交通运输工程学报

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2023年第23卷第5期封面与目录

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杨忠振, 杨云茜, 辛旭

摘要: 为系统性梳理全球性重大灾害事件发生后港航运营管理领域的研究进展，利用知识图谱分析软件VOSviewer对Web of Science和中国知网数据库收录的全球性重大灾害事件背景下港口、航运管理领域的577篇文献进行了共词聚类分析，凝练了航运市场、港航运营管理和港航灾害防控等3个研究热点，综述了热点代表性文献的研究对象、方法和结论，分析了全球性重大灾害事件背景下港航运营管理的研究现状和研究空白，指明了若干潜在的研究方向。研究结果表明：全球性重大灾害事件背景下航运市场的研究多聚焦在货运市场，主要内容涵盖市场供求关系与运价预测、考虑风险的利益相关方交易机制设计；有关港口运营管理的研究主要涉及港口运营绩效评估、港口治理和商业模式、港口可持续发展；有关航运运营管理的研究主要关注航线网络格局变化、航运网络设计、航运服务销售策略；有关港航灾害防控的研究多聚焦在海员的压力、健康管理和心理干预等；未来的研究方向有利用机器学习、大数据预测航运市场行情，考虑市场风险因素分析港航利益相关方的博弈行为，运用区块链、人工智能、大数据、5G和数字孪生等实现港航运营管理智能化，构建全球港口、航运企业协同治理机制和班轮联盟航运网络设计与利益分配机制，讨论全球性重大灾害事件背景下海员轮班制度、日常健康管理理论、心理识别与干预方法等。更多>

2023, 23(5): 1-18. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.001

摘要(1094) HTML (456) PDF (6111KB) (221)

网联自动驾驶车辆道路交通安全研究综述

郭延永, 刘佩, 袁泉, 刘攀, 徐进, 张晖

摘要: 为全面了解网联自动驾驶交通安全领域的研究进展，利用文献计量方法通过Web of Science核心数据库对Connected and Automated (Autonomous) Vehicles、Connected (Autonomous) Vehicles、Traffic Safety (Accident, Crash, Collision, Conflict)等关键词进行检索，共获取2010至2021年2 130篇相关文献，涵盖5 474位作者和7 017个关键词；利用科学知识图谱对网联自动驾驶道路交通安全研究发展历程、研究归属地、研究主题与内容、研究热点等进行分析总结和可视化解析；通过研究主题和热点的分析指出未来研究方向。研究结果表明：网联自动驾驶道路交通安全研究经历了起步阶段、缓慢增长阶段和快速发展阶段；美国和中国是当今世界对网联自动驾驶道路交通安全领域贡献最大的2个研究主体；研究主题主要围绕宏微观交通流、交通系统影响(交通出行、交通环境、交通安全)、车辆安全避障与路径规划、交通安全评价等展开，研究热点重点围绕网联自动驾驶交通控制与系统优化、新型混合交通流交通安全分析、微观行为建模与仿真安全评估等；未来研究需重视由单车安全转向交通流事故风险传播研究，突破智能网联车队群体决策与编队控制技术，构建虚拟现实下智能网联数据化仿真环境与深度测试平台，挖掘网联自动驾驶人机共驾情境下驾驶人接管绩效评价体系，从而进行精细化的事故风险致因分析、交通安全建模与评估以及事故风险防控策略与算法研究。更多>

2023, 23(5): 19-38. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.002

摘要(1240) HTML (2191) PDF (11888KB) (448)

图神经网络在交通预测中的应用综述

户佐安, 邓锦程, 韩金丽, 袁凯

摘要: 为寻求提升交通预测时空计算任务性能的有效途径，探索图神经网络技术在交通预测中的应用前景和挑战，回顾了交通预测方法的发展，总结了模型驱动方法、统计模型、传统机器学习方法和深度学习方法的优势和局限性；阐述了图网络和交通网络的适配性，归纳了图的构造方法；将应用于交通预测的数据进行了分类，分析了不同交通预测任务的共性与差异；归纳了常用于交通预测任务的图神经网络模型，包括卷积图神经网络、图注意网络、图自编码器和图时空网络，分析了图神经网络模型应用于交通预测时主要考虑的因素和时空模块；对比了多种交通速度预测方法的性能，分析了图神经网络框架中不同组件对其预测性能的影响；从数据多源性、应用多样性、多模式、动态性、模型可解释性、不确定性和小样本学习等多个角度探讨了基于图神经网络的交通预测面临的挑战和机遇，并针对图神经网络发展趋势提出了相关建议。研究结果表明：与只考虑时间相关性的基准模型相比，基于图神经网络的预测方法性能显著提升；多模式时间相关性、时空注意力机制、边特征、外部数据均会显著影响预测性能；图神经网络为建模交通网络复杂动态的时空相关性提供了有力手段，目前针对交通状态预测问题开发了多样化的模型；未来研究可重点从设计高效的动态时空模块集成架构、设计有效整合外部数据的模块、拓展多样化的应用任务、实现多模式交通同步预测、开发高效可靠和易于解释的模型等方面进行突破，实现预测准确性和效率均衡提升，以期发展更高阶段的智慧交通。更多>

2023, 23(5): 39-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.003

摘要(2239) HTML (372) PDF (7778KB) (518)

众包配送研究综述

赵建有, 李玥, 田浩, 陶旭秋, 侯雪

摘要: 基于SCI数据库和CNKI数据库收录的1 495个文献，应用知识图谱分析软件VOSviewer对众包配送共词进行聚类分析，梳理了众包配送参与主体的影响因素、众包配送平台的运营和众包配送车辆路径问题，分析了国内外众包配送的现状，探讨了众包配送存在的问题，提出了众包配送未来的发展方向。研究结果表明：在众包参与主体方面，价格、安全和配送难度等是影响众包配送模式普及的重要因素；在平台运营方面，现有众包配送运营平台以成本最小或路径最短为目标，构建单一的任务匹配函数；在车辆路径问题方面，现有众包配送多依托已有数据库采用启发式算法求解车辆路径问题。未来众包配送研究的发展趋势主要包括：对众包参与主体影响因素进行研究，为吸引不同特征的参与主体，适应区域客户密度和经济发展水平差异，应合理调整配送价格，进一步细化场景；为提升众包配送平台服务水平，提高众包配送平台竞争力，应将安全、资源、环境与交通等因素纳入配送平台中，构建多目标任务匹配函数；为适应众包配送特性，提高众包配送系统响应速度，应构建具有优先级的多目标路径优化函数；应利用人工智能算法等工具，解决众包配送路径优化问题。更多>

2023, 23(5): 62-84. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.004

摘要(1394) HTML (569) PDF (12208KB) (137)

集装箱港口船舶配载计划研究综述

常祎妹

摘要: 梳理了集装箱港口船舶配载计划问题的国内外文献，从配载计划的分类、影响因素与求解方法三方面回顾了其研究现状和成果，探讨了目前研究中存在的不足与后续的研究方向。研究结果表明：在论文题目中直接点明主贝位规划问题或者箱位分配问题的文献越来越少，更多的是直接点明“配载计划问题”；多数文献考虑了船舶稳性、船舶强度、集装箱属性(尺寸、质量、类型等)、岸桥属性等影响配载计划问题中的几个因素，只有极少数文献将配载计划问题的影响因素全部考虑在内，因此，为了使研究更贴近港口实际操作，综合考虑配载计划问题的影响因素将成为未来的研究重点；配载计划还受到港口内其他作业的影响，因此，为了提高港口的作业效率和运营水平，应综合考虑集装箱港口各个区域之间的相互作用；随着铁水联运的发展，铁路集装箱也会堆放在船舶上，因而在配载计划问题中也需要考虑铁路集装箱的影响；多数文献都设计了智能算法，并获得了较多的优化解，但是为了更加直观形象地展示求解结果，应该将仿真优化与算法计算结合在一起。更多>

2023, 23(5): 85-103. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.005

摘要(835) HTML (364) PDF (2754KB) (101)

现浇ECC和预制榫卯混合连接装配式RC桥墩抗震性能

林上顺, 林永捷, 夏樟华, 赵锦冰, 黎雅乐

摘要: 为提高装配式钢筋混凝土(RC)桥墩的抗震性能，提出采用现浇工程水泥基复合材料(ECC)和预制榫卯混合连接的新型接头构造；开展了3个采用混合接头连接(以现浇ECC段高度与凹槽深度为变化参数，编号为DZ-1、AC-200、XJ-250)和1个采用现浇ECC湿接缝连接(编号为PT-1)的装配式RC桥墩试件的拟静力试验；建立了经试验验证的ABAQUS有限元模型，分析了轴压比、长细比、凹槽深度、现浇ECC段高度等参数对装配式RC桥墩抗震性能的影响。分析结果表明：4个桥墩试件破坏模式均为压弯破坏，且各试件的ECC现浇段均未发生破坏；与PT-1试件相比，现浇ECC和预制榫卯混合连接装配式RC桥墩的峰值荷载增大了25.74%~30.03%，极限位移增大了22.75%~106.39%，残余位移下降了43.70%~61.42%，具有较好的抗震性能；AC-200试件的凹槽深度最大，其残余位移大于其他装配式桥墩，且耗能能力较差；装配式桥墩的峰值荷载和屈服荷载随轴压比、现浇ECC段高度的提高而提高，随着长细比的提高而下降；延性系数随着现浇ECC段高度的提高而提高，随着长细比、轴压比的提高而下降。建议混合连接的凹槽深度不宜超过凸榫边长的75%。更多>

2023, 23(5): 104-117. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.006

摘要(531) HTML (97) PDF (14692KB) (111)

科隆蛋扣件区段钢轨吸振器抑制钢轨波磨的机理

崔晓璐, 徐佳, 李童, 徐晓天, 漆伟, 刘津治

摘要: 开展了重庆地铁1号线钢轨波磨的现场调研，建立了科隆蛋扣件小半径曲线区段车辆-轨道系统的动力学模型，研究了导向轮对通过该区段时的动力学特性；基于轮轨系统摩擦自激振动理论建立了相应区段轮对-钢轨-吸振器系统的有限元模型，应用复特征值法和瞬时动态法研究了钢轨波磨的形成机理和钢轨吸振器的抑制机理；采用控制变量法探究了钢轨吸振器连接参数和安装方式对钢轨波磨的影响规律。研究结果表明：科隆蛋扣件小半径曲线区段导向轮对与钢轨间的蠕滑力趋于饱和，容易引起轮轨系统发生频率为477.65 Hz的摩擦自激振动，从而导致低轨表面形成30~40 mm的钢轨波磨；安装钢轨吸振器能有效降低轮轨系统对应频率下的摩擦自激振动，进而抑制科隆蛋扣件小半径曲线区段钢轨波磨的产生；在一定范围内增大钢轨吸振器的连接刚度和连接阻尼，或改变钢轨吸振器的安装方式均有助于减小轮轨系统的摩擦自激振动，从而抑制波磨的产生和发展；当钢轨吸振器横向连接刚度和阻尼分别为60 MN·m^-1和50 kN·s·m^-1，纵向连接刚度和阻尼分别为60 MN·m^-1和50 kN·s·m^-1，垂向连接刚度和阻尼分别为120 MN·m^-1和100 kN·s·m^-1，并且钢轨吸振器连续安装在钢轨轨腰两侧，轮轨系统发生摩擦自激振动的可能性最小。更多>

2023, 23(5): 118-128. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.007

摘要(357) HTML (209) PDF (14206KB) (101)

深中通道沉管临时锚拉系统横向偏位模型试验

闫磊, 韩恒, 贺拴海, 徐国平, 邓斌, 闫金宁, 辛世豪

摘要: 为探明深中通道沉管对接施工时锚拉系统的横向偏位限值，利用数值模拟和模型试验相结合的方法研究了锚拉系统的变位能力，建立了锚拉系统的有限元模型，基于有限元分析结果确定了足尺模型试验的加载分级标准；基于锚拉系统的实际受力状态确定了拉杆轴向荷载等级，试验模拟了水平及竖向各5 cm的初始安装偏差，分4个工况对结构进行了加载并测试了应力与偏位。研究结果表明：在给定拉杆轴向荷载下，随着横向偏位的增加，锚拉系统的安全储备均逐渐减小；单根拉杆在轴向试验荷载1 000 kN作用下，横向偏位为5 cm时，结构处于弹性工作状态，锚板和肋板最大Mises应力分别达到190.8和179.3 MPa，距其设计强度295和280 MPa分别具有35.3%和36.0%的安全储备；在1.2和1.5倍轴向试验荷载下，施加横向偏位至5 cm时，锚拉系统仍处于弹性工作状态，锚板和肋板最大Mises应力分别从221.1和196.8 MPa升至286.8和260.5 MPa，设计安全储备平均值由27.4%降至5.0%，拉杆最大应力从473.8 MPa升至623.7 MPa，屈服安全储备由43.3%降至25.3%；极限侧推试验中，在1.5倍轴向试验荷载下，当横向偏位为6 cm时，锚板达到设计强度，继续增大至12.8 cm时，锚板率先屈服，认为该锚拉系统已失效，此时拉杆应力为704.8 MPa，屈服安全储备为15.6%，故建议沉管水下对接施工的横向偏位控制值为6 cm。更多>

2023, 23(5): 129-142. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.008

摘要(522) HTML (149) PDF (26100KB) (72)

基于自适应变点的发动机性能退化预测

李耀华, 张铖

摘要: 为有效利用监控大数据准确识别民机发动机性能的状态并预测其性能退化过程，针对民机发动机故障数据偏少且其性能退化过程呈现多阶段退化特性，提出了一种考虑民机发动机性能参数阶段不确定退化特性的可靠性评估模型；通过动态自适应窗宽改进了基于贝叶斯信息准则(BIC)的变点检测模型，利用改进自适应窗宽的BIC识别了自适应变点；根据识别出的自适应变点分阶段建立了不确定Liu过程的分布函数模型，结合民机发动机性能退化过程首达阈值的数学性质进行了可靠性评估，并通过对比民机发动机性能退化样本数据验证了模型的准确性和优越性。分析结果表明：利用改进自适应窗宽的BIC变点检测模型识别民机发动机性能退化过程的变点后，采用变点描述分阶段退化过程的均方误差为5.8×10^-28，在自适应窗宽具有不同变化规律的条件下，识别出的变点无明显变化，说明模型能够准确识别民机发动机性能退化过程的自适应变点，且具有较强的稳健性；利用阶段不确定Liu过程分析民机发动机性能参数的动态退化规律时，其平均评估误差比原Liu过程模型降低了约23.69%，得到的可靠性评估结果更加准确，且改进模型由于具有Lipschitz连续性，能够准确预测未来某段时间内民机发动机性能退化过程的可靠性水平。由此可见，建立的改进可靠性评估模型能够为实际工程中民机发动机的性能状态监控与健康管理应用提供理论方法。更多>

2023, 23(5): 143-151. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.009

摘要(342) HTML (124) PDF (3355KB) (54)

动车组干式车载牵引变压器质量-热点温升均衡优化

郭蕾, 蔡丰林, 袁帅, 朱秋月, 王东阳, 周利军

摘要: 针对干式车载牵引变压器质量-热点温升在优化过程中存在的相互制约问题，提出了将简化计算流体动力学模型仿真与多目标算法相结合的优化方法；为提升计算流体动力学温升仿真计算效率，基于热、电传递类比等效原理，提出了干式车载牵引变压器绕组的计算流体动力学等效简化建模方法，并建立了可模拟运行条件的温升试验平台，以验证简化建模方法的有效性；基于多场耦合下简化模型的温升仿真结果和响应面法，构建出可反映干式车载牵引变压器热点温升与质量结构参数之间内在规律的数学显式模型；在进一步考虑车载牵引变压器电、磁与尺寸约束的基础上，提出了基于非支配排序多目标遗传算法的均衡优化方法，并将优化方案与初始方案进行对比。研究结果表明：等效简化建模方法快速、简洁且具有较高的计算准确性，在170匝绕组仿真模型中将仿真时长由4.00 h缩短至0.67 h，简化模型与具体模型温升仿真计算结果间的平均相对差值为0.609%，最大相对差值为2.169%；简化建模方法通过等效原理消除了计算流体动力学模型的微小间距，在保证网格质量的前提下大幅减少了固体区域网格数量，计算效率的提升程度与需简化的变压器绕组匝数正相关；所得优化方案与初始方案相比，干式车载牵引变压器热点温升下降了33.57%，质量减少了29.20%。更多>

2023, 23(5): 152-162. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.010

摘要(199) HTML (46) PDF (8205KB) (45)

虚拟轨道列车超螺旋滑模自适应导向控制

张众华, 杨蔡进, 张卫华

摘要: 为提高虚拟轨道列车在参数不确定和未知外部扰动环境中自导向控制的鲁棒性能，针对列车运行中多输入多输出的过驱动控制问题，基于拉格朗日方程建立了多铰接列车的非线性导向控制模型，将等效轮胎侧偏力作为控制输入量；利用虚拟轨道离散点坐标与列车运行速度，建立了计算列车位置、速度与加速度的参考模型，设计了独立的列车导向控制器与纵向速度控制器；利用李雅普诺夫方法，基于传统滑模控制(SMC)和自适应超螺旋滑模(ASTSM)分别设计了2种列车导向控制器，利用轮胎逆模型计算了线控转向系统的转角控制量；建立了轮速分配模型，基于参考速度矢量，将列车纵向速度控制转换为每个轮毂电机的转速与电磁转矩控制；建立了7节编组列车的动力学仿真模型，通过变速和综合线路测试分析了轮毂电机转速和电磁转矩的响应过程，研究了车辆模块之间铰接作用力的分布规律，比较了SMC和ASTSM在参数不确定和未知外部扰动工况下的鲁棒性能。研究结果表明：建立的列车导向控制模型、运动参考模型与轮速分配模型是有效的；车辆模块的纵向速度跟踪误差小于1.5 km·h^-1，车轮转速跟踪误差率小于1%；与SMC相比，当存在未建模动态、50%负载变化与未知扰动时，提出的ASTSM具有更好的自适应鲁棒性能，使车轴中心位置偏差能在有限时间内收敛至0附近；在侧向力干扰下，ASTSM的车轴中心偏差均方根与最大值分别为10和42 mm，分别降低了82%和61%；ASTSM在曲线路段中无明显的稳态偏差，且车间铰接角能一致地收敛至稳态值，保证了虚拟轨道列车的运行稳定性。更多>

2023, 23(5): 163-182. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.011

摘要(608) HTML (244) PDF (24879KB) (50)

多港口区域泊位资源的最优配置与分配

郑建风, 赵煜星, 刘欣桐, 郭倪楠

摘要: 在区域港口发展一体化的背景下，通过调整不同班轮公司的船舶挂靠港口，研究了多港口区域泊位资源的配置与分配问题；为提高泊位利用率，将不同班轮公司组合形成稳定班轮集群，并将多港口区域泊位资源与不同班轮集群之间进行最优匹配，以泊位总数最少和船舶挂靠港口调整最小为目标建立集划分模型，设计了基于排队论和合作博弈理论的三阶段优化方法；以珠江三角洲区域的3个港口(香港港、盐田港和蛇口港)和4个班轮公司的船舶挂靠该区域多港口为例进行算例分析。数值分析结果表明：三阶段优化方法可以使这4个班轮公司的船舶总平均排队长度由23.569 1艘减少至22.930 2艘，即多港口区域的泊位资源整合可以有效缓解港口拥挤和船舶排队；3个港口服务4个班轮公司船舶需配置的泊位数由31减少至27，说明多港口区域的泊位资源的合理配置与分配，不仅可以提高泊位资源利用率，也可以减少不同港口的泊位资源的重复建设；从泊位服务船舶数量的角度，服务不同的班轮集群的船舶对港口的吸引力不同，说明港口可以选择合适的班轮公司作为服务对象来提高泊位运营效率。更多>

2023, 23(5): 183-191. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.012

摘要(430) HTML (245) PDF (5695KB) (98)

火灾爆发时地铁站乘客疏散多目标路径优化方法

杨晓霞, 张蕊, 李永行, 曲大义

摘要: 建立了一种地铁站乘客疏散网络，分析了网络节点的度以辨识关键节点，提出了节点失效后的修正走行疏散网络；设计了基于支持向量回归算法的闸机、楼梯/扶梯节点处乘客通行时间预测模型，分析了模型的预测性能，得到了乘客数量与通行时间的定量关系；建立了包括节点和路段通行时间的总疏散时间、总路段风险和总拥挤成本3个目标函数，构建了一种火灾爆发时地铁站乘客疏散多目标路径优化模型，提出了基于遗传算法的优化模型求解方法；模拟了火灾爆发时地铁站乘客的疏散运动，分析了路径优化模型帕累托解下的疏散效率，评估了路径优化策略的优化程度；设计了乘客动态引导微信小程序，为疏散路径推荐信息的及时发布提供了一种可能方案。研究结果表明：验证集中节点处乘客通行时间预测模型的平均绝对误差低至0.000 375，稳健指标值可高达0.999 334，说明预测数据与真实数据吻合程度高；闸机处实际采集数据与仿真数据的平均相对误差为4.9%，正态性检验、方差齐性检验和独立样本检验的显著值都大于0.05，验证了PathFinder软件可较为真实地模拟乘客运动；与正常疏散无优化策略相比，路径优化模型3组帕累托解下的优化程度分别为16.7%、15.9%、18.0%，因此，根据具体疏散场景、危险系数、服务质量要求等指标可选用相应的疏散优化策略。更多>

2023, 23(5): 192-209. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.013

摘要(572) HTML (132) PDF (22629KB) (99)

面向智慧原油管道建设的运行方案快速智能决策

王军防, 曹旦夫, 矫捷, 余红梅, 袁庆, 宇波, 陈志敏, 邓雅军

摘要: 为解决智慧原油管道建设实时优化的难题，从节能降耗和运行安全2个角度出发构建了以能耗和不安全系数最小为优化目标的运行方案智能决策模型；基于差分进化算法，从变异决策变量越界处理方法和离散决策变量变异算子2个算法角度提出了提高优化算法可靠性和优化效率的改进设想；结合算法计算流程和并行计算框架，提出了4种并行计算策略；以近900 km长的仪征-长岭原油管线(仪长线)作为测试管道来验证和进一步分析算法改进设想与并行计算策略。研究结果表明：结合智能决策模型和优化算法的运行方案智能决策方法可在保证管道安全运行的前提下使仪长线的能耗费用下降7.22%，节能效果明显；改进的变异决策变量越界处理方法和用于离散决策变量变异的浮点数圆整变异算子均能提高原油管道运行方案优化结果的可靠性，前者可使优化计算耗时至少缩短一半，后者可使优化计算耗时至少缩短2/3；在不同的计算机配置下，不同并行计算策略的优劣存在一定的差异，而在最优并行计算策略下，在服务器上优化计算耗时从220 s下降为10 s，加速比可达到22倍。可见，综合算法改进设想和并行计算策略的运行方案快速智能决策方法可使优化计算的加速比超过130倍，显著缩短了优化计算耗时，说明了该智能决策方法对于原油管道快速运行优化的有效性。更多>

2023, 23(5): 210-222. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.014

摘要(262) HTML (61) PDF (11065KB) (74)

组合赋权云模型在高速公路通道适应性评价上的应用

李彬, 朱朋朋, 肖润谋, 李子添, 靳引利

摘要: 为了科学评价高速公路通道与区域发展之间的适应性，分析了高速公路通道对区域经济的影响因素；利用反映像相关矩阵的评价指标筛选方法进行指标降维，建立了区域高速公路通道适应性评价指标体系；通过灰色关联度进行客观赋权，计算了模型各评价指标的权重，并在算法中弥补因层次分析法(AHP)主观判断造成的误差；建立了AHP-灰色关联度混合约束锥的云模型，并对2019年沈海高速公路通道46个路段进行评价；针对不适应路段在扩容改造、差异化收费和主动交通管理等方面的问题，提出了相关改进意见和具体措施。研究结果表明：将高速公路适应性评价指标由18个降为9个，在不影响模型精度的同时，可以大幅度降低模型复杂度；沈海高速公路的适度超前路段、总体适应路段、初步适应路段、相对滞后路段、严重制约路段占比分别为6.52%、21.74%、43.48%、21.74%、6.52%；与传统数据包络分析(DEA)模型相比，AHP-灰色关联度混合约束锥的云模型评估出的适度超前路段减小17.39%，初步适应路段增加43.48%，严重制约路段增加6.52%，并以福州市内路段、泉州市内路段、晋江市内路段和厦门市内路段不适应程度最为严重，这些严重制约路段在传统DEA模型中并未评价出来。可见，使用AHP-灰色关联度组合赋权的云模型可以提高评价结果的准确性和科学性，是解决高速公路通道适应性评价问题的一种有效方法。更多>

2023, 23(5): 223-233. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.015

摘要(354) HTML (88) PDF (9031KB) (96)

城市客车车厢内站立乘客对站立区域的选择偏好

闫晟煜, 白昭然, 温福华, 周继彪, 陈礼美

摘要: 为揭示城市客车车厢内站立乘客对站立区域的选择偏好，基于随机效用理论，提出了站立乘客选择偏好的多项Logit(MNL)模型，考虑站立乘客流向和座椅布置模式，确定了影响选择偏好的3个关键独立要素，分别为站立宽松程度、下车便捷程度和获得座椅概率，并提出了要素的算法、阈值，以及在各站立区域内的分布规律与耦合关系；运用MATLAB中的牛顿迭代法标定了MNL模型的待估计参数，以典型的12 m城市客车车型为例，结合西安市22条公交线路的调查，提出了各站立区域的选择模型，分析了在不同车厢平均站立密度下站立乘客对站立区域的选择偏好。研究结果表明：标定的MNL模型能够有效反映站立乘客的选择偏好；站立乘客对3种独立要素的判断优先级依次为下车便捷程度、站立宽松程度、获得座椅概率；轴距内2个站立区域的站立宽松程度存在耦合关系；基准区域内站立乘客对站立宽松程度和获得座椅概率的偏好较弱；当车厢内每平方米的平均站立乘客数不超过2人时，乘客选择区域3的偏好降幅为35.95%，而选择区域2的偏好增幅为19.99%，二者互补现象显著；当车厢内每平方米的平均站立乘客数超过2人时，区域2将会显著地疏解区域1的客流，站立乘客对区域1的选择偏好始终高于区域4，乘客对站立区域的选择偏好呈现逐步收敛的特点。乘客的站立区域选择偏好研究对衡量座椅布置与客流量适配效果，指导客流应急疏散与分流和提升城市公交出行服务品质有重要价值。更多>

2023, 23(5): 234-241. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.016

摘要(1025) HTML (417) PDF (1946KB) (86)

网联自动驾驶车辆下匝道换道决策模型

郝威, 张兆磊, 吴其育, 易可夫

摘要: 为宏观刻画自动驾驶专用车道上的网联自动驾驶车辆(CAV)下匝道的行为，提出了混合交通流下基于安全风险的CAV下匝道换道决策模型；该模型将换道间隙选择过程抽象为成功换道或不成功换道的伯努利试验，并在此基础上建立了基于交通流理论的车辆换道成功率计算方法；提出了耦合换道安全与效率的下匝道换道决策成本函数，其中安全与效率的权重参数根据不同的驾驶模式确定，从而确定CAV最优的换道意图生成点，为CAV换道提供指令。数值分析结果表明：CAV下匝道成功率由换道准备距离、交通需求和CAV渗透率共同决定，成本函数随着CAV渗透率的变化出现明显的拐点；交通量为2 400 veh·h^-1时，CAV的最佳换道意图生成点为距离下匝道入口1 km处；当交通量增加至4 000 veh·h^-1时，最佳换道意图生成点为距离下匝道入口2.5 km处；当交通量大于6 400 veh·h^-1时，需要提高CAV的侵略性才能高效驶出高速公路；成本函数随着CAV渗透率的增大先下降再升高，若渗透率低于拐点渗透率，则增加换道准备距离可以降低成本函数，若渗透率高于拐点渗透率，则需通过减小换道准备距离降低成本函数。仿真结果表明：交通需求和渗透率对车辆下匝道的安全性影响显著，渗透率由30%提升至60%，碰撞时间最大降幅为76.23%。更多>

2023, 23(5): 242-252. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.017

摘要(726) HTML (235) PDF (5169KB) (141)

面向个体出行推荐的联邦异质性模型和算法

由林麟, 贺俊姝, 陈坤旭, 何家琪, 袁绍欣, 赵娟娟, 蔡铭

摘要: 为实现兼顾偏好异质性与数据隐私化的个体出行推荐，基于模型参数化聚合与分布式训练的联邦学习计算范式，提出了一种联邦混合罗吉特(FMXL)模型，可解构标准MXL模型，以实现本地个体偏好与全局群体差异参数估算的分离；为了消除模型对原始数据的依赖，提出了标准与聚合2种联邦吉布斯抽样算法，通过本地与全局参数的交互，实现模型的层次化联合估计；为了验证所提模型与算法，基于Swiss Metro公开数据集，分别搭建了离线与在线2种出行推荐场景。分析结果表明：针对离线场景，2种联邦吉布斯抽样算法拟合的FMXL模型与标准多项式罗吉特模型相比，其对数似然值分别增大了157.8和153.2，预测率分别提升了12.3%和12.1%；与基于集中式吉布斯抽样算法拟合的MXL模型相比，其计算时间分别缩短了64.2%和76.9%，通信时间均缩短了86.2%；针对在线场景，FMXL模型的对数似然值和预测率均呈上升趋势，且整个估计过程的计算和通信时间均低于标准MXL模型。可见，以数据隐私化处理为前提，MXL模型的联邦化训练既能保证出行推荐的精准性，也能充分调动用户端闲置算力，有效提升出行推荐的时效性，体现了所提模型和算法的高适应和可拓展能力，同时基于联邦异质性模型的个体出行推荐还能有效推进交通系统的智能化进程。更多>

2023, 23(5): 253-263. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.018

摘要(495) HTML (143) PDF (2766KB) (71)

面向智能网联车辆碰撞风险规避的互动速度障碍算法

王顺超, 李志斌, 曹奇, 王秉通, 丁红亮

摘要: 针对多智能车辆协同驾驶中的动态避碰问题，构建了一种面向智能网联车辆碰撞风险检测与协同避碰路径规划的互动速度障碍算法；基于人工势场理论构建了车辆碰撞风险势场，量化了车辆碰撞风险强度与碰撞风险区域；基于车辆驾驶行为交互作用构建了互动速度障碍算法，确定了冲突车辆碰撞风险的协同规避条件与规则；基于车辆动力学约束构建了动态窗口法，确定了碰撞风险规避可行速度解集；基于模型预测控制原理，应用最优化理论构建了车辆碰撞风险规避路径规划模型；通过构建智能网联环境下单冲突车辆、多冲突车辆、瓶颈区冲突车流避碰仿真场景，测试了提出的碰撞风险规避算法的有效性，并与其他避碰算法进行了控制效果对比。研究结果表明：相较于其他对比算法，互动速度障碍算法控制下的安全性能提升了8.6%以上，效率性能提升了9.6%以上，说明提出的互动速度障碍算法通过协同冲突车辆的避碰行为可有效降低冲突车辆避碰速度与轨迹波动，可有效规避非线性速度与轨迹冲突车辆间的碰撞冲突，并可避免瓶颈区多车辆碰撞事故与明显车流波动；在瓶颈区大范围车辆冲突中，相较于其他避碰算法，提出的避碰算法可使车辆的通行效率提升10.42%，使车辆的碰撞风险降低47.32%。由此可见，该算法在协同大规模冲突车辆的避碰行为、降低车辆碰撞风险与运行延误上具有良好性能。更多>

2023, 23(5): 264-282. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2023.05.019

摘要(860) HTML (358) PDF (21717KB) (149)

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