过刊目录

2024年, 第24卷, 第3期
刊出日期：2024-06-25 上一期    下一期
---
交通运输新技术
综合交通运输体系论坛
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


全全选选:

导出引用 EndNote Ris BibTeX

隐藏/显示图片

交通运输新技术

Select

虚拟编组下基于跟驰模型的列车群运行控制方法研究 帅斌, 罗佳楠, 冯心妍, 黄文成 2024, 24(3): 1-11.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.001 摘要 ( )   PDF(2282KB) ( )   PDF(English version)(1743KB) ( 1 )   高速铁路移动闭塞方式下运输能力与运输需求之间依然存在缺口，虚拟编组是未来提高运输能力的新方式。本文基于虚拟编组概念，受道路交通跟驰模型启发，引入列车动力学和运动学理论，根据相邻两列车之间的速度和距离关系，提出一种新的追踪列车加速度调整策略，建立相应的列车群虚拟编组加速度控制模型，当实现列车群的虚拟编组时，列车群中所有列车的速度相等，任意相邻列车之间的间距等于期望间距，同时，能够确保列车安全与乘客舒适度。本文以CRH380A动车组为背景验证模型，算例仿真结果表明，本文提出的加速度调整策略能有效实现列车群的虚拟编组；与移动闭塞方式相比，采取虚拟编组方式达到列车协同的时间减少9.7%，列车间距缩小10.1%，效率更高；将列车群视为一个整体时，实现虚拟编组的时间比将整个列车群分为多组时更短。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

车联网下公交专用道复用的动态清空控制方法 董红召, 杨嘉炜, 全程 2024, 24(3): 12-20.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.002 摘要 ( )   PDF(2405KB) ( )   传统公交专用道动态控制方法无法同时保证公交优先和车道利用率的提升，为解决该问题，本文提出车联网支持下公交专用道复用的动态清空控制方法(Dynamic Clearance Bus Lane,DCBL)，建立随网联公交行驶车速和网联社会车辆换道时间动态变化的清空框模型，同时定义换道迫切系数，结合模糊控制理论，设计考虑驾驶员换道心理的换道概率输出算法，以模拟驾驶员实际换道过程，最后通过数值仿真以验证DCBL控制方法的有效性。仿真实验结果表明：DCBL控制方法将适用的交通密度范围扩大至 0～71 pcu · km- 1，比传统的BLIP(Bus Lane with Intermittent priority)、IBL(Intermittent Bus Lane)控制方法适用范围增加了9～21pcu·km-1；在40～70 pcu·km-1的中高交通密度区间，DCBL控制方法将社会车辆平均车速保持在45.86 km·h-1 ，比传统控制方法提高了17.9%～24.7%，将公交平均车速保持在33.68 km·h-1，对比公交期望车速仅降低了6.4%；DCBL控制方法在路段中高密度区间对公交车的行驶延误小于25 s，比传统控制方法提高路段通行能力8.0%～18.3%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

船舶远程驾驶人机主从博弈控制方法研究 李晨, 严新平, 刘佳仑, 黄亚敏, 李诗杰 2024, 24(3): 21-31.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.003 摘要 ( )   PDF(2855KB) ( )   针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题，本文设计了系统人主机辅的运行模式，提出一种主从博弈框架下的共享控制方法，将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系，通过构造驾驶员和共驾控制器的状态空间推导主从博弈的 Stackelberg 微分对策，使用 Fan-GFlicksberg 不动点定理证明纳什均衡解的存在性与唯一性。根据驾驶风格和操纵技能预分配驾驶权重，基于模型预测控制方法设计轨迹跟踪器，采取反馈校正方式在有限时域内滚动优化，综合考虑船舶安全航行边界、碰撞风险和人机冲突程度在线进行调节。选取船舶横向偏移误差和驾驶员操作负荷等评价指标，在内河操纵环境下验证了方法的有效性。仿真结果表明：本文所提出的主从博弈控制方法能够为具备不同驾驶风格和操纵技能的作业人员提供个性化辅助，当驾驶员和共驾控制器发生意图冲突时，根据航行风险对预分配权重进行调节，在确保航行安全的前提下使船舶尽可能满足驾驶员的操纵意图。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法 刘江, 张楚, 蔡伯根, 王剑, 陆德彪 2024, 24(3): 32-42.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.004 摘要 ( )   PDF(2993KB) ( )   基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而，列车卫星定位面临诸多挑战，除信号可视性问题和多径效应之外，来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击，会对定位功能及性能产生直接威胁。为此，本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象，研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题，利用扩充的数据集训练检测模型，并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系，采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知，提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题，融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案；对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力，具有更优的检测精度和鲁棒性，在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑，为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

起伏道路条件下无人车纵向速度控制方法研究 李建市, 徐友春, 齐尧, 谢德胜, 李华 2024, 24(3): 43-52.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.005 摘要 ( )   PDF(2945KB) ( )   为提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性，本文提出一种对目标轨迹上的道路坡度进行预瞄检测的方法。首先，通过实验测定车辆速度控制系统响应延迟参数，确定预瞄时间；然后，以直径为车辆宽度的圆存储激光雷达点云，根据预瞄时间、车辆速度、激光雷达的检测盲区和目标轨迹的长度确定存储点云圆的数量和圆心坐标；随后，根据圆心与车辆前轴中心的欧式距离和预瞄时间以及车速对存储点云的圆进行动态更新和提取，采用三角函数法计算预瞄区域内的路面相对于车身姿态的坡度；最后，与惯性导航系统提供的车身俯仰角叠加得到预瞄区域内路面的绝对坡度。实验结果表明，本文提出的道路坡度预瞄检测方法能够提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性。就无人车在上坡过程中最低速度分析，与忽略道路坡度的控制方法和采用惯导提供的俯仰角作为道路坡度的方法相比，在通过4°坡道时，速度控制的准确率分别提升了5.9%和2.5%，在通过16°坡道时，速度控制的准确率分别提升了85%和17.5%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于计算机视觉的轨道交通站内火灾检测与定位 张金雷, 杨健, 刘晓冰, 陈瑶, 杨立兴, 高自友 2024, 24(3): 53-63.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.006 摘要 ( )   PDF(3076KB) ( )   为及时有效地处理轨道交通站内火灾事件，本文提出基于计算机视觉的站内火灾检测与精细化火灾定位模型(Fire-Detect)。首先，基于Unity仿真模拟和收集互联网图像数据的方式制作站内火灾图像与视频数据集Fire-Rail，用于训练构建的火灾检测算法和精细化火灾定位算法；其次，基于卷积神经网络、残差结构与通道注意力机制构建火灾检测算法，用于检测站内监控视频中每帧分别为“正常状态”或“疑似火灾”状态；最后，在“疑似火灾”状态下，模型启动精细化火灾定位算法，将图像以及后续的每帧图像输入精细化火灾定位算法中，并实时输出火灾发生场景下的精细化火灾定位信息。在 Fire-Rail 数据集上进行实验，火灾检测算法在测试集的准确率为95.12%；此外，卷积神经网络层级实验平衡了资源消耗和准确率，消融实验验证了各部分的有效性，鲁棒性实验表明，该算法能处理大部分噪声，整体模型的平均火灾定位检测精度 mAP 为77.3%，可应用于轨道交通站内视频监控设备。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

综合交通运输体系论坛

Select

可达性对城市群多模式交通碳排放的空间异质性影响 马书红, 陈西芳, 杨磊, 赵玉哲, 曾玉 2024, 24(3): 64-74.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.007 摘要 ( )   PDF(3003KB) ( )   当前，在交通行业碳减排存在巨大挑战以及未来中国城市群交通发展长远规划双重背景下，如何通过改善交通可达性提高居民出行效率和减少碳排放是亟待解决的关键问题之一。本文基于城际出行手机信令数据，从居民出行的角度提出城际多模式交通客运碳排放量方法，并采用梯度提升决策树(GBDT)模型及多尺度地理加权回归(MGWR)模型探讨可达性对区域碳排放量的空间异质性影响。以关中平原城市群为例进行验证，结果表明：城际公路客运碳排放量远大于铁路，呈现沿交通基础设施线路分布的特征；在整体区域范围内，可达性指标对碳排放水平具有一定的正向边际效应；MGWR能够刻画碳排放与可达性指标关系的空间异质性及尺度差异；经济潜能可达性、介数中心性及接近中心性对城际碳排放具有显著的正向空间异质性影响，但影响尺度不同；公路客运碳排放对介数中心性及接近中心性要素较为敏感，经济潜能对碳排放的影响较为平稳；铁路出行可达性的提升对中心城市的影响效应低于周边区县城市。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

考虑暴雨灾害动态影响的城市应急车辆救援路径优化研究 胡晓伟, 卢泓博, 安实 2024, 24(3): 75-82.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.008 摘要 ( )   PDF(1669KB) ( )   近年来，极端天气事件发生频次不断增加，强度不断加大，其中，由暴雨引发的城市内涝导致交通应急事件发生概率进一步增大。为提升暴雨灾害下应急救援响应速度，本文开展应急车辆救援路径优化研究。以通行时间最短为目标，考虑路面积水对车辆通行速度的动态影响，构建应急车辆救援路径优化模型，提出动态最短路径优化算法求解模型。选取上海市长宁区东北部作为研究区域，根据SWMM(Storm Water Management Model)模拟得到的50年一遇暴雨条件下城市道路路面的积水情况，设定应急救援场景，求解应急救援路径。通过本文提出算法求解得到的路径与传统静态最短路径算法求解结果对比可知，通行用时同比减少了25.42%。同时，考虑应急物资储备情况分配应急救援任务，扩展了算法的应用场景，形成可靠和高效的应急响应方案，可为提升暴雨灾害下应急响应效率提供参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

集装箱舱位分配与舱位租赁的感知价格研究 郑建风, 肖懿灵, 赵志昊, 褚艳玲 2024, 24(3): 83-93.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.009 摘要 ( )   PDF(1818KB) ( )   集装箱舱位的服务方式主要分为两类，即通过舱位分配服务货主和通过舱位租赁服务班轮公司。为提高集装箱舱位利用率的同时增加班轮公司收益，本文研究集装箱舱位分配与舱位租赁的感知价格，提出两阶段优化方法，第1阶段，研究船队部署和舱位分配问题，以班轮公司的总收益最大化为目标构建混合整数线性规划模型；第2阶段，在第1阶段模型结果的基础上，采用逆优化技术求解舱位租赁的感知价格。最后，以包含11条航线和46个港口的亚欧大洋洲集装箱运输网络进行算例分析和灵敏度分析。结果表明：各航线上的船队部署结果对集装箱运输需求量的变化比较敏感，对集装箱市场运价小幅度波动不太敏感；舱位租赁感知价格对集装箱运输需求量的变化和集装箱市场运价波动均敏感；班轮公司应时刻关注集装箱市场动态，以制定合理的船队部署、舱位分配和舱位租赁策略。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

客车代运与送提一体下的山区农村寄递网络优化 孙文杰, 张锦, 刘娇, 李国旗 2024, 24(3): 94-102.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.010 摘要 ( )   PDF(1525KB) ( )   高效畅通的“最初—最后一公里”是农村寄递物流体系可持续运行的关键。针对山区农村寄递需求量小分散、客运班线空载率高的现实特征，本文构建以总成本最小为目标的客车代运与送提一体模式下的寄递网络优化模型，对中转点和服务站位置、代运车辆以及配送车辆路径进行决策。据此，采用有效不等式和热启动策略设计加强Benders分解(Benders Decomposition, BD)算法进行模型求解。通过四川省青川县某乡镇的实例分析验证了模型和算法的有效性。结果表明：客车代运与送提一体下的网络设计模式更具成本优势，可以带来至少4.91%的总成本节约，加强BD算法的求解时间较传统BD算法平均低66.06%。敏感性分析发现，总成本随着客车可用于装货容量的增加呈现阶梯性的降低趋势；总成本增加幅度随着覆盖半径的减小呈现先减后 增的趋势。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

智能交通系统与信息技术

Select

考虑路径关系的干线多路径绿波优化模型 吴场建, 曹奇, 任刚 2024, 24(3): 103-113.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.011 摘要 ( )   PDF(2807KB) ( )   针对协调路径数目增加后绿波带宽变窄问题，本文提出一种考虑路径关系的多路径协调控制优化模型。分析路径的相关关系，构建上下行分区和路径分解模型；引入子区划分参数，改进经典多路径模型，构建子区内部协调约束；分析路径在相邻子区之间的衔接特征，构建子区间连接性约束条件；综合考虑子路径长度和流量构建权重系数，以各子路径绿波带宽加权和最大为优化目标，建立多路径协调控制优化模型。为验证模型的有效性，选取南京市典型干道为研究对象开展案例分析。实验结果表明，本文提出的模型可以有效增大绿波带宽，相较于对比模型，加权绿波带宽和提高49.44%。利用VISSIM验证了方案的应用效果，仿真结果表明，本文模型方案可以获得更高的通行效益。相较于对比方案，关键路径车均延误和车均停车次数明显降低，干道车均延误和车均停车次数分别降低了20%和27%，车辆平均速度提高了17%。本文模型可为城市道路干线协调控制提供理论基础。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于异构多智能体自注意力网络的路网信号协调顺序优化方法 陈喜群, 朱奕璋, 谢宁珂, 耿茂思, 吕朝锋 2024, 24(3): 114-126.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.012 摘要 ( )   PDF(4128KB) ( )   针对路网交通信号控制的复杂性，本文提出基于异构多智能体自注意力网络的路网信号协调顺序优化方法，提升路网范围内多交叉口信号控制策略性能。首先，模型考虑多交叉口交通流的空间相关性，采用基于自注意力机制的价值编码器学习交通观测表征，实现路网级通信；其次，面向多智能体策略更新的非稳态环境，模型在前序智能体的联合动作基础上，基于多智能体优势分解的策略解码器，顺序决策最优反应动作；最后，设计基于有效行驶车辆的动作掩码机制，在时效完备区间自适应调节决策频率，并提出考虑等待公平性的时空压力奖励函数，进一步提高策略性能与实用性。在杭州路网数据集上验证模型有效性，结果表明：所提模型在2个数据集和5个性能指标上均优于基准模型；相比最优基准模型，所提模型平均行程时间降低10.89%，平均排队长度降低18.84%，平均等待时间降低22.21%。此外，所提模型的泛化能力更强，且显著减少车 辆等待时间过长的情形。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

信控路段混行交通生态驾驶深度强化学习模型 辛琪, 王嘉琪, 杨文科, 徐猛, 袁伟 2024, 24(3): 127-139.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.013 摘要 ( )   PDF(3882KB) ( )   针对考虑通过性约束和安全性约束的动态规划模型，其在混行和大流量条件下模型复杂度较高，甚至会出现无解的问题，本文提出一种混行信控路段智能网联车辆生态驾驶轨迹优化的深度强化学习模型。本文所提模型通过设定不同程度的奖惩机制，并采用双延迟深度确定性策略梯度算法优化混行车流中智能网联车辆接近信号交叉口的轨迹。首先，选取车距、速度差、速度、到交叉口距离、排队长度、信号相位及配时等特征作为智能体状态，刻画驾驶安全性和通行效率，特别地，将交叉口排队长度扩增到状态中，解决智能网联车辆因有人驾驶车辆排队而临时停车的问题；其次，构建基于智能体状态和预期到达交叉口时间的多目标奖励函数，同时，优化混行车流下智能网联车辆的效率、能耗、舒适性和安全性，解决动态规划模型约束与求解复杂度关联的问题。仿真训练和测试结果表明，随着智能网联车辆渗透率的提高，车辆在交叉口等待时间显著减少；与无控制相比，能耗降低约5.47%；与动态规划模型相比，能耗降低约4.42%，与基于深度确定性策略梯度轨迹规划模型相比，能耗降低约2.91%。此外，在交通需求和信号周期波动条件下，本文所提模型均可实现智能网联车辆不停车通过信号交叉口。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

高速列车受限自适应有限次迭代学习容错控制 余琼霞, 候怡腾, 孙俊杰, 侯忠生 2024, 24(3): 140-150.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.014 摘要 ( )   PDF(2063KB) ( )   为研究高速列车(High-Speed Train, HST)自动运行系统在执行器故障和速度受限下的速度控制问题，本文提出一种有限次运行收敛的受限自适应迭代学习容错控制 (Finite- Iteration Constrained Adaptive Iterative Learning Fault-Tolerant Control, FI-CAILFTC)方法。首先，基于障碍组合能量函数(Barrier Composite Energy Function, BCEF)构建沿迭代域方向有限次运行收敛条件，并且利用所期望任意跟踪精度计算所需运行次数，同时，指导控制器参数选择，以保证HST有限次运行收敛性；其次，设计具有自适应容错能力的迭代学习控制算法，对未知时变且迭代变化的执行器故障进行自适应估计和补偿；再次，针对HST运行过程中超速问题，在所设计容错控制器基础上，加入超速防护机制，保证HST实际运行速度始终满足速度约束，保障列车安全运行；最后，以CRH-3型高速动车组列车作为研究对象，对设计的控制方法进行仿真研究。仿真结果表明：FI-CAILFTC 方法下，HST 速度跟踪误差在预先计算出的第 17 次迭代后达到期望控制精度0.2，相较于对比算法，控制精度分别提高了90.70%和90.22%；FI-CAILFTC有更快的收敛速度和更好的自适应容错能力；HST实际运行速度始终主动满足速度受限。 相关文章 | 计量指标

系统工程理论与方法

Select

高速铁路列车开行方案与票价票额综合优化 周文梁, 蒋志刚, 柴乃杰, 徐光明 2024, 24(3): 151-163.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.015 摘要 ( )   PDF(2317KB) ( )   为提升高速铁路的运营组织水平和盈利能力，本文提出高铁列车开行方案与票价票额综合优化方法。首先，构建分时客流需求与票价间弹性需求函数，并分析包括出发时段偏差、乘车耗时及票价的旅客广义出行成本，进而采用多项式Logit模型描述分时弹性客流的列车选择行为。在此基础上，以客票总收入与运营总成本之差最大为目标构建三者综合优化模型。其次，利用OD总收益关于列车票价的偏导构造票价方案搜索策略，使票价邻域解和列车开行方案邻域解相适应，并运用Cplex求解对应的最优票额分配方案，设计模拟退火算法求解模型。最后，基于郑西高速铁路进行算例分析，结果表明：在7个不同弹性系数下进行综合优化，旅客出行成功率和列车平均客座率均在90%以上，优化解的列车开行方案、票价方案及票额分配方案均高度匹配；在5组不同规模算例中，三者综合优化的运营净收益相比于固定票价下的开行方案与票额联合优化和固定开行方案下的票价与票额联合优化，分别提高了4.11%~15.25%和3.17%~13.42%，且人均单位里程出行成本亦分别降低了1.69%~4.96%和0.97%~4.35%，表明综合优化更好地提升了高速铁路的运营收益和旅客服务水平。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

考虑高平峰差异的城市轨道交通节能运行图优化研究 张伯男, 姚向明, 赵鹏, 杨中平, 杨建国 2024, 24(3): 164-171.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.016 摘要 ( )   PDF(2530KB) ( )   降低能耗是轨道交通绿色低碳、可持续发展的关键。基于“高峰快跑保运力、平峰慢跑降能耗”的思想，本文提出在高平峰时段设置差异化标尺的节能运行图优化方法。首先，根据区间运行时间与列车牵引能耗负相关关系，结合客运服务需求特征，以列车周转牵引能耗最小化为目标构建列车运行标尺优化模型；其次，针对差异化标尺导致的过渡时段列车服务不均匀问题，以列车到站间隔标准差最小化为目标构建列车运行线调整模型；最后，选取福州地铁1号线开展实证分析。结果表明：高平峰差异化标尺节能运行图能够在不改变运力供给、车底运用数量的前提下有效降低全日列车牵引能耗12.56%。所构建方法具有良好的应用价值和可操作性，能够为运营管理人员编制节能运行图提供方法支持。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

考虑快慢车的城轨跨线运营开行方案与时刻表优化 温芳, 柏赟, 陈垚 2024, 24(3): 172-183.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.017 摘要 ( )   PDF(2405KB) ( )   跨线运营是城市轨道交通网络化运营的重要方向，跨线与快慢车组合运营可降低乘客出行时间。本文考虑跨线与快慢车组合模式，构建事件活动图刻画列车运行和乘客出行过程；考虑列车安全运行间隔和列车载客能力等约束，建立以乘客出行时间和列车走行成本最小化为目标的开行方案与时刻表综合优化模型，决策列车运行交路、停站方案、开行频率及各车次在各站的到发时刻；并针对综合优化模型，设计定制的变邻域搜索算法。案例结果表明，在组合模式下，列车走行成本增加了3%，换乘人次降低了82.5%，总乘客和跨线乘客的平均出行时间分别减少了1.3 min和5.3 min，乘客出行效益有明显提升；跨线与快慢车组合模式小幅增加了无需换乘乘客的出行时间，但大幅降低了跨线乘客的出行时间；换乘站换乘走行时间越长，宜开行的跨线列车频率越大，跨线运营降低乘客出行时间的效果越显著。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化研究 冉昕晨, 陈坚, 陈绍宽, 刘葛辉, 邹庆茹 2024, 24(3): 184-193.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.018 摘要 ( )   PDF(2739KB) ( )   PDF(English version)(896KB) ( 5 )   为缓解城市轨道交通高峰客流拥挤，减少平峰运力浪费，本文研究多编组列车混跑场景下的列车时刻表和车底周转综合优化问题。基于动态变化的OD客流需求和多类型的行车资源，以最小化乘客等待时间和列车运行费用为优化目标，以开行列车总数、列车时刻表、编组类型、列车出入段情况和车底接续关系为决策变量，考虑时刻表、车底衔接、车底资源、折返线占用和列车能力等约束，构建城市轨道交通多编组列车时刻表和车底周转综合优化模型。根据开行列车总数可变的特点，设计变长度非支配排序遗传算法Ⅱ求解双目标的帕累托集合。以某地铁线路为例进行案例分析，结果表明：相比于单一编组方案，优化的多编组方案可同时降低26.16%和25.75%的乘客总等待时间和列车运行费用；优化后的列车平均满载率增加了1.3%~9.6%，进一步提高了运输能力和客流需求的匹配度。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

自适应多视图融合图神经网络地铁客流预测模型 鲁文博, 张永, 李培坤, 王亭, 丛雅蓉 2024, 24(3): 194-203.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.019 摘要 ( )   PDF(3046KB) ( )   针对传统方法对地铁车站的多视角空间交互建模不足的问题，本文提出自适应多视图融合图神经网络模型(Adaptive Multi-view Fusion Graph Neural Network Model, AMFGNN)进行地铁车站短时客流预测。在空间维度，模型包括了物理拓扑图、线路可达性图、空间距离图等多个局部视图，并使用图注意力网络(Graph Attention Networks, GAT)学习每个视图内车站间的动态空间 交互；以单视图车站为中心节点，结合其他视图中该车站作为邻居节点构建融合视图，并使用GAT学习多视图间动态交互；在时间维度，使用门控循环单元神经网络学习车站客流的时变特征。以重庆市地铁网络为例，全网出站客流的预测实验结果表明：相较于基线中的物理虚拟结合图网络模型(PVCGN)，AMFGNN的平均绝对误差和均方根误差分别降低3.06%和2.49%。多视图内节点间注意力分数可视化结果表明，基于GAT的多视图建模思路能够自适应地融合不同视图中提取到的车站空间信息。此外，AMFGNN模型性能影响因素分析结果表明，以物理拓扑、线路可达性等结构稳定的视图作为中心节点构建融合视图能够获得更准确、稳定的预测模型。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

电动汽车集中型充电站选址定容模型 杨亚璪, 宾涛 2024, 24(3): 204-212.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.020 摘要 ( )   PDF(1902KB) ( )   针对充电和换电等单一模式的盲目建设，规划不集中带来的资源利用率低与部分充电需求得不到满足等问题，本文提出一种考虑充电和换电与移动充电的多种充电模式下集中型充电站选址与定容方法。首先，分析不同类型电动汽车的充电行为特性，模拟得到规划区域的充电需求分布；然后，基于最近距离原则采用排队论方法计算电动汽车充电损耗成本，优化移动充电设备自充电时刻，求得电动汽车自充电成本；最后，以集中型充电站建设维护成本、用户损失成本及设备自充电成本总和最小为目标建立选址定容模型，结合某城市部分实际道路网为研究区域，采用遗传算法求解模型，确定规划区域内集中型充电站建设数量、位置及不同设备的配置数量。结果表明：规划区域内建设8座集中型充电站总成本达到最低，充电需求车辆数量与充电功率变化对集中型充电站成本均有较大影响，且优化移动充电设备自充电调度管理，可降低集中型充电站高峰时期32.62%的电网负荷，提高了电网稳定性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

多源数据融合驱动的城市快速路交通状态划分 谷远利, 杜恒, 陆文琦 2024, 24(3): 213-220.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.021 摘要 ( )   PDF(2158KB) ( )   为提升交通状态划分效果，本文提出一种基于负激励项的改进模糊 C 均值聚类(BNITFCM)交通状态划分模型。该模型在原有FCM(Fuzzy C-Means)模型基础上考虑了交通流样本点权重以及交通流参数权重对聚类效果的影响，并引入隶属度负激励项、交通流权重负激励项、交通流样本点权重负激励项使聚类结果呈现类内高耦合、类间低耦合的特性。在此基础上，对样本点进行加权处理，用加权欧氏距离描述样本点之间的关系。通过拉格朗日乘子法得出模型的迭代公式并通过该迭代公式对模型进行求解。针对大多交通状态划分方法参数特征维度低的问题，本文以经过多源数据融合获得的速度、速度标准差、流量、密度和道路满载度构建高维特征输入。以数值仿真实验检验了BNIT-FCM模型在分类准确性方面的表现，结果表明，BNIT-FCM模型较FCM模型和改进模糊隶属度FCM模型(IFMD-FCM)的ARI(Adjusted Rand Index)分别提升了4.17%和 3.56%。以深圳市北环大道卡口和浮动车数据的交通流为研究对象，实验结果表明，BNIT-FCM模型对比FCM模型以及IFMD-FCM模型的轮廓系数分别提升了4.12%和4.07%；同时，BNIT-FCM模型采用多源融合数据的速度及其标准差比单独采用卡口数据和单独采用浮动车数据的速度及其标准差的轮廓系数分别提升了29.67%和54.13%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于行车风险场的快速路短交织区车辆交互风险识别 胡立伟, 陈琛, 赵雪亭, 刘冰, 侯智, 张瑞杰, 贺雨 2024, 24(3): 221-231.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.022 摘要 ( )   PDF(3033KB) ( )   为更加准确和直观地识别快速路短交织区行驶车辆之间的交互风险，解决传统风险识别模型无法连续识别换道时车辆间交互风险的问题，本文利用无人机采集快速路短交织区内车辆轨迹数据，并利用Tracker进行读取，筛选跟驰车辆对和换道车辆对，在现有行车风险场理论的基础上，综合考虑车辆面积、车辆前进时前后方风险差异、转弯时左右方风险差异以及车辆之间横向距离，适应性改进现有行车风险场模型DRF(Driving Safety Field)，利用遗传算法和波良可夫模型标定模型参数。对比改进后行车风险场模型、车头时距倒数(THWI)、碰撞时间倒数(TTCI)对车辆间跟驰交互风险与换道交互风险的识别情况，验证该模型的有效性。结果表明，本文模型较THWI和TTCI更符合驾驶员的驾驶心理，且感知风险变化先于驾驶员，对车辆换道交互风险的识别率较THWI提升52.45%，较TTCI提升83.66%，本模型在换道交互风险的识别性能上表现的更加优越。基于本文模型对短交织区区域内多车共同作用产生的风险进行可视化，可辅助交通管理部门确定需要精细化组织的关键区域，也可作为评价管理措施改善效果的可视化手段。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

平行式快速路出口交通组织方法研究 陈永恒, 李世豪, 杨绥程, 刘博, 湛天舒 2024, 24(3): 232-239.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.023 摘要 ( )   PDF(2137KB) ( )   针对平行式快速路出口排队溢出的交通问题，本文提出平行式快速路出口在无信号控制和信号控制情况下的5种交通组织方法，根据主辅车流的车头时距分布，建立主辅车流产生延误的计算模型。从方案选择的角度，以车均延误为评价指标，研究平行式快速路不同交通流量状态下出口最适合采用的交通组织方法。结果表明：当平行式快速路主路驶出车流和辅路车流的总流量低于1500 pcu·h-1时，采取无信号让行的控制方法。主路驶出交通量较高时，采用主路驶出优先控制；辅路交通量较高时，采用辅路优先控制。当总流量在[1500, 2300] pcu·h-1时，采用辅路信号与让行相结合的控制方法。当主路驶出交通量较大时，采用辅路信号主路优先控制；当辅路交通量较大时，采用辅路信号辅路优先控制。当总流量高于2300 pcu·h-1时，采用主辅全信号的控制方法。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

考虑延误特征的航站楼离港聚集客流预测方法 李明捷, 王涛, 黄欣宁, 田杰, 姚霖昊 2024, 24(3): 240-254.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.024 摘要 ( )   PDF(4345KB) ( )   为满足航班延误下航站楼内资源规划与旅客管理对聚集客流预测所提出的高精度和高效率要求，本文提出一种融合延误特征的离港聚集客流预测方法。通过引入航班延误特征量化表征航站楼离港聚集客流的波动情况，探究航班延误下离港聚集客流波动规律和分布特征，构建基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)、排列熵算法(PE)以及鲸鱼优化算法(WOA)优化的长短期记忆神经网络(LSTM)的短期航站楼聚集客流预测模型。首先，应用CEEMDAN将聚集客流数据序列分解为若干模态分量(Intrinsic Mode Function, IMF)和残差量(Residual, Res)，降低原序列中数据的复杂性和非平稳性影响；其次，为减小模型计算规模，同时提高预测效率和精度， 采用PE算法对IMF分量进行熵值重构；最后，建立WOA-LSTM聚集客流预测模型，利用鲸鱼优化算法优化LSTM超参数，叠加重构分量的预测结果，得到最终的聚集客流预测值。将模型应用于长三角某枢纽机场进行实例验证。结果表明：CEEMDAN-PE-WOA-LSTM预测模型性能最优，相较单一的LSTM模型，候机大厅聚集客流预测的均方根误差、平均绝对误差以及百分比误差分别降低42.78%、44.00%及45.62%；相较CEEMDAN-WOA-LSTM模型，预测效率提高41.64%。本文所提模型能够有效拟合存在显著非线性和非平稳性特征的候机大厅聚集客流，具有较高的预测精度和运算效率。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于势博弈的自动化码头路网流量均衡研究 许波桅, 范会尧, 李军军 2024, 24(3): 255-264.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.025 摘要 ( )   PDF(2607KB) ( )   为提高自动化集装箱码头(自动化码头)路网利用率和均衡性，本文基于自动化码头各子路径的拥挤程度、自动导向车(AGV)的运输速度以及各子路径的选择概率等因素，将分布式的AGV流量调度问题转化为AGV之间的博弈模型，提出一种基于势博弈理论的AGV流量调度模型；设计分布式路径选择算法帮助AGV更新策略；系统信息更新算法用于更新道路信息并选择更新策略的AGV；通过这两种算法求解AGV的均衡调度策略。结合3艘实际船舶任务，进行数值仿真实验。仿真结果表明：分布式路径选择方法相较于传统路径选择方式具有更优性，船舶任务量、AGV数量及速度是影响AGV作业效益的关键因素，当AGV的速度为6 m·s-1时，船舶的总收益最大。本文可以为码头管理者确定AGV调度策略提供决策支持。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于用户偏好行为的物流枢纽网络负载均衡优化 刘新全, 汪鑫羽, 黄英艺 2024, 24(3): 265-276.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.026 摘要 ( )   PDF(2322KB) ( )   针对物流转运枢纽网络中用户偏好行为导致的枢纽负载失衡现象，本文考虑不同的规模折扣政策和距离对于用户枢纽选择偏好的影响，提出一种基于用户有限理性偏好的物流转运枢纽网络负载均衡设计方法。设计不完全信息下带有约束的多项式Logit规则模拟用户有限理性下的偏好行为，以枢纽位置和运输路径为决策变量，构建以包含枢纽低负载利用和拥堵的惩罚成本在内的最小广义成本和最大化时间效用的多目标优化模型；设计具有双编码结构染色体的混合进化算法框架，通过鲁汶算法对分配决策空间进行分区，以非支配遗传算法作为算法主框架(NSGAⅡ)，设计多种群机制和种群内双向协同搜索策略，提升算法对解空间的搜索能力；并以广西物流运输网络为例，验证模型及算法的有效性。结果表明：在完全理性状况下的枢纽网络负载较为均衡，用户的偏好行为会加剧枢纽负载失衡的现象，导致枢纽网络的广义成本和时间耗费上升；而在考虑物流用户有限理性下的偏好行为状况下，相对于一般的折扣方案，积极折扣方案下 的整体枢纽网络的负载均衡能力较优，且接近于理性状态下的网络负载均衡能力，其中，平均负载率和平均拥堵率分别为60.17%和34.40%；在考虑用户偏好的状态下，随着折扣力度的增强，枢纽的负载率上升，同时，拥堵率上升；本文设计的混合进化算法收敛到的目标值更为均衡，表现出较强的搜索和寻优性能，能够实现有效求解该模型。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

露天矿作业区无人矿车协同通行决策方法研究 倪浩原, 余贵珍, 李涵, 陈鹏, 刘喜, 王文达 2024, 24(3): 277-289.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.027 摘要 ( )   PDF(3340KB) ( )   露天矿无人矿车在装卸载作业区内运输过程中的长时间停车等待是制约露天矿无人运输系统效率提升的瓶颈。为提高无人矿车的运输效率，本文结合作业区内的运输作业流程，提出一种基于动态可行驶距离的多车协同通行决策方法。首先，将决策模型建模为混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming, MILP)模型，表述优化目标和问题约束；其次，考虑到求解MILP模型存在难以满足动态决策实时性的问题，基于蒙特卡洛树搜索(Monte Carlo Tree Search,MCTS)实现多车冲突消解，核心思想是利用搜索树的推演能力进行多车通行前瞻模拟，计算多车的最优通行优先级，动态调整多车的可行驶距离；此外，根据无人矿车在作业区内的作业特征设计不同的MCTS节点价值函数，实现综合考虑运输效率与作业特征的通行优先级排序；最后，设计作业区 4，8，12 个停车位场景下的多车通行仿真实验，与基于先到先服务(First-Come-FirstServed, FCFS)的方法进行对比，吞吐量提升 22.03%~28.00%，平均停车等待时间缩短 31.71%~50.79%。同时，搭建微缩智能车辆的6停车位作业区场景实验平台，多车单次运输作业总用时相比FCFS缩短了18.84%。仿真与微缩智能车辆的实验结果表明，本文提出的方法能够提升露天矿作业区多车运输效率。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

工程应用与案例分析

Select

接管场景驱动下非驾驶任务对驾驶人视觉与生理特征的影响 张磊, 彭金栓, 陈晓利 2024, 24(3): 290-298.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.028 摘要 ( )   PDF(2796KB) ( )   为研究驾驶人在接管车辆控制权过程中视觉与生理特征的变化规律，本文构建面向城市道路与高速公路工况下的6类接管场景，开展模拟驾驶试验，提取视觉特征、心电特征、皮电特征等维度的参数，利用双因素方差分析确定影响驾驶人状态参数的因素。研究结果表明：接管场景类型和非驾驶任务对驾驶人瞳孔面积变化率、注视熵、兴趣区域注视概率、心率增长率、心率变异性、皮电增长率等具有显著影响 (p < 0.05) ；在城市道路工况下，驾驶人瞳孔面积变化率 (M = 26.91，SD = 10.17) 高于高速公路 (M = 21.32, SD = 7.69) ；认知分心状态的注视熵 (M = 3.84, SD = 1.53) 小于基线状态 (M = 4.46, SD = 1.87) 且视觉搜索范围显著减少(p < 0.05) ；与基线和认知分心状态相比，复合分心状态下驾驶人心率增长率提高了34.69%，而心率变异性则降低了10.55%；此外，在复合分心状态下，驾驶人皮电增长率最高，较另外两类非驾驶任务状态高出82.43%。研究结果可为驾驶人接管绩效的评估与提升，自动驾驶人机交互方式的优化等提供重要参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

无人机高空航拍视角下小尺度车辆精确检测方法 张河山, 谭鑫, 范梦伟, 潘存书, 徐进, 张羽 2024, 24(3): 299-309.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.029 摘要 ( )   PDF(4019KB) ( )   无人机高空航拍图像中车辆像素占比极低，目标可视化信息较少，在目标检测任务中容易漏检和误检。因此，本文提出一种基于改进YOLOX(You Only Look Once X)的无人机高空航拍视角下小尺度车辆精确检测方法。首先，为增强网络对低级特征的提取能力，在原始YOLOX预测头部增加一个160 pixel×160 pixel的浅层特征提取网络；其次，在骨干网络后端嵌入基于归一化的注意力机制模块(Normalization-based Attention Module, NAM)，以抑制冗余的非显著特征表达；最后，为了增大小尺度车辆的相对像素比，提升网络捕捉有效特征信息的能力，提出一种基于滑动窗口的图像切分检测方法。试验结果表明，改进YOLOX网络表现出良好的检测效能，检测精度达到了84.58%，优于典型的目标检测网络Faster R-CNN(79.95%)、YOLOv3(83.69%)、YOLOv5(84.31%)及YOLOX(83.10%)。此外，改进YOLOX能够有效解决无人机高空航拍图像中小尺度车辆的漏检和误检问题，且预测框更贴合车辆的实际轮廓；同时，在不同航拍高度的目标检测任务中具有较高的鲁棒性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

考虑双重集卡优先的闸口通道与场桥配置协同优化 刁璀洁, 王文敏, 蔡佳芯, 靳志宏, 郭姝娟 2024, 24(3): 310-322.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.030 摘要 ( )   PDF(2834KB) ( )   双重任务集卡指在一次进出港中完成一次送箱作业与一次取箱作业的集卡，双重任务集卡能够有效地提高码头集疏运效率，在码头作业中应该具有更高的优先级。因此，本文研究考虑双重任务集卡优先级下的闸口通道与堆场场桥配置优化，在闸口部分设立双重任务集卡优先通道，在堆场部分考虑内集卡作业为第一优先级，双重任务外集卡为第二优先级，单一任务外集卡为第三优先级的3级集卡作业优先级，建立集卡在码头闸口和堆场的排队模型。结合排队模型，以最小化启用的闸口通道和配置的堆场场桥数量，以及最小化集卡的排队数量为目标，建立双目标混合整数规划模型，优化闸口通道与堆场场桥配置数量，提出结合逐点固定流体近似算法的多目标进化算法求解。数值实验证明了所提出方法的有效性，在码头资源配置相同的前提下，考虑双重任务集卡优先级，可减少21.82%的闸口处平均双重任务集卡排队数量和18.27%的箱区处平均双重任务集卡排队数量。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

非机动车超越行为轨迹分段识别与分析方法 张蕊, 段予, 孔令争, 侯先磊 2024, 24(3): 323-332.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.03.031 摘要 ( )   PDF(2400KB) ( )   非机动车超越次数是非机动车道服务水平评价的重要参数，随着路侧高位视频设备的应用普及，为非机动车超越行为识别提供了良好的视频数据来源。目前有关轨迹分段方法的研究难以适应非机动车行驶角度变化频繁且超越轨迹较长的特点。本文提出基于片段轨迹时长和分割间隔时间两个参数的轨迹分段方法，根据视频获取的640条超越轨迹数据，分析非机动车各类超越行为的特性，选取纵向平均速度、纵向速度标准差、横向平均速度、横向速度标准差作为特征参数，基于K最近邻(K-Nearest Neighbor, KNN)算法建立非机动车超越分类模型。根据超越行为持续时间平均值确定自行车片段轨迹时长取值为[4, 9] s，分割间隔时间取值为[1, 8] s；电动自行车的片段轨迹时长取值为[4, 8] s，分割间隔时间取值为[1, 7] s，利用分类模型对各参数组合分段获得的非机动车轨迹片段进行识别。研究结果表明：自行车片段轨迹时长为8 s，分割间隔时间为6s；电动自行车片段轨迹时长为6 s，分割间隔时间为4 s时，对应的识别误差百分比最低，分段效果最佳。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标