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基于SEM的高铁点线通过能力动态耦合协调方法

张春民 朱媛婧 江雨星

张春民, 朱媛婧, 江雨星. 基于SEM的高铁点线通过能力动态耦合协调方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(2): 74-84. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.009
引用本文: 张春民, 朱媛婧, 江雨星. 基于SEM的高铁点线通过能力动态耦合协调方法[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(2): 74-84. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.009
ZHANG Chunmin, ZHU Yuanjing, JIANG Yuxing. A Method for Dynamic Coupling Coordination of High-speed Railway Node-line Passing Capacity Based on SEM[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(2): 74-84. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.009
Citation: ZHANG Chunmin, ZHU Yuanjing, JIANG Yuxing. A Method for Dynamic Coupling Coordination of High-speed Railway Node-line Passing Capacity Based on SEM[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(2): 74-84. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.009

基于SEM的高铁点线通过能力动态耦合协调方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.02.009
基金项目: 

国家铁路局课题研究计划项目 KF2024-059

甘肃省杰出青年基金项目 25JRRA142

甘肃省青年博士基金项目 2022QB-060

详细信息
    通讯作者:

    张春民(1972—),博士,副教授. 研究方向:铁路运输组织及场站规划研究.E-mail:zhangcm@mail.lzjtu.cn

  • 中图分类号: U292.5

A Method for Dynamic Coupling Coordination of High-speed Railway Node-line Passing Capacity Based on SEM

  • 摘要: 针对影响高铁点线系统通过能力动态因素众多且各动态因素间影响关系复杂、难以量化动态因素权重的问题,研究了基于结构方程模型(structural equation modeling,SEM)的高铁点线系统通过能力动态耦合协调方法。为探究高铁点线系统通过能力动态因素间的复杂影响关系,将影响高铁点线系统通过能力的动态因素分为点系统、线系统、运输组织、作业时间、延误及早点子系统,构建PLE-SEM的高铁点线系统通过能力动态协调模型。此基础上,引入上海西站—上海站区段的高铁点线系统数据对模型进行测量模型和结构模型检定,验证模型的有效性、科学性和拟合优度,揭示该区段高铁通过能力各子系统间的影响关系和影响方向,得到各子系统中各指标的权重,找出通过能力瓶颈。运用耦合协调度模型计算该区段点线通过能力系统和各子系统耦合协调度,识别关键环节。结果表明:①此模型方法适用于探究高铁点线系统通过能力动态因素间的复杂影响关系,能够识别判断出高铁点线系统通过能力各子系统中的重要动态因素,且能量化影响关系,指明影响方向;②经过实例模型计算,所提方法确定出各个子系统中的关键因素,并且能够反映因素之间的动态耦合关系,影响关系总计存在13条直接影响路径和9条间接影响路径,将各子系统间的影响可视化,可以依据所得结果选取合理计算能力参数及取值范围。

     

  • 图  1  PLS-SEM模型图

    Figure  1.  PLS-SEM model diagram

    图  2  模型框架

    Figure  2.  Modeling framework

    图  3  结构方程模型求解结果

    Figure  3.  Structural equation model solution results

    图  4  观测变量关联度热力图

    Figure  4.  Heat map ofobserved variable correlation degree

    图  5  直接路径正向影响和弦图

    Figure  5.  Direct path positive impact chord diagram

    图  6  直接路径负向影响和弦图

    Figure  6.  Direct path negative impact chord diagram

    图  7  耦合协调度气泡图

    Figure  7.  Coupling coordination bubble diagram

    表  1  潜变量和观测变量表

    Table  1.   Table of latent and observed variables

    潜变量 形态 观测变量
    点系统(SS) 形成性 ss_1:上海站不同作业类型列车比
    ss_2:上海西站不同作业类型列车比
    ss_3:列车出发正点率
    ss_4:旅客列车开行对数
    线系统(LS) 形成性 1s_1:不同运行速度等级列车比
    1s_2:列车发到比
    1s_3:列车运行正点率
    运输组织(TO) 形成性 to_1:停站基本扣除系数
    to_2:列车运行图有效时间利用率
    to_3:线间缓冲时间
    to_4:流量分布
    作业时间(OT) 形成性 to_1:发车占用时间
    ot_2:接车占用时间
    ot_3:追踪间隔时间
    ot_4:额外占用时间
    延误(DA) 反映性 da_1:出发晚点列车数及晚点率
    da_2:到达晚点列车数及晚点率
    da_3:平均初始晚点时间
    da_4:平均初始晚点时间
    早点(AE) 反映性 ae_1:平均初始早点时间
    ae_2:平均连带早点时间
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    表  2  测量模型参数表

    Table  2.   Measurement Model Parameter Table

    变量 形态 指标 因素负荷量/权重 Cronbach'$ \alpha $ CR值/VIF AVE值$ / t $值
    SS 形成性 ss_1 0.687 6.453 3.841
    ss_2 0.787 1.084 10.667
    ss_3 0.602 1.256 6.976
    ss_4 0.691 6.772 3.632
    LS 形成性 ls_1 0.572 1.010 6.668
    ls_2 0.559 1.027 9.060
    ls_3 0.482 1.018 7.026
    TO 形成性 to_1 0.478 1.237 6.456
    to_2 0.440 1.094 8.061
    to_3 0.424 1.090 7.219
    to_4 0.489 1.249 6.187
    OT 形成性 ot_1 0.589 1.111 5.904
    ot_2 0.638 1.048 7.859
    ot_3 0.390 1.034 4.374
    ot_4 0.353 1.063 3.785
    DA 反映性 da_1 0.955 0.977 0.914
    da_2 0.960
    da_3 0.964 0.969
    da_4 0.946
    AE 反映性 ae_1 0.984 0.970 0.985 0.971
    ae_2 0.987
    注:本表中因素负荷量、CR值和AVE值为反映性模型参数,权重、VIF和t值为形成性模型参数。
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    表  3  假设检验结果表

    Table  3.   Hypothesis test results table

    假设 路径 路径系数 t值 P值 检验结果
    H1 SS $ \rightarrow $ LS 0.388 3.514 0.000 接受
    H2 LS $ \rightarrow $ TO 0.487 2.963 0.003 接受
    H3 $ \mathrm{SS} \rightarrow \mathrm{TO} $ 0.226 2.167 0.030 接受
    H4 OT $ \rightarrow $ SS -0.503 6.155 0.000 接受
    H5 OT $ \rightarrow $ LS -0.392 4.779 0.000 接受
    H6 OT $ \rightarrow $ TO -0.067 0.783 0.434 拒绝
    H7 $ \mathrm{DA} \rightarrow \mathrm{SS} $ -0.299 3.799 0.000 接受
    H8 DA $ \rightarrow $ LS -0.163 2.776 0.006 接受
    H9 DA $ \rightarrow $ OT 0.344 3.448 0.001 接受
    H10 $ \mathrm{DA} \rightarrow \mathrm{TO} $ -0.167 2.428 0.015 接受
    H11 $ \mathrm{AE} \rightarrow \mathrm{SS} $ -0.328 4.352 0.000 接受
    H12 $ \mathrm{AE} \rightarrow \mathrm{LS} $ -0.184 2.668 0.008 接受
    H13 $ \mathrm{AE} \rightarrow \mathrm{TO} $ -0.153 2.118 0.034 接受
    H14 AE $ \rightarrow $ OT 0.445 4.493 0.000 接受
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    表  4  间接路径表

    Table  4.   Indirectpath table

    路径 路径系数 t值 P值 路径 路径系数 $ t $值 $ P $值
    AE-OT-SS -0.224 3.399 0.001 DA-OT-SS -0.173 2.903 0.004
    AE-SS-LS -0.127 3.256 0.001 DA-SS-LS -0.116 2.521 0.012
    OT-LS-TO -0.191 2.633 0.008 SS-LS-TO 0.189 2.215 0.027
    AE-OT-LS -0.175 3.176 0.002 DA-OT-LS -0.135 2.952 0.003
    OT-SS-LS -0.195 2.627 0.009
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    表  5  耦合协调度模型原始数据表

    Table  5.   Original data table of coupling coordination model

    子系统 指标 组间权重 组内权重 子系统标准化值 指标标准化值
    SS ss_1 0.15 0.24 0.697 0.687
    ss_2 0.28 0.787
    ss_3 0.22 0.602
    ss_4 0.26 0.691
    LS 1s_1 0.12 0.35 0.540 0.572
    1s_2 0.35 0.559
    1s_3 0.30 0.482
    TO to_1 0.26 0.459 0.478
    to_2 0.24 0.440
    to_3 0.23 0.424
    to_4 0.27 0.489
    OT ot_1 0.22 0.30 0.522 0.589
    ot_2 0.32 0.638
    ot_3 0.20 0.390
    ot_4 0.18 0.353
    DA da_1 0.24 0.25 0.954 0.955
    da_2 0.25 0.960
    da_3 0.25 0.964
    da_4 0.25 0.946
    AE ae_1 0.27 0.5 0.988 0.987
    ae_2 0.5 0.984
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    表  6  子系统耦合协调度计算结果

    Table  6.   Calculation results of subsystem coupling coordination degree

    指标 SS子系统 LS子系统 TO子系统 OT子系统 DA子系统 AE子系统
    耦合度$ C $ 0.996 0.997 0.706 0.685 0.707 0.990
    综合评价指数$ T $ 0.697 0.540 0.459 0.522 0.954 0.986
    耦合协调度$ D $ 0.833 0.734 0.569 0.598 0.821 0.988
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    表  7  耦合协调度等级划分表

    Table  7.   Coupling Coordination Level Classification Table

    耦合协调度D范围 协调等级 等级划分 耦合协调度D范围 协调等级 等级划分
    $ 0.00 \sim 0.09 $ 1 极度失调 $ 0.50 \sim 0.59 $ 6 勉强失调
    $ 0.10 \sim 0.19 $ 2 严重失调 $ 0.60 \sim 0.69 $ 7 初级失调
    $ 0.20 \sim 0.29 $ 3 中度失调 $ 0.70 \sim 0.79 $ 8 中级协调
    $ 0.30 \sim 0.39 $ 4 轻度失调 $ 0.80 \sim 0.89 $ 9 良好协调
    $ 0.40 \sim 0.49 $ 5 濒临失调 $ 0.90 \sim 1.00 $ 10 优质协调
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  • 收稿日期:  2024-08-18
  • 网络出版日期:  2025-09-29

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