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2020年 第4期

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人物介绍
2020, 38(4).
摘要(198) PDF(0)
摘要:
交通安全
基于复杂网络的区域水上交通关键船舶识别方法
文元桥, 黄玉宇, 周春辉, 隋忠义, 张帆
2020, 38(4): 1-9. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.001
摘要(341) PDF(3)
摘要:
为研究区域内船舶行为对交通状况的影响,研究了基于复杂网络的关键船舶识别方法.将水域中的船舶看作为复杂网络中的节点,根据船舶间的行为交互关系构建区域面向船舶行为分析的复杂网络;并结合复杂网络的节点中心性指标构建节点综合重要度评价模型;通过节点综合重要度评估结果,对网络中的节点进行节点重要度排序,识别网络中的关键节点.对比度节点中心性识别关键节点方法,实验结果表明,2种方法的分析结果中节点排序结果相同的节点数占节点总数的比例达到77.8%,但节点综合重要度评价方法对各指标进行权重配比,充分考虑了各指标对关键节点识别结果的影响,能有效识别区域关键船舶.
恶劣天气对高原山区高速公路交通流特征的影响分析
戢晓峰, 张琪, 覃文文, 杨文臣, 胡澄宇
2020, 38(4): 10-16. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.002
摘要(489) PDF(1)
摘要:
为定量分析雨、雪、雾等高原山区常见恶劣天气对高速公路交通流特征的影响,利用长期监测的昆明市小铺—兔耳关高速公路固定监测点的交通流与天气状况数据,针对不同天气的影响,估算不同天气下车速和流量的折减系数,并与恶劣天气对平原地区高速公路交通流影响进行对比分析;然后采用回归分析方法,标定了不同恶劣天气条件下的高原山区高速公路速度-流量关系模型.结果表明:在小雪和中雪天气条件下,高原山区高速公路平均车速分别下降6 km/h和10 km/h,交通流量分别下降5.4%和22.0%;在小雨、中雨和大雨天气条件下,平均车速分别下降3 km/h,5 km/h和12 km/h,交通流量分别下降4.8%,16.4%和16.7%;在小雾和中雾天气条件下,平均车速分别下降6 km/h和14 km/h,交通流量下降比例均未超过3%.
交通信息工程与控制
移位左转交叉口自适应信号控制方法和模型
罗舒琳, 田丹丹, 高向鹏, 张存保
2020, 38(4): 17-24,33. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.003
摘要(405) PDF(3)
摘要:
为降低交通流波动对移位左转交叉口通行效率与安全的不利影响,运用模型预测控制(MPC)确定移位左转交叉口自适应信号控制方法的基本框架,在此基础上,实时检测交通数据进行短时交通预测,并对累计到达消散理论进行拓展,将交通流划分为随机到达流、车辆到达受预信号影响的约束流以及车辆到达受主信号多流向影响的组合流3种类型,根据上、下游行程时间差对主、预信号间不同车流的到达情况进行推演,提出面向移位左转交叉口的延误估算方法,建立以延误最小为目标的自适应信号配时优化模型.运用Vissim软件进行仿真验证,结果表明,与定时控制相比,文中方法可使移位左转交叉口的车均延误、停车次数、排队长度分别下降31.2%,7.4%,47.8%.
考虑过分相区的高速铁路列车操纵节能优化
樊葱, 柏赟, 周雨鹤, 汪茜, 文晶
2020, 38(4): 25-33. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.004
摘要(413) PDF(2)
摘要:
既有研究在优化高速列车节能操纵方案时忽视了一些实际约束,如很少考虑列车须采用惰行工况通过分相区,所求方案可能不符合列车操纵规范要求.为研究考虑列车过分相区约束、曲线限速以及计划运行时分要求等实际约束的列车节能操纵问题,将高速列车区间运行过程根据分相区、限速、坡道划分为不同阶段,建立多阶段最优控制模型以最小化列车牵引能耗;采用基于自适应Radau伪谱法的GPOPSⅡ求解模型的精确解,结合武广线案例分析多阶段最优控制模型及算法的节能效果.结果表明,模型在不同线路条件下求解得到的列车操纵方案都满足实际约束,且比司机实际操纵方案平均节能10.8%;与考虑列车过分相区约束的标准四阶段模型所求方案相比,模型求得的列车操纵方案平均节能4%.
交织区多车道协同自适应控制方法
马庆禄, 袁新新, 张琳
2020, 38(4): 34-41. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.005
摘要(340) PDF(2)
摘要:
为了提升交织区的通行效率,提出了一种基于不同车道复杂度的多车道协同自适应控制优化方法,该方法考虑多路合流交织区信号周期长、渠化复杂、冲突频繁等运行特征,制定了分车道自适应信号灯控制策略,在交织区复杂度算法的基础上建立基于定向渠化的车道复杂度模型.以最小总延误为目标,利用不同车道复杂度、排队长度等约束条件建立了多车道协同自适应优化模型,并利用BP神经网络求解最小总延误下的最优控制方案.以重庆市"黄花园大桥—石黄隧道"桥隧结合部的三路合流交织区为实验对象,以高峰小时交通量调查数据为依据,利用Matlab与Vissim对不同信号灯控制方案进行优化对比分析,实验结果表明,19种不同控制方案中,P3S12(3相位控制方案12)最优,其总延误降低了27%,优于其他18种控制方案,不同时段流量状态下分车道自适应控制总延误比现行控制方案平均降低了69%.本文方法能够显著的降低交织区的延误,比现状控制方案延误结果更优.
交通规划与管理
双线铁路中间站到发线数量配置研究
陈龙, 朱昌锋, 刘道宽
2020, 38(4): 42-49,83. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.006
摘要(394) PDF(2)
摘要:
针对双线铁路中间站多速度等级列车越行方式多样性和相邻列车间隔时间适应性,建立了基于改进概率分析法和组合权重法的到发线数量配置模型.基于相邻列车到达间隔形成的越行条件概率,研究了多个列车到达间隔形成的越行条件概率F(t″),又通过对运行列车组分布特性的相关系数γ取值绝对值化,提出了改进概率分析法,分析了不同越行工况的发生概率;考虑列车越行、列车作业时间因素对到发线数量配置的影响,通过数形结合思想,得出不同影响因素条件下的到发线数量;综合考虑越行工况的主客观影响,建立了基于加权权重偏差取极小值的组合赋权模型,得到双线铁路中间站到发线数量.通过调研铁路中间站验证了该方法既能准确确定越行工况发生概率,从而判断越行难度大小,又能考虑工程投资、运输组织等,为相关设计人员提供参考.同时,参数扰动反映了速差和高等级列车开行对数对到发线数量配置敏感度较高.
基于案例库的管制指令偏差识别与匹配方法
毛继志, 叶海生, 吴磊, 汤新民, 郭鸿滨
2020, 38(4): 50-57. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.007
摘要(383) PDF(2)
摘要:
基于历史管制指令偏差案例的分析,案例风险特征的挖掘方法以提高案例匹配的准确性.建立概念向量模型,解决文本词义相近产生冗余特征的现象,构建风险模式案例库.考虑传统欧式距离无法区分属性差异化,提出基于粗糙集理论的加权欧式距离进行案例相似度匹配,以高权重表征突出人为因素偏差、风险指令模式关键风险特征的重要性,来提高案例匹配的准确性.对比试验结果显示,基于粗糙集理论的加权欧氏距离能准确区分出关键风险特征,且案例间的距离由原来的0.2~0.4缩小到0.1~0.2,提高了匹配的准确度.并进行实时案例仿真,结果验证了改进后的方法适用于属性差异化大的案例匹配.
基于列车到发时刻不确定的客运站到发线运用优化研究
李涛, 胡可昊, 宋凯文, 杨生仁
2020, 38(4): 58-65. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.008
摘要(404) PDF(2)
摘要:
合理安排列车占用到发线是编制阶段计划的关键,高效运用到发线可以提高客运站的工作效率和服务水平.利用不确定变量表示列车实际到达时刻与计划到达时刻差值的不确定性,以列车占用到发线时间最小和到发线运用的均衡性为优化目标,以差值得到满足而应达到的置信水平、列车占用到发线的唯一性等为约束条件,建立基于列车到发时刻不确定下的到发线运用优化模型.利用不确定理论的知识将其转化为确定性等价类模型,并借助IBM SPSS Statistics 23验证所提出的分布,通过设计适应度函数、改进选择算子和交叉算子来改进模拟退火遗传算法(ISAGA),对优化模型进行求解.从某客运站验证的数据中选取某天8:00—12:00的数据为例进行说明,结果显示运用ISAGA所得优化方案与常规GA所得方案和值班员使用方案相比,均衡性分别提高了49.15%和75.47%;ISAGA的目标函数值比GA的优了10062 min.表明所建的模型和设计的算法有良好的优化质量和求解效率.
“多源交通信息应用与优化”专栏
基于多源信息的城市快速路交通走廊协同控制:综述与展望
章程, 杨晓光, 王一喆, 江泽浩
2020, 38(4): 66-75. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.009
摘要(551) PDF(6)
摘要:
城市快速路与其平行的地面主干路存在紧密联系,形成天然的交通走廊.对于城市快速路交通走廊的拥堵问题,应采取协同控制,充分考虑其中的高度关联.本文综述了城市快速路交通走廊控制的发展历程,并展望了未来研究方向.传统的控制理论多为集计层面的交通流控制,状态估计由模型推导得到,并通过滚动时间窗更新.然而,一些交通现象难以精准刻画,且难以大范围应用.随着信息技术的发展,全覆盖以及实时的交通监测成为可能,控制方法的协同性、实时性、精准性不断提高.未来随着智能网联车辆和自动驾驶车辆的逐渐普及,原先由人类驾驶车辆组成的交通流将转变为新型混合交通流,控制手段将广泛作用于个体车辆,实现高度协同的车辆控制,且交通管理控制将与出行服务高度整合.新型混合交通流模式下的城市快速路交通走廊控制将是未来研究的重点.同时,用户最优与系统最优的最佳组合也是需要关注的问题.
基于路网空间拓扑结构的交通流数据填补模型研究
孙江涛, 钟鸣, 马晓凤, 刘少博
2020, 38(4): 76-83. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.010
摘要(322) PDF(6)
摘要:
由于传感器故障、状况不稳定或数据传输等问题,交通流数据存在大量丢失的情况,对依靠这些数据进行交通科学决策产生了很大的影响.基于以上问题,提出一种基于空间拓扑结构的交通流数据填补方法,模型通过选取区域的典型道路训练上下游之间相关参数,根据道路类型匹配典型道路,应用典型道路的参数进行交通流数据填补,并利用武汉市实际交通检测器数据进行模型验证.选取武汉市实际道路上2个典型地磁检测器进行数据填补误差分析,不同填补方式下的平均相对误差为52.88%和51.93%,相对于传统的交通流数据填补建模来说,基于空间拓扑结构的填补模型在实际的应用过程中,能够在更大的范围内对丢失的交通流数据进行填补.
基于多指标融合的单交叉口运行状态实时评价方法
蒋欢昕, 王涛, 程一一, 郭建华
2020, 38(4): 84-94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.011
摘要(343) PDF(6)
摘要:
为有效评价单交叉口处的运行状态,从而为交通管控方法的制定提供依据,研究了一种基于多指标融合的单交叉口运行状态实时评价方法.通过研究视频检测技术可获取的实时交通参数,确定了流量比、车速比、空间占有率和排队长度比4个评价指标.运用层次分析法计算出各指标权重;借鉴可拓物元法框架,构造交叉口待评物元矩阵,计算其关联系数,结合各指标权重,得到综合关联度,即交叉口运行状况评价得分.以徐州丰县的交叉口为例,运用Vissim仿真获取不同交通状态下的交通参数,应用上述方法进行交叉口运行状态评价,结果显示该方法能有效反映交叉口运行状况,具有良好的实时性和应用可行性.
基于社区发现算法的宏中观通勤交通分析单元划分方法探索 ——以武汉市中心城区为例
牛强, 牛雪蕊, 唐蕾, 范凌云, 王飞
2020, 38(4): 95-103. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.012
摘要(276) PDF(1)
摘要:
城市宏中观通勤交通分析多采用集计分析的方法,其基本单元目前主要以行政区、规划管理单元、或人工划定的单元为主,存在和实际通勤紧密联系区域不相符,不够客观等问题,不同的划分会影响区内外OD通勤数量,进而影响交通量预测、分配等后续研究.基于社区发现算法,提出了一种城市宏中观通勤交通分析单元的自动划分方法:它首先将城市划分成规则网格,并利用手机移动位置大数据统计网格之间的通勤量,然后在不同解释度下,根据网格间的通勤联系强度自动识别每一个网格归属的通勤单元,使同一通勤单元内的网格与网格的连接强度最强,从而得到不同解释度,亦即不同尺度下的通勤交通单元.通过在武汉的实证分析发现,所得到通勤单元边界清晰、内部完整,分区与实际的职住分布保持一致,边界与江湖、铁路线等通勤隔阻要素重叠.区内、区间通勤量相比基于区级行政区划的计算结果更加合理,更具现实价值,证实了该方法的有效性.
考虑土地利用的单交叉口信号配时方法
吴键, 郭建华
2020, 38(4): 104-114. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.013
摘要(301) PDF(2)
摘要:
既往的单点信号配时很少考虑交叉口周围土地开发因素的量化影响,为此提出一种考虑土地利用的单交叉口信号配时方法.首先,收集交叉口信息、土地利用信息、交通量信息等信号配时基础信息;其次,量化土地利用的强度和混合度因素,提出交叉口各地块的土地利用强度、混合度修正系数,并提出土地利用强度与混合度的融合修正系数,同时采用遗传算法进行土地利用融合修正系数的优化;然后,利用量化的土地利用融合修正系数,修正原始交通量,获取考虑土地利用因素后的修正交通量;最后,基于修正交通量,利用Webster方法计算得到信号配时.以徐州市丰县某一交叉口为例,分析了交叉口土地利用状况,基于不同时段的交通量数据,计算得到优化的配时参数,并仿真验证了所提方法的有效性.
基于时段偏好的高速铁路列车停站和频率优化
黄志鹏, 牛惠民
2020, 38(4): 115-121,131. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.014
摘要(280) PDF(2)
摘要:
优化高速铁路列车停站方案和开行频率应同时考虑旅客需求和运输企业效益,出发时段选择则是影响旅客需求分布的最重要因素.本文针对一条高速铁路客运走廊,研究基于时段偏好的列车停站和频率优化问题.分析了影响旅客出发时段偏好的2个主要因素,吸引度与排斥度.据此构建了高铁旅客出行阻抗函数,建立了一个双层规划模型,上层规划是以运营成本最小为目标的混合0-1规划模型,用于确定列车的停站和开行频率方案;下层规划是基于Wardrop用户平衡规则的客流分配模型,用于计算旅客在上层决策的停站和频率方案上的流量分配.根据模型特点设计了基于遗传算法的启发式方法,以兰西高铁走廊为背景实际求解了列车停站方案和开行频率,验证了本文方法的有效性.
面向时变需求的高铁快运专列时刻表和配装方案综合优化研究
高如虎, 牛惠民, 杨喜梅
2020, 38(4): 122-131. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.015
摘要(298) PDF(3)
摘要:
以时变需求为导向,旨在对高铁快运专列时刻表和配装方案进行综合优化.基于高铁快运产品的作业流程,提出了按阶段计划的分阶段优化思路.在需求驱动下,分别构建了无新增快运专列的快运箱配装优化模型和新增快运专列时刻表及配装方案综合优化模型,从本质上揭示了快运需求与列车时刻表之间的耦合关系.在模型线性化的基础上,利用通用优化求解软件GAMS的CPLEX求解器对模型精确求解.以宁杭高铁为例,验证了所建立模型的正确性和求解方法的有效性.实验结果表明,与传统的两阶段优化方法相比,时变需求驱动下的快运专列时刻表和配装方案综合优化方法更能减少快运箱的运达时间.
基于轨迹数据的单交叉口信号配时优化方法
张伟斌, 白孜帅, 李熙莹
2020, 38(4): 132-138. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.016
摘要(282) PDF(1)
摘要:
随着城市化的发展,城市路网变得更加复杂,交通量日益增多.传统的数据采集方式如线圈、卡口存在铺设难度大、维护成本高、数据缺失等缺点.随着网络出租车的兴起,海量的轨迹数据被收集起来.本文整合了基于轨迹数据的交叉口排队模型和交叉口启动波模型,估计路口各相位排队长度,并应用交通波理论对交叉口各相位配时进行优化,建立了基于轨迹数据的单交叉口信号配时模型.该模型采用交叉口SCATS系统实际数据进行路口建模,经仿真验证,相较于原配时方案与Webster配时方法,该模型能够将交叉口延误分别降低61.37%和36.95%,验证了该模型的有效性.
基于复杂网络的长三角航线网络结构特征分析
陈欣, 李心茹, 盛寅
2020, 38(4): 139-146. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.04.017
摘要(287) PDF(3)
摘要:
复杂网络是指具备复杂拓扑结构和动力学行为的大规模网络.近年来,随着复杂网络的小世界属性和无标度性质被揭示,复杂网络研究开始受到众多学科研究人员的关注,并逐步延伸到航空网络领域.在复杂网络理论的基础上针对我国长三角地区航空网络进行拓扑结构分析,主要运用了度分布、聚集系数、平均路径长度等指标,结果表明其具有明显的小世界特性和无标度性.通过3个不同的中心势指标发现该网络的中心化程度较高,具有以上海、南京等地机场为中心的枢纽辐射式航线网络的特性.此外,通过记录蓄意攻击下的网络效率的变化情况分析出该网络抗毁性较差.

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