固定使用费用和列车接续走行费用最小化为目标，以列车始发时刻、车次接续关系、车底出入库情况为决策变量，考虑时刻表约束、车底流通约束以及客流平衡约束，构建城市轨道交通列车时刻表与车底接续协同优化的混合整数非线性规划模型，经线性化处理后利用Gurobi进行求解。以上海地铁某线路为例验证模型的有效性，结果表明：本文方案相较于分步求解方案、均衡发车方案以及成对开行方案，乘客和企业总费用分别降低了 6.06%、10.45%和6.35%，列车运力分布与客流需求匹配性提高，主客流方向乘客等待时间减少，有助于同步提高企业运输效益和乘客服务水平。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于乘降客流特征的轨道交通站点分类及客流量影响因素分析 庞磊, 任利剑, 张哲浩, 运迎霞 2023, 23(4): 184-193.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.019 摘要 ( )   PDF(2200KB) ( )   既有研究对城市轨道交通客流特征及其影响因素的分析相对成熟，但鲜有对不同类型站点客流量影响因素的研究。本文引入乘降客流特征时间序列聚类法对天津城市轨道交通站点进行分类，基于多源地理大数据从建成环境、社会经济、站点属性与复杂网络特征等维度构建影响因素指标体系，并采用普通最小二乘回归法(OLS)、地理加权回归(GWR)及多尺度地理加权回归(MGWR)这3种回归模型探究不同类型站点客流量影响因素及其影响程度。针对天津的案例，研究表明：基于乘降客流时变特征分类形成居住主导型、就业主导型与商住均衡型这3类站点，各类站点的空间分布及周边土地利用特征均表现出显著差异；对于居住主导型站点客流量影响因素的分析，MGWR模型拟合结果更优，而对于就业主导型与商住均衡型站点客流量影响因素的分析，OLS模型拟合结果较优，但与其他模型相差不大；不同类型站点客流量的显著性影响因素存在差异，不同影响因素对站点客流量的作用方向及强度也存在差异；公交站点密度和开通时长对居住主导型站点客流的影响程度呈现显著的空间异质性特征。研究结果为天津市进一步提升轨道交通运营效能，实现轨道交通站点为主导的综合开发(TOD)提供了分类分区的规划引导策略。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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建成环境对轨道交通客流的时空异质性影响分析 许心越, 孔庆雪, 李建民, 刘军, 孙琦 2023, 23(4): 194-202.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.020 摘要 ( )   PDF(2177KB) ( )   研究各类建成环境特征对客流的影响，对城市轨道交通网络规划和运营客流控制具有重要意义。本文考虑人口经济特征、车站特征、外部交通特征与土地利用特征这4类建成环境对客流的影响，提出一种融合时空地理加权回归(GTWR)和随机森林(RF)的时空地理加权随机森林模型(GTWR-RF)，以捕捉建成环境特征对客流影响的时空异质性与非线性。首先，利用多源数据对各建成环境的统计指标进行细化和完善，采用GTWR模型计算建成环境对客流的影响系数，捕捉并分析建成环境对客流影响的时空异质性。其次，将影响系数输入RF模型中进行训练，捕捉并分析建成环境对客流的非线性影响，实现客流预测并确定建成环境特征对客流预测影响的相对重要度。针对北京的案例研究表明：GTWR-RF模型能够同时捕捉建成环境特征对客流影响的时空异质性与非线性，在所有建成环境特征中，工作人口数量对客流预测影响最显著，其次为公交接驳量；与普通最小二乘法、RF、梯度提升回归树、极限梯度提升树和 GTWR 模型相比，GTWR-RF 模型具有更好的预测性能，在早高峰客流预测中决定系数较其他方法分别提升了5.7%，6.3%，0.5%，10.1%和7.3%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑地震强度空间变异性的地铁系统连通可靠性分析 赵密, 宋军, 缪惠全, 钟紫蓝, 杜修力 2023, 23(4): 203-210.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.021 摘要 ( )   PDF(1966KB) ( )   考虑地震强度的空间变异性，本文提出一种以震后通行能力为目标的地震作用下地铁系统连通可靠性评价方法。首先，根据历史地震资料和地震烈度衰减关系，开展目标区域地震危险性分析，生成具有空间变异性的地震动峰值加速度场；其次，采用图论建模方法构建地铁网络拓扑模型，并将地震动场输入网络；再次，结合结构地震易损性模型计算地铁车站、区间隧道的地震失效概率，并模拟地铁网络的震后状态；最后，引入有效连通的概念建立了3种指标：网络连通可靠度、车站连通可靠度和运营线路故障率，基于Monte Carlo模拟方法从不同角度对地铁系统的抗震连通可靠性进行分析。基于上述流程以北京市城六区地铁系统为例进行抗震连通可靠性分析。结果表明：地震强度的空间变异性对系统连通可靠度的影响显著；在50年超越概率为10%的地震作用下该地铁系统中88%的车站之间能够实现有效连通；运营线路之间相互交错形成闭环能有效提高系统的连通可靠度。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑乘客时空灵活性的需求响应客货联运动态调度 巫威眺, 周霄, 朱彦辰, 李鹏, 邹弘辉, 李余 2023, 23(4): 211-227.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.022 摘要 ( )   PDF(2793KB) ( )   以需求响应公交为代表的共享公共交通模式面临高效处理出行需求的挑战及平峰期车辆利用率低的困境。一方面，传统研究基于时空维度不可迁移的出行需求探讨运营调度优化，未从人的可移动性上探索潜在优化空间；另一方面，电子商务的发展带动了货运量的高速增长，却也面临市区货车限行和零散包裹时效性低等问题。本文聚焦共享出行服务模式新设计，提出一种考虑乘客时空灵活性的需求响应客货联运服务模式。首先，引入乘客时空灵活性的预约管理新机制，借助滚动时域框架将客货联运下的需求响应动态调度过程表述为马尔科夫决策过程，将每辆车抽象为智能体，根据动态调度特性提出适配模型的收益函数；然后，以系统总成本最少为优化目标，基于多智能体强化学习算法中的Qtran_alt框架求解；最后，以广州市黄埔区南部地区为运营环境验证模型和算法的整体性能，通过设计6个评价指标，对比Qtran_alt与另外3种多智能体强化学习算法的性能差异，并对时空灵活性、时间片间隔及客货比例进行敏感性分析。结果表明：本文模型在系统总成本增长不超过5.37%的情况下，能够额外服务50%的货物订单，其订单总服务率达到95.19%，且具备较强的普适性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于改进时空轨迹理论的机场出发层车道边通行能力评估方法研究 柏强, 江瑛, 李毅帆, 徐誌蔓 2023, 23(4): 228-236.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.023 摘要 ( )   PDF(1819KB) ( )   机场航站楼出发层车道边主要是供离港旅客送行车辆停车落客的场所，是机场陆侧交通系统的重要组成部分。出发层车道边通行能力是机场出发层车道边的基本参数，直接影响着机场陆侧交通系统的运行效率，但现有的出发层车道边通行能力计算方法不够精确。本文对时空 轨迹理论进行改进，量化影响车道边通行能力的因素，考虑等待行人穿行和车辆驶出停车位等待汇入行车道延误的情况，构建车道边通行能力评估模型；采用昆明长水国际机场的现场调研数据及监控视频数据进行算例分析，并与快速估计法、AnyLogic仿真法、时空轨迹理论法进行对比分析。结果表明，使用改进的时空轨迹理论法计算的昆明长水国际机场出发层车道边通行能力与实测值的误差为0.38%，对比快速估计法、AnyLogic仿真法、时空轨迹理论法，本文提出方法的误差分别降低了127.73%、8.57%、11.06%，能够有效地评估航站楼出发层车道边的通行能力，可以为机场管理人员提供一定的理论参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于双层博弈模型的机场间航线网络协同演化研究 吴维, 林芷伊, 陈旭梅 2023, 23(4): 237-250.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.024 摘要 ( )   PDF(2993KB) ( )   为有效优化机场间航线网络，实现机场群中各机场功能定位，通过研究机场补贴策略与航空公司航线调整关系，旨在实现机场补贴策略与所需航线网络间的最佳匹配。从机场功能协同发展视角分析旅客、航空公司及机场间的博弈关系并构建双层博弈模型。在上层博弈模型中，引入经验加权吸引力模型(EWA)分析航空公司定价策略与旅客“渗流”关系，以便确定航空公司最佳定价策略。在下层博弈模型中，使用上层模型结果并引入非对称的随机反应(QRE)均衡模型，分析机场补贴与航空公司航线调整的关系，确定机场最佳补贴策略。结果表明：影响机场群内旅客出行行为选择关键因素是出行成本，该成本使航空公司票价折扣效果存在高敏感区、惰性区和无效区，通过完善机场群内地面交通，控制旅客出行成本，可有效引导机场群间旅客流动；航空公司定价与旅客出行选择博弈的收益存在多个峰值点，需根据旅客出行成本和初始票价确定票价折扣，最佳折扣区间集中在0.4～0.9；采用补贴优化航线网络，机场间不同补贴策略效能存在垄断区间、低效区间和最佳协同区间；融合旅客出行选择和机场间协同补贴的双重因素可有效提升航空公司盈利能力，推动航空公司提升机场群中航线的互补性，有效实现机场间协同发展。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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复杂城市环境下无人机路网模型研究 胡小兵, 杨常澍, 周隽 2023, 23(4): 251-261.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.025 摘要 ( )   PDF(2597KB) ( )   针对复杂城市环境下无人机路径规划问题，采用三维可视图法研究路网模型。首先，在考虑无人机飞行安全裕度的前提下，将城市密集而不规则的障碍物环境进行变形重组，再以不同的水平和竖直间隔对障碍物外表面进行离散化的节点采集，并构建基于三维可视图的复杂城市低空路网模型。其次，为降低无人机之间的潜在冲突和碰撞风险，引入无人机机动保护区的概念，进一步缩减路网规模，优化路网结构。最后，结合无人机性能和平稳飞行的要求，以最大航向角改变量作为主要限制条件，以最小化路径长度为目标，提出改进的涟漪扩散算法进行求解。仿真结果表明：三维可视图中的采点间隔直接决定了路网模型中节点和链接的数量，并对最优路径与规划时间具有显著影响；1000组仿真实验表明，考虑机动保护区后，最短路径的平均长度相较于无机动保护区时增长了不足1%，而计算耗时降低了近70%。仿真实验验证，通过引入无人机机动保护区和航向角改变量的限制，能够有效降低路网规模，提升运算效率，并有利于获得平滑的路径，降低无人机的潜在碰撞风险。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

工程应用与案例分析

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高速公路改扩建中央分隔带开口长度通用计算模型构建与验证 郝嘉田, 吴忠广, 田万利, 韩峰, 刘博文 2023, 23(4): 262-269.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.026 摘要 ( )   PDF(1705KB) ( )   为解决高速公路改扩建工程中多车道转换中央分隔带开口长度设置的问题，本文基于中央分隔带开口转换路段车辆行驶稳定性分析，以多车道转换时最内侧车道行驶的车辆不产生横向滑移的圆曲线半径作为多车道开口转换路段最小转弯半径，利用中央分隔带开口处道路线形几何关系，建立多车道转换中央分隔带开口长度通用计算模型。考虑车辆在多车道中央分隔带开口转换路段处的行驶安全与效率，选取时间占有率、路段饱和度、速度一致性和路段行程延误作为评价指标，建立中央分隔带开口转换路段车辆运行状态评价云模型。通过VISSIM仿真获取多车道转换中央分隔带开口处车辆运行评价指标数据，运用云模型确定不同转换车道数、不同中央分隔带开口长度条件下车辆运行状态等级。结果表明：依据本文所建模型设置多车道转换中央分隔带开口长度时，2车道与4车道转换条件下车辆运行状态综合评价结果为K1等级，5车道与6车道转换条件下车辆运行状态综合评价结果均在K2等级以上。验证了本文所建多车道转换中央分隔带开口长度模型可保障车辆在开口转换路段运行状态，且在保证中央分隔带开口转换路段最内侧车道车辆行驶稳定性的基础上可提高路段整体车辆运行的安全与效率。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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区块链背景下的中欧班列网络配流研究 洪治潮, 张锦, 孙文杰, 申皓, 赵钢, 梁宏斌 2023, 23(4): 270-281.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.027 摘要 ( )   PDF(2640KB) ( )   PDF(English version)(881KB) ( 27 )   网络流量分析是交通网络优化的基础，本文以中欧班列为研究对象，构建以总运输费用最小和运输时间最短为目标的双目标网络配流模型。其中，运输费用方面，考虑中欧班列与国际班轮和国际航空运输之间的竞争，采用两阶段博弈刻画区块链技术应用前后班列运价变化；运输时间方面，考虑区块链技术应用前后通关时间缩短比例以影响总时间。基于2020年中欧班列1周运行数据的分析结果表明，区块链技术应用对网络流量有显著影响。区块链技术应用后，东通道和中通道流量分别减少2.76%和5.12%，西通道流量增加7.88%，东通道和中通道的部分货物运输任务将向西通道转移。同时，网络总运输费用降低17.08%，总时间减少8.27%，综合运输成本降低了13.08%，有利于提升中欧班列的经济效益和对客户的吸引力。本文分析区块链技术应用前后中欧班列网络流量的变化，为班列开行方案调整和网络设施优化提供重要参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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轨道新线对公共交通乘客吸引力影响因素研究 温慧敏, 朱珊, 孙建平, 张建波, 张晶晶 2023, 23(4): 282-289.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.028 摘要 ( )   PDF(1668KB) ( )   研究轨道交通新线对公共交通乘客的吸引力影响因素，有助于理解公共交通乘客的出行方式选择行为，预判新线开通带来的客流变化，以提高公共交通运力投放效率和整体服务水平。本文利用公交智能卡数据构建量化评价轨道新线吸引力影响因素的分类与回归树(Classification and Regression Tree, CART)模型，实证分析轨道新线吸引力与乘客特征间的相关关系。首先，从长时期的刷卡记录中挖掘乘客类型、出行习惯、出行特征和职住地轨道可达性等乘客特征指标；其次，以开通后的乘车次数表征新线吸引力，基于上述特征指标构建整体精度为82.6%的轨道新线吸引力影响因素解析决策树模型；最后，依据决策树结构和指标权重量化解析影响轨道新线对公共交通乘客吸引力的关键因素。分析结果表明，居住地距新线距离是影响新线对其吸引力最重要的因素，其次是居住地的轨道可达性水平及乘客联乘出行比例；而出行时间、出行距离等因 素对轨道新线吸引力的影响较小。此外，轨道新线对老年乘客的吸引力与其他群体存在明显差异。本文研究成果对优化公共交通规划与营组织具有重要指导意义。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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建成环境对城市轨道交通起讫点客流的非线性影响及阈值效应 许奇, 李雯茜, 陈越, 胡佳俊, 梁肖 2023, 23(4): 290-297.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.029 摘要 ( )   PDF(1925KB) ( )   城市轨道交通起讫点(OD)客流与建成环境的依赖关系研究有助于 TOD(Transit-oriented development)模式的实施。既有研究多关注建成环境对进出站客流的影响，而基于OD客流的研究未充分考虑建成环境要素的交互效应对OD客流的影响。采用多源位置大数据系统地刻画城市轨道交通的TOD建成环境，基于极限梯度提升决策树模型(XGBoost)研究城市轨道交通OD客流与TOD建成环境的非线性关系。针对北京地铁的案例研究表明：XGBoost能有效地处理建成环境对OD客流的非线性影响，其解释能力达到72.6%，估计结果更为可靠。TOD建成环境因子对OD客流的影响差异显著。密度和公共交通可达性等两类要素的重要度排序前二，其解释变量的平均重要度达到4.41%和3.71%，是全部变量平均值的1.29倍和1.08倍。解释变量重要度排序高的建成环境因子对OD客流的影响存在非线性特征，表现为显著的阈值效应。基于双变量部分依赖图的分析表明，城市轨道交通客流的流动依赖于起讫点建成环境的差异及其引发的交互效应。因此，发展城市轨道交通TOD时，不仅需从交通生成角度分析建成环境对进出站客流的影响，还需考虑客流的矢量性，从交通分布角度研究建成环境各要素的资源协同配置问题。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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时变路网下基于混合调整策略的生鲜品配送路径优化研究 马昌喜, 薛凡松, 麻存瑞, 李海军 2023, 23(4): 298-306.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.030 摘要 ( )   PDF(1775KB) ( )   针对时变路网下城市车速变化与生鲜品配送过程中产生的各种成本问题，本文提出一种时变路网下基于混合调整策略的车辆路径优化方法。首先，构建包括时间窗惩罚成本、货损成本、车辆成本、碳排放成本，以及客户整体满意度成本等在内的成本最小化目标函数；其次，按区域划分城市道路，并采用深度学习方法对不同区域道路下的车辆速度进行预测；然后，为保证客户满意度和成本的平衡，采用延迟配送及跳过策略相结合的混合调整策略对配送过程中可能导致大规模延误的顾客点进行筛选；最后，通过对Solomon算例和广州市的某一生鲜品配送算例进行求解。结果显示，与传统遗传算法相比改进遗传算法能够加速最优解收敛过程，采用预测速度比采取单个调整策略能够使目标成本同比降低17.29%，准点率达到95.65%。可见，混合调整策略能够在降低目标成本的同时提升到达顾客的准点率，给生鲜品配送成本分析提供一定理论参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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出租车高效益行程特征 年光跃, 潘海啸, 孙健 2023, 23(4): 307-314.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2023.04.031 摘要 ( )   PDF(1676KB) ( )   为提高出租车营运效率和服务水平，以重庆为案例，研究出租车行程特征与出租车驾驶员单位时间收入的关联机理。首先，基于关联的出租车营运数据和轨迹数据构建行程特征指标；其次，构建随机森林预测模型分析行程特征对单位时间收入的相对重要性及显著性；然后，构建多分类Logistic回归模型分析行程特征对单位时间收入的量化影响。研究结果表明：行程特征指标可用于预测驾驶员单位时间收入且准确性较好，送客速度、寻客时长、长单数量对平均单位时间收入预测的相对重要性最大；寻客行程迂回度、送客行程迂回度、寻客里程的增加会显著促使普通效益驾驶员降为低效益驾驶员，而寻客行程迂回度、寻客区域偏好度、寻客里程的减少及送客速度的增加会显著促使普通效益驾驶员上升为高效益驾驶员。高效益驾驶员具有寻客积极主动、不偏好特定区域、倾向预期通行速度快的短路径、有长单偏好但不刻意追求等特征。本文弥补了先前相关研究在行程特征与效益的关联性构建，多样化行程特征对单位时间收入的表征与预测，高效益出租车驾驶员营运特征勾勒等方面的不足；可为城市交通管理、出租车数量管控及运价调整等提供理论依据和技术支撑。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标