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2024年, 第24卷, 第4期
刊出日期：2024-08-25 上一期    下一期
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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


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综合交通运输体系论坛

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考虑碳排放的长大货物多式联运路径优化 王娟, 程玉丽, 杨雨菡, 张英贵 2024, 24(4): 1-11.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.001 摘要 ( )   PDF(1887KB) ( )   长大货物具有外形轮廓尺寸大、重量大和价值昂贵等特性，运输过程中不可拆解。多式联运逐步成为长大货物运输的首选方式，路径决策是其联运组织的核心。本文引入能耗因子，设计长大货物多式联运在途运输、改造和换装过程碳排放量计算公式，统筹考虑长大货物装后轮廓尺寸、限界、桥梁承重能力和节点换装能力等制约因素，兼顾运输路段改造，以最小化长大货物联运成本和碳排放量为优化目标函数，构建考虑碳排放的长大货物多式联运路径优化模型，设计基于自适应遗传算法和精英保留策略的长大货物多式联运路径优化算法，提出一种考虑碳排放的长大货物多式联运路径决策方法。计算结果表明：相比传统遗传算法和自适应遗传算法，本文方法的目标函数优化程度均高于20%，成本优化程度均高于12%，碳排放量优化程度均高于22%，所提方法优势显著。采用本文方法编制的长大货物联运路径方案能有效兼顾多式联运成本和碳排放，为长大货物多式联运路径优化提供强有效的决策支持，助力大件物流降本增效和“双碳”目标的实现。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法 王宗保, 钟鸣 2024, 24(4): 12-22.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.002 摘要 ( )   PDF(2384KB) ( )   针对货运碳税政策影响的公平性问题，本文提出一种基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法。该方法使用双层规划模型，上层模型使用Dagum基尼系数分析货运碳税政策对不同地区制造业区位影响，并据此优化各地区的货运碳税价格，提升政策影响的公平性；下层模型通过改进土地利用—交通整体规划模型，模拟区域中社会经济活动、交通及货运碳排放之间的交互关系。由于决策变量与目标函数之间的复杂关系，本文提出一种贝叶斯优化算法求解模型。拓展所使用的土地利用—交通整体规划模型，改进后的模型不仅能一体化分析货运碳税政策对区域货运减排和产业区位的综合影响，而且能在政策制定中考虑不同地区综合运输网络和产业区位的差异，确保政策影响的公平性。以长江经济带为例的研究结果表明，在80元·t-1的货运碳税政策下，不同地区的制造业区位受到的影响差异显著，区域间净差异对总体基尼系数贡献率为74.63%。相比之下，本方法通过差异化区域货运碳税政策，在同等货运减排目标下，有效降低了区域间净差异，将总体基尼系数由0.180降至0.115，较好地平衡了货运碳税政策对长江经济 带各地区制造业区位影响的公平性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于货运方式选择模型的铁路白货运输定价方法 刘峻麟, 张戎, 孟祥涛, 王玉光, 李子睿 2024, 24(4): 23-30.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.003 摘要 ( )   PDF(1707KB) ( )   ：铁路货运价格市场化改革是推进多式联运及快捷物流发展的有效措施。本文考虑托运人选择行为及承运企业不同的货运经营目标，提出铁路“白货”运输市场化定价方法。首先，构建货运方式选择行为模型揭示托运人对运输方式的选择行为。其次，结合承运清算办法构建不同货运经营目标下的定价决策模型，建立铁路全程运输价格、全程运输时间等运输服务属性值与铁路 运量、承运盈余、清算收入等指标间的量化关系，并计算“白货”货运清算单价下浮后各指标变化情况，基于此分析铁路货运定价策略。案例结果表明：当前光伏货物运价水平下铁路获得较高的运量，但承运盈余为负，不可长期维持现状运价水平；铁路全程运输中两端短驳运输费用占比过大，削弱了铁路运价下浮对托运人选择铁路货运的影响力；降低“白货”货运清算单价给予铁路运输更具有竞争力的运价下浮空间，可提高铁路分担率、承运盈余和清算收入，调动铁路承运企业开拓铁路“白货”运输市场的积极性。 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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城市道路智能网联车辆轨迹鲁棒控制方法 刘美岐, 金楷然, 李雅澜, 郭戈 2024, 24(4): 31-40.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.004 摘要 ( )   PDF(2586KB) ( )   PDF(English version)(3020KB) ( 4 )   针对车辆控制系统的执行器延迟和外部环境不确定性导致的智能网联车队性能不稳定甚至系统失稳问题，本文提出一种强鲁棒的信控路段智能网联车辆轨迹优化控制方法。首先，构建三阶车辆控制系统动态模型，以优化乘坐舒适性、安全性、车队平稳性、燃油经济性和交通延误为目标，以闯红灯和不安全的车间距离为惩罚，以速度和加速度上下界为约束，以前方交叉口信号变化为系统反馈，设计车辆轨迹控制器以提升受控车辆的运行效率。其次，将车辆轨迹控制器构建为最小—最大模型预测控制问题，针对执行器延迟和不确定性的最坏情况优化成本函数得到控制输入，以改善受控车队的稳定性。然后，采用迭代的庞德里雅金极大值原理进行求解，将控制问题离散化并将不确定参数划分为多个连续区间，找出最坏情况进行迭代计算，正向求解状态变量并逆向求解共轭变量，以提高控制问题的求解效率。仿真结果表明，该轨迹控制方法在信控路段和无信控路段均表现良好，有效应对随机的执行器延迟和外部车辆的干扰，如信号参数的改变、人类驾驶车辆的剧烈变速和小幅度的轨迹偏差。本文提出的鲁棒控制器具有良好的稳定性和优越性，能够显著改善乘坐舒适度(75.7%)并减少燃油消耗(18.4%)。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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雾天网联车辆跟驰模型构建及行为影响分析 黄岩, 李海军, 闫学东, 段克 2024, 24(4): 41-49.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.005 摘要 ( )   PDF(1719KB) ( )   PDF(English version)(1571KB) ( 6 )   网联车辆(ConnectedVehicle, CV)已从微观驾驶行为方面被证实其能有效改善雾天交通安全，但鲜有建立微观跟驰模型来模拟CV车辆在雾天的跟驰轨迹。本文根据雾天CV车辆的交通信息获取模式和跟驰行为特征，在雾天智能驾驶人模型的基础上，构建考虑车头时距因子、遵守因子和权重因子的雾天网联车辆智能驾驶人模型(Fog-related Intelligent Driver Model of Connected Vehicle, FIDMCV)。为评价FIDMCV模型的有效性及评估CV车辆在雾天的交通影响，选取累计碰撞时间倒数和交通量作为分析指标，并建立不同CV车辆渗透率和领车减速度的数值仿真场景。在进行数值仿真前，针对关键参数遵守因子和车头时距因子的取值进行敏感性分析。仿真结果表明：随着CV车辆渗透率的增加，混合交通流能更有效地改善雾天交通安全，但会导致雾天车辆跟驰间距增加，从而减少道路交通量，降低交通效率。CV车辆在高风险场景下(6 m·s-2减速度)的碰撞时间倒数值减少比例为14.3%，在中低风险(4m·s-2和2m·s-2减速度)场景中为5.6%和6.3%，因此CV车辆在高风险场景下的交通安全改善作用更显著。本文提出的FIDMCV模型能有效再现雾天CV车辆的交通安全改善作用和跟驰间距增加特征，可用作雾天CV车辆的微观仿真工具。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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车网互动场景下电动网约车运营与充放电动态调度策略 牛振宁, 安琨, 马万经 2024, 24(4): 50-59.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.006 摘要 ( )   PDF(1977KB) ( )   利用电动网约车的集中性和灵活性，结合车网互动(Vehicle-to-grid,V2G)技术，使得车辆可以在电网负荷高峰期间为电网提供应急和需求响应服务。本文旨在评估电动网约车车队参与V2G系统的潜力和效益，并对网约车的订单分配、空车调度、充放电调度方案进行动态决策。首先建立时间—空间—能量三维网络刻画车辆调度问题，并通过滚动时域优化模型最大化网约车车队的期望收益，进一步设计可行弧筛选算法降低模型规模，求解车队动态调度决策。以上海市嘉定区为例进行案例分析，结果表明，所提出的电动网约车动态调度策略可以较好地满足出行订单需求，通过空车调度平衡未来的出行需求和供给。在电网需求应急响应时段，可调度10.3%的闲置车辆参与放电，参与车辆平均收益可达104.8元·h-1，有助于减少车辆的闲置率，提升车辆净收益，应对运输服务市场逐渐饱和的问题。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑动态交互作用的智能车辆轨迹预测 温惠英, 张昕怡, 黄俊达, 许鹏鹏 2024, 24(4): 60-68.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.007 摘要 ( )   PDF(2177KB) ( )   在多车交互的动态场景中，智能车辆需要具备对周围车辆未来轨迹的预测能力，以实现安全高效行驶。本文提出一种考虑邻车动态交互作用的轨迹预测方法。首先基于目标车辆及周围车辆的历史轨迹信息，构建动态时空关联图，作为交互特征提取模块的输入，再运用图注意力机制获取历史时域上可变的交互特征参数；其次，将目标车辆历史时域信息与可变的交互特征参数融合，嵌入时间注意力机制得到上下文向量，再通过长短时记忆神经网络解码输出目标车辆的未来轨迹；最后，运用CitySim数据集对本文模型进行训练及验证，又采用CQSkyEye数据集对模型进行迁移性实验。结果显示：模型在5s的预测时域上均方根误差为0.82m，与其他预测模型的最优结果(0.96 m)相比，精度提升15%，并且可以提前2s对车辆轨迹进行准确预测；对于迁移性能，本文模型相比其他模型有一定优势，在改变图构建的距离阈值参数后，5s预测时域上的均方根误差为6.43m，对比其他模型最优结果(12.41m)，精度提升48%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于车速引导的交叉口公交优先自适应控制模型 田鑫, 卢凯, 高志刚 2024, 24(4): 69-80.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.008 摘要 ( )   PDF(2706KB) ( )   为进一步满足公交车辆在交叉口不同流量情形下实时优先的需求，本文以交叉口人均平均等待时间最小为目标，提出基于车速引导的交叉口公交优先自适应控制模型。通过考虑交叉口进口道实时流量情况和公交车的实时运行状态，建立公交车车速与信号配时参数之间的联系，实现交叉口信号配时方案和公交车车速引导方案的同步优化求解。用0-1决策变量表示交叉口的相位相序以降低模型的计算复杂度，进而提升模型的求解速度；最后通过案例仿真实验对比，验证了本文模型的有效性。案例分析结果表明，本文模型在3种不同流量情形下与对比方案相比，可至少减少17.86%、12.04%、8.81%的公交车车均延误时间，21.82%、17.86%、17.74%的公交车均停车次数，以及24.56%、8.03%、3.38%的乘客平均等待时间。同时本文模型在不同流量情形的求解时间均不足0.01s，相比现有模型，计算时间大幅降低，进一步满足了公交实时优先计算效率的要求。由此可见，本文通过建立基于车速引导的交叉口公交优先自适应模型，在不影响交叉口整体和社会车辆通行效率情况下，实现了公交车优先通行并减少了交叉口人均平均等待时间，同时也能满足网联环境中对于模型优化速率的需要。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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多源数据驱动的隧道场景驾驶员识别方法 金盛, 周梦涛, 白聪聪 2024, 24(4): 81-93.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.009 摘要 ( )   PDF(2750KB) ( )   针对隧道环境中监控图像分辨率低与车辆运动轨迹特征异质性减弱导致的驾驶员识别准确率偏低问题，本文提出一种融合卷积与多头注意力机制的驾驶员识别方法(Multi-scaleCNN with Multi Attention)，通过充分利用驾驶过程人—车—路—环境多源信息的协同耦合关系提升识别精度。首先，设计开展实车驾驶试验，构建针对隧道路段的人—车—路多源驾驶数据库并设计特征集合；其次，搭建驾驶员识别模型框架，该框架通过多尺度卷积神经网络学习驾驶过程中的局部波动，并通过并行的多头自注意力层结构捕捉驾驶时间序列的长期依赖性，实现局部信息与全局信息的有效整合，从而提升隧道场景的驾驶员识别效果。结果显示，与其他先进的算法相 比，所提出的模型在驾驶员身份识别任务中的准确率高达99.07%，调和F1分数达到99.03%，充分证明了所提方法的有效性。此外，通过特征贡献度评估方法对隧道场景下驾驶员身份识别任务中的特征重要性进行深入探究发现，相较于车辆历史运动数据，驾驶员心理、生理及视觉特征显示出更高的贡献度。研究结果可为隧道场景多源数据应用提供支持，并对隧道安全监管提供技术支撑。 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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基于主线密度预测的快速路入口匝道控制方法 邓明君, 李书行, 李响, 张兵, 薛运强 2024, 24(4): 94-104.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.010 摘要 ( )   PDF(2922KB) ( )   针对快速路入口匝道区域拥堵问题，本文提出一种基于交通密度预测的入口匝道控制方法。通过分析快速路匝道区域的交通特性，定义交通流缓行状态，利用经典宏观交通流模型对快速路主线的历史密度进行统计，基于速度、密度参数进行聚类分析量化缓行状态交通参数特征。基于城市交通流的日变化特性，利用时间序列模型对交通密度进行短期预测，基于预测结果识别缓行状态。针对交通缓行状态，提出一种快速路主线交通密度与入口匝道排队长度的协同控制模型，通过控制入口匝道进而控制主线下游密度不超过临界密度，利用PSO-PID(ParticleSwarm Optimization-Proportional Integral Derivative Control)算法对控制模型进行求解。以南昌市洪都大道快速路为例，对晚高峰缓行时段进行仿真分析，并与经典的匝道控制方案进行对比分析。结果表明：本文模型相较ALINEA模型，将匝道调节率提高11.0%，匝道平均排队长度和平均延误分别降低了14.8%和13.5%。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于生成对抗模仿学习的路段非机动车行为仿真 魏书樵, 倪颖, 孙剑, 邱红桐 2024, 24(4): 105-115.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.011 摘要 ( )   PDF(2178KB) ( )   为精准复现路段非机动车干扰行为，满足自动驾驶仿真测试需求，本文提出一种位置奖励增强的生成对抗模仿学习(Position RewardAugmented Generative Adversarial Imitation Learning, PRA-GAIL)方法训练仿真模型。城市道路中，干扰行为主要由电动自行车产生，故以电动自行车作为研究对象。在构建的仿真环境中，使用生成对抗模仿学习(GAIL)更新仿真模型使仿真轨迹逐步逼近真实轨迹，同时加入位置奖励与Lagrangian约束方法以解决现有仿真方法中的均质化和行为不可控的问题。结果表明：在测试集表现上，GAIL和PRA-GAIL方法平均每步长距离误差相比于常用的行为克隆方法下降了61.7%和65.8%。在行为层仿真精度上，与GAIL相比，PRA GAIL的加速度分布与真实分布间的KL散度显著降低，越线、超车数量的百分比误差下降了7.2%和20.2%。使用Lagrangian方法添加安全约束使有危险行为的智能体数量相比于常用的奖励增强方法下降了75.8%。在轨迹层仿真精度上，整体仿真环境下，PRA-GAIL的平均每步长距离误差相比于GAIL下降了17.5%。本文模型真实再现了非机动车超车时的操作空间，说明PRAGAIL方法对非机动车行为仿真有良好的适用性。本文提出的改动有效提升了仿真效果，最终所得的仿真模型能够真实地再现路段非机动车的干扰行为，能够应用于自动驾驶仿真测试。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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亮度和速度协同下公路隧道口路段驾驶舒适度研究 孟云伟, 全振宇, 王子骁, 刘向洋, 李斌斌, 青光焱, 刘中帅 2024, 24(4): 116-126.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.012 摘要 ( )   PDF(2549KB) ( )   为探究山区双车道公路隧道口路段驾驶心理负荷的变化特性，本文采用实车试验的研究手段，招募27名驾驶人作为被试，选择重庆市境内的9座隧道作为试验场景，采集驾驶人、车辆和驾驶环境的行车数据，使用驾驶人的心率增长率表征驾驶心理负荷。通过数据分析，对驾驶人在隧道口路段的驾驶心理负荷与亮度和速度的相关性进行研究。结果表明，山区双车道公路隧道入口段的驾驶心理负荷大于出口段；在环境亮度小于500cd·m-2时，驾驶心理负荷对亮度的变化更为敏感，进而提出亮度变化率的计算公式，当亮度变化率在60%时，黑洞和白洞效应对驾驶人的心理影响趋于相同；在隧道口路段，速度对驾驶心理负荷具有放大效应；根据驾驶心理负荷值，划分隧道口路段的驾驶舒适度区间，提出基于驾驶舒适度需求的亮度变化率和速度的安全阈值，并给出计及亮度变化率和隧道口净空高度的亮度曲线。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于冰雪路面危险驾驶行为谱的行车风险识别方法 程国柱, 李天仪, 汪国鹏 2024, 24(4): 127-138.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.013 摘要 ( )   PDF(2365KB) ( )   为描述驾驶人在冰雪路面行车时危险驾驶行为的具体表现形式，并量化其整体行车风险，通过模拟驾驶试验获取驾驶人操作类数据和车辆运动类数据，构建包含猛打方向、急变速、超速行驶、横向摇摆和跨道行驶这5种行为的危险驾驶行为谱。根据具体试验条件和四分位差法，分别确定不同路面附着系数下危险驾驶行为的阈值，并通过加权平均的方式计算危险驾驶行为谱特征值。以特征值作为行车风险评价指标，利用K-means聚类算法，将行车风险状态划分为4类，将随机森林模型、元启发式优化算法与支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)结合，建立冰雪路面行车风险识别模型。结果表明：超速行驶对冰雪路面行车安全影响最大，其权重为0.285；危险驾驶行为谱特征值主要分布于区间[0.00,0.20]内，最大值出现在路面附着系数为0.2条件下；在路面附着系数为0.2和0.4条件下，严重行车风险明显增加，其占比分别为正常路面的4.85倍和2.49倍；鱼鹰优化算法(OspreyOptimizationAlgorithm, OOA)与SVM结合得到的行车风险识别模型的识别准确率为93.96%，优于浣熊优化算法(CoatiOptimizationAlgorithm, COA)和灰狼优化算法(Gray Wolf Optimization Algorithm, GWOA)。研究结果有助于了解驾驶人在冰雪路面和正常 路面行车时的差异，为提升驾驶人的行车安全水平提供依据。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于规则的信号交叉口纯电动公交节能驾驶策略 李铁柱, 谢炳言, 刘天昊, 陈海波, 王召 2024, 24(4): 139-150.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.014 摘要 ( )   PDF(3345KB) ( )   为解决纯电动公交在通过信号交叉口时能耗较大的问题，本文提出一种旨在最小化电量消耗的基于规则的两阶段驾驶策略，能够实现通行策略场景的合理划分选择及充分优化加减速调整曲线凹凸性，同时，不牺牲乘客舒适度和通行时间。在策略第1阶段，结合车辆运行状态和通过车路协同技术获取的交叉口信号相位和时序信息，提出4种交叉口通行策略的划分与判断选择方式，包括匀速通过策略、加速通过策略、减速通过策略和制动停车策略；在策略第2阶段，利用基于XGBoost算法的能耗估算模型和基于加减速特征参数的曲线模型，优化策略场景中匀速过程、加速过程和减速过程的速度曲线；最后，结合VISSIM仿真验证4种通行策略的有效性。结果表明，所提出的策略可以有效减少电量消耗，在4种驾驶场景下，降低了29.8%~34.2%的能耗。此外，分析发现，在经济车速以上和以下的最佳速度节能曲线均为凹凸形曲线，因此，通过对比实验进行不同速度调整范围的最节能曲线凹凸性规律总结，该结论可以为纯电动公交车的节能驾驶提供更易于操作的驾驶引导。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑机会充电与行程时间可靠性的区域多车型电动公交调度优化 姚恩建, 王鑫, 刘莎莎, 杨扬, 李成 2024, 24(4): 151-165.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.015 摘要 ( )   PDF(2449KB) ( )   为提高电动公交系统运营效率，降低运营成本，本文提出一种考虑机会充电和行程时间可靠性的电动公交调度优化方法。首先，基于区域调度场景，提出在线路始末站配备快速充电桩，利用车次接续时间进行机会充电的策略；然后，考虑行程时间的随机波动，以表征特定可靠性的预留行程时间作为模型输入生成调度方案，同时，将发车延误成本纳入目标函数中，综合考虑公交企业从规划到运营阶段的整体效益，构建以总成本最小为目标的区域多车型电动公交调度优化模型，针对模型特点，设计自适应大邻域搜索算法进行求解；最后，以北京市大兴区4条公交线路为例，验证模型和算法的有效性。结果表明：基于本文方法得到的最优调度方案相较于传统单线路单车型调度方案，能使企业日均总成本下降37.93%，平均每辆车的发车延误时长减少5.63 min，说明本文所提方法能有效降低企业成本，提升公交系统可靠性。相较于不考虑机会充电和行程时间可靠性的区域多车型运营模式，本文最优方案能使总成本下降28.67%。此外，通过灵敏度分析，建议公交企业以240kW的充电功率进行快速充电资源的配置，以90%的行程时间可靠性进行电动公交调度方案的编制。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑空间需求不均的模块化公交线路运行方案优化研究 易洪波, 刘昱岗, 王童语 2024, 24(4): 166-175.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.016 摘要 ( )   PDF(2056KB) ( )   传统固定容量公交车辆难以应对公交线路上空间分布不均的需求。为解决这一问题，引入模块化公交车辆，通过编组与解编的方式实现车队在运行中的容量动态变化，以更贴合需求在空间上的变化。基于运行时空图重构的方法，建立描述模块化公交线路运行方案的优化模型，所构建模型为混合整数非线性规划(MixedInteger-Nonlinear Program, MINLP)模型，模型决策变量包括车队的运行方案以及模块化公交单元的运行方案。为方便求解，采用时间离散化手段，通过一系列方法将所构建的MINLP模型转化为易于求解的混合整数线性规划(MixedInteger-Linear Program, MILP)模型，并基于成都市真实公交线路与乘客需求数据进行案例分析。实验结果表明，与传统容量固定式公交相比，模块化公交的应用能够使乘客成本降低11.44%，运营成本降低31.35%，综合降低20.32%的系统总成本。敏感性分析实验结果分析了系统供给与需求变化对系统成本产生的影响。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑场景差异性的混合车型公交调度优化方法 翁剑成, 乔润童, 王茂林, 林鹏飞, 刘冬梅, 张晓亮 2024, 24(4): 176-187.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.017 摘要 ( )   PDF(2157KB) ( )   纯电动公交因其低碳和节能环保的特性，已成为车辆电动化转型的必然选择，但纯电动公交车在实际运营中仍面临低温条件下性能下降和电池老化导致续航里程降低等挑战。考虑在运营中混合使用燃油车和电动车，以弥补纯电动公交车在特定场景下的性能下降，提升公交运营效率和服务质量。本文考虑公交动态运行特征建立公交时刻表分段优化模型，以优化后的车次为输入，构建混合车型运营条件下的公交行车计划编制优化模型，并设计改进的遗传算法实现模型求解。最后，以北京市公交线路为例，选取单线路运营、异地充电及区域集中调度等不同典型运营场景开展案例研究，验证优化模型在差异化运营场景条件下的适用性和优化效果。结果表明，对比本地充电场景，异地充电场景下的运营成本增加5.15%，运营车辆数量增加5.88%；在多线路联合编制行车计划的区域集中调度场景下，运营成本较单线路运营场景降低4.68%；在给定的车型比例阈值下，使用混合车型运营效果优于使用单一车型运营，有效降低运营成本和碳排放。本文研究为公共交通企业结合不同运营场景，制定科学灵活的电动公交运营调度方案提供了重要支撑。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑分时电价和多车型的电动公交行车计划优化 熊杰, 梁晶晶, 李向楠, 窦雪萍, 李同飞 2024, 24(4): 188-199.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.018 摘要 ( )   PDF(2362KB) ( )   PDF(English version)(1830KB) ( 2 )   为最小化电动公交系统的总运营成本，本文提出一种考虑分时电价和多车型的电动公交行车与充电计划的一体化优化模型。该模型同时考虑车次链构建、充电时间窗及充电桩数量等实际运营约束。通过设计自适应大邻域搜索算法(AdaptiveLargeNeighborhoodSearch,ALNS)求解车次链，该算法针对多车型下的车次与车型匹配和车次链可行性等问题特性多元化设计可行解的破坏与修复算子。对于ALNS迭代中生成的可行车次链组合，构建分时电价下的充电计划优化子问题，并将其转化到特定的网络图中，设计基于最小费用流的算法求解充电时长，优化决策充电开始时间。选取北京市的3条公交线路验证模型和算法，结果显示，相比于现状，车队规模从30辆减少至24辆，电费成本和运营总成本分别降低了25.84%和20.63%。通过对比实验，探讨不同修复指标权重和车型组合对优化结果的影响。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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建成环境对共享单车与地铁组合出行的影响关系 关昊天, 戢晓峰, 李武, 陈方, 邓若凡 2024, 24(4): 200-211.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.019 摘要 ( )   PDF(2985KB) ( )   PDF(English version)(2256KB) ( 2 )   为探究建成环境对共享单车与地铁组合出行需求的影响，首先，基于12万次的共享单车出行数据，采用空间置信椭圆技术，刻画地铁站点领域内的共享单车集聚特征；其次，建立自行车—地铁骑行集聚缓冲区的量化方法，从密度、交通设施、土地利用、目的可达性以及地铁客流这5个维度评估地铁站点领域内的建成环境属性；最后，引入梯度提升决策树模型拟合建成环境因素与组合出行需求之间的非线性作用关系。研究发现，地铁客流和工作场所是影响组合出行的核心因素，展示了明显的阈值效应，商业活动的增加在初期可以增强组合出行的需求，但过高的密度会因交通拥堵导致负面效应；公交站点密度的提升表征了共享单车与公交系统之间的相互竞争，突显了城市交通模式间的复杂互动；进一步，土地利用多样性和人口密度对组合出行的非线性影响，反映了城市规划与居民通勤模式的深层次联系。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的转移影响 李洪运, 江志彬, 谷金晶, 刘伟, 王炳勋 2024, 24(4): 212-222.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.020 摘要 ( )   PDF(2810KB) ( )   轨道交通网络中乘客的出行受网络结构和运营状况变化的影响，个体出行偏好对这些变化的响应也各异。为分析轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的出行转移影响，本文提出考虑转移类型和转移比例的乘客出行特征刻画方法，结合时段属性生成乘客特征—时序(Feature Temporal, F-T)矩阵；通过改进的欧氏距离计算F-T矩阵间的相似性，实现F-T矩阵的相似性度量；提出一种基于相似度矩阵的K-Means聚类和层次聚类相结合的两步聚类方法(Two-step Clustering of K-Means Clustering and Hierarchical Clustering, KMHC)划分乘客影响群体，分析影响乘客出行转移的因素；以新冠肺炎疫情期间上海轨道交通11号线昆山段停运作为实例，对本文方法进行验证。研究结果表明：昆山段停运后，常乘客呈现出5种主要的出行转移影响群体，占常乘客总数的94.4%；各影响群体的转移距离、通勤时间和出行频率差异明显，是影响区段停运后常乘客出行选择的重要因素。本文方法可为其他计划性停运场景提供借鉴和参考，也可为区段停运后的网络客流变化预测，行车和客运组织方案优化提供支撑。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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全渠道电商库存路径及定价问题优化研究 杨华龙, 石兴江, 辛禹辰 2024, 24(4): 223-230.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.021 摘要 ( )   PDF(2005KB) ( )   针对全渠道模式下电商库存路径及定价问题，考虑各前置仓需求不确定因素，本文提出一种按照不同售卖渠道的商品差异化定价策略，通过设置电商关于需求不确定风险态度的保守系数，构建以总利润最大化为目标的混合整数非线性鲁棒优化模型，并设计自适应模拟退火粒子群算法进行求解。选取含有10个和20个前置仓的两组算例，验证本文模型算法的适用性和有效性。实验分析结果显示，相比于统一定价，差异化定价可以提高电商总利润分别约5%和6%。敏感性分析结果表明，提升线上客户的线下购物体验以增加线上自提渠道客户数量，并组织线上营销活动以提高线上客户对电商促销努力的敏感度，能给电商带来更高的利润；掌控未来市场波动风险并准确预测需求信息以降低电商保守系数和需求最大偏离系数，亦可提高电商总利润。研究结论可为电商制定前置仓库存配送路径策略与各渠道商品定价方案提供参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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带时间窗的时间依赖型同时取送货车辆路径问题研究 何美玲, 杨梅, 韩珣, 武晓晖 2024, 24(4): 231-242.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.022 摘要 ( )   PDF(2016KB) ( )   针对带时间窗的时间依赖型同时取送货车辆路径问题(TimeDependentVehicleRouting Problem with Simultaneous Pickup-Delivery and Time Windows, TDVRPSPDTW)，本文建立以车辆固定成本、驾驶员成本、燃油消耗及碳排放成本之和为优化目标的数学模型；并在传统蚁群算法的基础上，利用节约启发式构造初始解初始化信息素，改进状态转移规则，引入局部搜索策略，提出一种带自适应大邻域搜索的混合蚁群算法(AntColony Optimization with Adaptive Large Neighborhood Search, ACO-ALNS)进行求解；最后，分别选取基准问题算例和改编生成TDVRPSPDTW算例进行实验。实验结果表明：本文提出的ACO-ALNS算法可有效解决TDVRPSPDTW的基准问题；相较于模拟退火算法和带局部搜索的蚁群算法，本文算法求解得到的总配送成本最优值平均分别改善7.56%和2.90%；另外，相比于仅考虑碳排放或配送时间的模型，本文所构建的模型综合多种因素，总配送成本平均分别降低4.38%和3.18%，可有效提高物流企业的经济效益。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑航空公司偏好的协同航路分配优化方法 张宝成, 胡威, 刘婉纯 2024, 24(4): 243-252.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.023 摘要 ( )   PDF(2454KB) ( )   为提高协同决策中管制与航空公司之间的参与，减少航班的延误，提出多目标下的考虑航空公司偏好的航迹时隙分配模型，解决具有多个受限区的航路资源分配问题。该模型以满足容量限制、最小化航班延误及改航的相关成本为效率和公平性目标，将该模型应用于国内某航路实例数据，运用Benders分解算法分析求解模型。结果表明，与传统的地面等待方法相比，航班总延误成本每分钟显著降低6.2%，由于改航分配导致地面延误减少，使航班总延误时间降低了29.3%，这一结果强调，增加改航(除了地面等待)以避免空域受限区的重要性。此外，该模型允许航空公司能够根据自身偏好灵活地选择原计划航线或替代航线，分析航空公司的偏好对个人和系统延误水平的影响。最后，讨论基于不同公平方案下多受限资源分配过程中效率与公平之间的权衡，提出的Min-Max方法相比现有的RBS(Ration-By-Schedule)方法能够使空域运行效率提高5.4%，航空公司公平性提高70.8%。可见，提出的多目标协同航路分配优化方法的有效性，在降低总延误成本的基础上兼顾各航空公司的公平性，是解决协同航路资源分配问题的一种有效方法。 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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空间异质下地铁建成环境与站点覆盖客流吸引度关系研究 陈红, 李晨光, 王铎, 段超杰, 姚振兴 2024, 24(4): 253-262.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.024 摘要 ( )   PDF(2586KB) ( )   机器学习模型广泛应用于探究建成环境与客流的交互关系。然而，机器学习考虑的是全局关系，无法捕捉空间变化，为解决这一问题，本文从密度、多样性、设计、目的地可达性、可获得性和网络连通性等方面构建了11种建成环境指标，提出一种轻量级梯度提升机(LightGBM)与地理加权回归(GWR)的集成综合分析模型(SLightGBM)，以探究建成环境对站点覆盖客流吸引度的空间异质性和非线性影响，并将该模型与LightGBM，普通最小二乘法(OLS)和GWR进行比较，以揭示SLightGBM模型在回归效果上的优势。针对西安市的研究结果表明：SLightGBM模型的R2、MAE与RMSE分别达到了0.68、8379.16和11797.19，显著优于对比模型；建成环境因素存在空间异质性，工作人口密度和公交站点密度在中心区域最为重要，而餐饮密度在南部区域更显著；工作人口密度和餐饮密度与客流吸引度呈正相关，而最小换乘次数与客流吸引度呈负相关关系，且具有明显的协同作用。研究表明，影响因子空间差异性和阈值分析结果对于指导城市建设和改善公共交通系统具有重要的启示意义。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于传递熵的空中交通航路网络拥堵传播特性分析 张洪海, 瞿昕宜, 沈雪, 万俊强 2024, 24(4): 263-273.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.025 摘要 ( )   PDF(2803KB) ( )   为深入剖析空中交通拥堵态势演变特性，辅助空中交通管制，确保航路网络的高效运行，本文研究空中交通航路网络拥堵传播相关问题。首先，选取交通流量、交通密度和交通汇聚度作为航段拥堵评估指标，建立FCM(FuzzyC-Means)航段交通拥堵状态评估模型；其次，提出基于传递熵理论的航段拥堵传播模型，并分析拥堵与拥堵传播之间的关联性；然后，建立基于传播指数与显著性面积指标的关键航段识别方法；最后，采用广州区域管制扇区内实测数据检验本文提出方法的有效性。研究结果表明：综合考虑宏观和微观特征的拥堵识别模型能够有效地划分航段的交通状态；拥堵传播受时段和拥堵程度的影响较大，夜间时段，畅通态在拥堵传播中占据主导地位，信息传播量比日间高30%，且信息有效期更长；在白天，高拥堵航段在拥堵传播中占主导地位，其信息传播量约为低拥堵航段的1.2倍，但信息有效期较短；广州高空航路网络的拥堵传播呈现明显的时空差异性，拥堵传播高峰时段主要位于12:00-14:00和18:00-20:00，略早于拥堵高峰期，沪蓉航路等东西向主干航路是拥堵传播的关键航路。这些规律可为空中交通管制单位实施管制措施和优化航路结构等提供理论支持。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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自然驾驶状态下城市地下环道驾驶人心理负荷研究 尚婷, 易爱强, 何军, 刘祥 2024, 24(4): 274-282.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.026 摘要 ( )   PDF(2624KB) ( )   为探究城市地下环道驾驶人心理负荷特性，组织驾驶人自然驾驶试验，使用生理仪获取自然驾驶状态下驾驶人心电信号数据。以驾驶人心率、心率增长率和心率变异性指标为关键变量，基于因子分析法构建心理负荷量化模型，揭示地下环道平曲线半径、曲线类型、出入口以及熟练程度对驾驶人心理负荷的影响。研究表明：心率指标和心率变异性指标分别与地下环道平曲线 半径呈负相关和正相关关系；驾驶人心理负荷与平曲线半径呈负相关，在相同半径条件下，连续曲线场景下的心理负荷显著高于单个曲线场景，且连续曲线间负荷累积作用超过单一曲线半径对驾驶人心理负荷的影响；入口段驾驶人心理负荷比出口段高21.39%；非熟练驾驶人心理负荷比熟练驾驶人高30.75%；建议在城市地下环道出入口和曲率变化区段增设视线诱导设施，设计车速为20~40 km·h-1时，平曲线半径不宜小于30m。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于脑电通道注意力机制的驾驶行为识别研究 赵朔, 奇格奇, 李培豪, 关伟 2024, 24(4): 283-291.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.027 摘要 ( )   PDF(2129KB) ( )   脑电信号以其高时间分辨率等优点成为识别驾驶员认知状态和评估驾驶性能的重要工具。以往研究中，基于脑电识别驾驶行为往往局限于异常驾驶状态，例如，疲劳检测和分心驾驶等，忽略了常规驾驶场景。本文以常规驾驶行为作为研究对象，通过驾驶模拟实验同步采集驾驶员在执行加速、减速和转向行为时的驾驶数据和脑电数据，构建基于压缩—激励模块的通道注意力—可分离卷积神经网络，对驾驶员上述驾驶行为进行模式识别，并优化选择跨个体脑电信号通道。结果表明，本文模型在3类驾驶行为识别的准确率达到82%，且在保证预测精度的情况下，将通道数量降低了70%。通过消融实验以及与其他基准模型的对比证明了模型的有效性。对最优通道组合的头皮拓扑位置分析发现，大脑额区和枕区与常规驾驶行为最为相关。研究结果可为从认知角度理解驾驶行为及类脑驾驶决策提供方法依据。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于生命周期评价的氢能重卡排放分析 李雷, 钱思达, 徐黎庆, 焦文玲, 张鑫, 张承虎 2024, 24(4): 292-299.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.028 摘要 ( )   PDF(1892KB) ( )   为分析在我国现有能源结构下发展氢燃料电池重卡相比传统能源重卡有何优势，本文基于生命周期评价方法，利用美国阿贡国家实验室研发的GREET(Greenhouse gases, Regulated Emissions, and Energy use in Transportation)模型，采用控制变量法对比分析煤制氢和可再生能源制氢路径下的氢燃料电池重卡和柴油重卡的全生命周期空气污染物气体排放情况，并对可能影响车辆排放的因素进行敏感性分析，最后以榆林市重卡车队为例进行车队替换模型分析。模拟结果表明：采用可再生能源制氢路径的氢燃料电池重卡相比柴油重卡平均减少了68.74%的各类空气污染物排放；采用煤制氢路径的氢燃料电池重卡在CO、NOx和CO2这3种气体的排放水平均 低于柴油重卡；可再生能源发电制氢比普通电解制氢平均减少氢燃料电池重卡92.41%的空气污染物排放；长途氢燃料电池重卡比短途氢燃料电池重卡减少12.57%的空气污染物排放；采取氢燃料电池重卡替换柴油重卡的策略预计到2030年能减少13.77%的车队整体空气污染物排放。本文在公路运输范畴内对氢能重卡的空气污染物排放水平进行分析，为后续氢能重卡的推广提供依据。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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路测环境下无人驾驶小巴复杂场景运行评价 马千里, 王通, 邵帅, 贾鹏 2024, 24(4): 300-310.  DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2024.04.029 摘要 ( )   PDF(2672KB) ( )   以无人驾驶小巴为代表的客运自动驾驶工具在公交微循环中发挥着重要作用，为实现无人驾驶技术的商业化规模运用，除了传统的车辆性能测试外，还需评估其在复杂场景下的表现。由于测试数据缺乏，评价模型适用场景单一和评价方法主观等问题，导致以往评价偏差较大。本文针对无人驾驶小巴的表现构建综合评价体系，并在实测数据的基础上，采用博弈论组合赋权的 优劣解距离法(Techniquefor Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)模型，对车辆在复杂场景下的表现进行综合评价。选取驾驶安全性、乘坐舒适性、车辆智能性及车辆高效性这4个评价维度，并细分为12个客观评价指标。首先，通过实地测试采集无人驾驶小巴在运行场景中的数据；其次，利用基于博弈论的组合赋权法，对层次分析法和熵权法获得的权重进行组合；最后，为验证模型的有效性，运用TOPSIS模型对3条具有不同复杂度的测试路线进行综合评价值的计算。结果显示，无人驾驶小巴表现评价中，准则层的重要程度排序为车辆智能性、驾驶安全性、乘坐舒适性、车辆高效性，指标层敏感指标则为自动驾驶状态、平均角速度。基于博弈论组合赋权的TOPSIS模型对不同场景复杂度路线进行的无人驾驶小巴表现评价结果与实际运行情况一致，展示了方法的有效性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标