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期刊信息/Journal information
交通运输系统工程与信息
交通运输系统工程与信息

毛保华

双月刊

1009-6744

bhmao2006@bjtu.edu.cn

010-51684836

100044

北京西直门外上园村3号北京交通大学机械工程楼D403室

交通运输系统工程与信息/Journal Journal of Transportation Systems Engineering and Information TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是面对国内外交通运输系统工程、智能交通、交通管理、交通工程与信息工程等学科领域的决策者、科技工作者、交通运输工程师、交通运输院校研究院所的专家、硕、博士研究生以及交通运输企业家的刊物。
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    基于柔性演员-评论家算法的决策规划协同研究

    唐斌刘光耀江浩斌田宁...
    105-113,187页
    查看更多>>摘要：为了解决基于常规深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)的自动驾驶决策存在学习速度慢、安全性及合理性较差的问题,本文提出一种基于柔性演员-评论家(Soft Actor-Critic,SAC)算法的自动驾驶决策规划协同方法,并将SAC算法与基于规则的决策规划方法相结合设计自动驾驶决策规划协同智能体.结合自注意力机制(Self Attention Mechanism,SAM)和门控循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)构建预处理网络;根据规划模块的具体实现方式设计动作空间;运用信息反馈思想设计奖励函数,给智能体添加车辆行驶条件约束,并将轨迹信息传递给决策模块,实现决策规划的信息协同.在CARLA自动驾驶仿真平台中搭建交通场景对智能体进行训练,并在不同场景中将所提出的决策规划协同方法与常规的基于SAC算法的决策规划方法进行比较,结果表明,本文所设计的自动驾驶决策规划协同智能体学习速度提高了25.10%,由其决策结果生成的平均车速更高,车速变化率更小,更接近道路期望车速,路径长度与曲率变化率更小.

    智能交通自动驾驶柔性演员-评论家算法决策规划协同深度强化学习

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    基于时域卷积网络与注意力机制的车辆换道轨迹预测模型

    杨达刘家威郑斌孙峰...
    114-126页
    查看更多>>摘要：精准的车辆轨迹预测模型可以为自动驾驶车辆提供其周围车辆的准确运动状态信息,进而判断本车与周围车辆短期内是否有发生冲突的可能性.本文提出一种基于时域卷积网络与注意力机制(Temporal Convolutional Networks with Attention mechanism,TCN-Attention)的车辆换道轨迹预测模型.该模型以时域卷积网络作为当前输入的特征提取器,利用时间与空间注意力机制使模型在不同时间和空间位置之间建立动态关联,更准确地捕捉车辆之间的动态时空相关性,实现准确预测车辆换道轨迹.与传统单一车辆轨迹特征输入不同,本文通过对输入特征进行多维扩充与融合,进一步提高了轨迹预测准确率.此外,本文提出一种换道执行起止时刻定义方法更准确地确定数据集中的换道起止时刻.实验表明,本文所提模型能以高准确率预测变换车道轨迹,在整体效果上优于其他深度学习模型,与ConvLSTM(Convolution Long Short-Term Memory)相比,TCN-Attention的平均绝对误差(Mean Absolute Error,EMAE)降低了69.8%,均方根误差(Root Mean Square Error,ERMSE)降低了 49.15%,平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,EMAPE)降低了14.24%.

    交通工程轨迹预测TCN-Attention车辆换道

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    无信控交叉口驾驶人潜在危险感知能力评估

    彭金栓成家佳赵刘昌罗霜...
    127-135页
    查看更多>>摘要：为量化无信控交叉口驾驶人潜在危险的感知能力,组织驾驶人实车驾驶试验,实时采集驾驶人眼动特征参数.解析熟练和非熟练驾驶人直行通过无信控交叉口模式下的扫视和注视规律,引入马尔科夫链模型,阐释驾驶人注视转移特性,揭示驾驶人视觉搜索与潜在危险感知特性的内在联系.结合熟练和非熟练驾驶人各映射指标下的统计学分析,萃取驾驶人潜在危险感知能力表征参数.基于灰色近优综合评价法,构建驾驶人在无信控交叉口场景下的潜在危险感知能力评估模型.研究表明:直行条件下,无信控交叉口下非熟练驾驶人的水平搜索广度、垂直搜索深度和扫视强度显著低于熟练驾驶人;相较于熟练驾驶人,非熟练驾驶人兼顾道路两侧信息的能力较弱,且注视概率的适时调配机制不够灵活;熟练驾驶人在无信控交叉口的潜在危险感知得分比非熟练驾驶人高31.2%;熟练驾驶人中,男性潜在危险感知能力明显强于女性,而性别对非熟练驾驶人感知绩效无显著影响.研究结果可丰富防御性驾驶相关理论体系,为无信控交叉口交通设施的优化和完善,驾驶人安全教育及评估等提供重要参考.

    交通工程潜在危险感知评估马尔科夫链无信控交叉口兴趣区域驾驶行为

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    基于人机协同决策的运输调度优化研究

    刘涛尤海林
    136-148页
    查看更多>>摘要：为求解带柔性约束的运输调度问题,本文提出一个基于逆差函数的人机协同决策方法.该方法主要包括两个阶段,第1阶段,借助数学规划模型,利用计算机的强大计算能力,快速求解得到问题的一个可行解;第2阶段,借助逆差函数模型,利用人类自身的知识与经验,在考虑柔性约束的情形下,进一步优化第1阶段的可行解.两个阶段通过逆差函数图像构成的图形用户界面进行实时交互,实现人机协同决策.通过网约定制公交车辆调度和民航飞机调度两个案例问题的求解,验证基于逆差函数的人机协同决策方法的有效性.计算结果表明:该方法可实现车次链/航班链的自动化构建和空驶车次的自动化插入,有助于求解带有复杂柔性约束的运输调度问题.

    系统工程人机协同决策逆差函数运输调度交互式优化

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    考虑应激避让行为的自行车轨迹预测

    李岩梁淑娟刘林建邵进...
    149-156页
    查看更多>>摘要：非机动车道空间受限时,常规自行车被超车场景下骑行者为确保自身安全会产生应激避让行为.为明确其在被超车时的应激反应,并根据行为特性设计非机动车道,构建一种面向应激行为分类的自行车轨迹预测模型.该模型从频域角度分解自行车被超车时的动力学特性,依据踏频值范围将避让行为分为匀速、加速和减速行为,利用鲸鱼算法改进长短期记忆神经网络模型,分别对分类后的骑行轨迹进行预测.应用所构建预测模型对西安市2415次超车事件的分析结果显示,发生冲突时选择上述3种避让行为的骑行者占比分别为11.3%、38.3%和50.4%.匀速避让的预测轨迹全程波动较小,平均横向位移为0.15 m;加速避让轨迹表现为横向位移较大,平均达0.83 m;减速行为预测轨迹平缓度介于两者之间,横向位移为0.47 m.3种预测情况下的均方根误差分别为0.0619、0.0513和0.0587,拟合优度值分别为0.9589、0.9774和0.9687.与未考虑应激行为分类的结果相比,所构建模型的预测精度分别提升了11.07%、13.22%和12.21%.

    城市交通轨迹预测频域分析法改进LSTM常规自行车应激避让行为

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    基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化

    赵东升赵鹏姚向明杨中平...
    157-165页
    查看更多>>摘要：传统"三阶段""四阶段"工况序列的列车操纵模式难以满足城市轨道交通复杂线路条件下的列车节能运行需求,本文提出一种基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化方法.将物理区间离散为多个等距离子区间,建立工况序列与子区间之间的映射关系,以区间总牵引能耗和运行时间最小化为目标构建列车节能操纵策略多目标优化模型.为提高模型求解效率,改进非支配排序遗传算法的交叉算子和距离算子,通过离散仿真求解列车节能操纵策略集.以福州地铁1号线的两个典型区间为对象进行案例分析,结果表明,相比传统操纵模式,优化后列车牵引能耗平均降低约19%.本文方法通过合理选择算法参数能够有效构建适应不同线路条件的运行工况序列,生成秒级运行时间划分下的列车节能操纵策略集.

    城市交通列车节能操纵多目标优化运行工况序列复杂运行环境

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    基于无监督聚类分析的激进换道行为识别方法

    王婉琦程国柱徐亮
    166-178页
    查看更多>>摘要：为有效指导驾驶人采取更安全的换道行为,本文提出基于改进的自组织映射神经网络(SOM-Kmeans)聚类分析的激进换道行为识别方法.通过模拟驾驶设备和眼动仪获取驾驶数据和眼动状态,运用变点检测算法结合方向盘转角和横向注视位置从多模态数据集中提取换道行为事件数据,进而提取驾驶人换道行为关键特征参数,运用SOM-Kmeans聚类分析识别激进换道行为.将SOM-Kmeans聚类方法分别与基于密度的聚类算法(DBSCAN)及模糊C均值聚类算法(FCM)比较,分析激进换道行为的识别效果.研究结果表明:SOM-Kmeans能够将激进换道行为划分为紧急换道和挤车换道两种类型,并建立相应的行为指标和阈值,当换道过程中加速度波动大于8.22 m·s-3且方向盘转角大于0.83(°)·s-1,识别此次换道为激进换道行为;在激进换道行为的基础上,当换道间隙小于7.5 m且换道持续时间大于10.3 s时,识别此次换道为挤车换道,否则,为紧急换道行为.挤车换道行为多出现在拥堵较严重的强制换道中,紧急换道行为多出现在交通流环境较好的自由换道中.本文提出的识别方法的准确率为92.5%,与传统聚类分析相比,本文提出的激进换道行为识别方法能够更加细致地识别激进换道行为的种类,研究结果可作为评估驾驶人是否存在危险换道行为和衡量驾驶人换道习惯的参考标准,同时,该两次聚类结果可作为激进型换道行为的参考标准.

    智能交通激进换道行为识别SOM-Kmeans聚类算法城市道路模拟驾驶

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    典型事故形态下驾驶人工作记忆与应激反应研究

    穆雨薇袁伟张会明郝帅洁...
    179-187页
    查看更多>>摘要：为探究事故发生时的不同形态和工作记忆与驾驶人应激反应能力及视觉行为的关系,本文对31名驾驶人分别开展城市道路中侧面碰撞、追尾碰撞和刮撞行人这3种典型事故形态下的驾驶模拟器实验.根据摄像机和眼动仪的输出视频,采用动态聚类将驾驶人的注视区域划分成7类,同时,基于单因素方差分析,Mann-Whitney U检验和Kruskal-Wallis检验,分析事故形态的类型、不同工作记忆容量的人群避险时的应激反应能力和视觉行为的影响.结果表明:事故形态和驾驶人的应激反应能力显著相关,在前车紧急制动事件中驾驶人的反应时间最短,较侧面碰撞减少了25.46%;在面对危险时的反应时间受到驾驶人工作记忆容量的影响,即相比于低工作记忆容量,高工作记忆容量的驾驶人反应时间短;此外,注视总持续时间、平均扫视时间和瞳孔直径均与工作记忆容量相关.研究结果可为车辆安全针对性预警提供理论支持.

    交通工程应激反应能力统计分析驾驶行为工作记忆容量

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    基于资源约束的地铁运营施工任务调度研究

    罗钦黄杉宋剑伟曾翠峰...
    188-198页
    查看更多>>摘要：针对地铁运营施工资源有限、时间严格、任务繁重等特点,本文以地铁运营施工任务调度为研究对象,建立运营施工调度优化模型与算法.模型以任务优先级、施工人员和施工工区限制等为约束条件,以完工时间最小化、施工人员工作负荷均衡化为目标;设计一种联合线性规划与资源交叉(CPLEX-ROC)的混合求解算法;通过对某实际地铁运营线路展开案例研究,验证模型和算法的可行性与先进性.案例研究结果表明:相较于人工调度、遗传算法(GA)、教学优化算法(TLBO)方法,最大完工时间分别降低32.90%、15.11%和10.75%;施工人员工作负荷均衡指标相较GA、TLBO分别优化了15.44%和10.62%.计算结果验证了本模型能够提升地铁运营施工任务整体作业效率,同时实现施工人员工作负荷均衡.

    铁路运输运营施工调度整数规划项目调度多目标优化

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    大客流场景下列车时刻表与列车容量分配协同优化研究

    龚聪聪杨立兴石俊刚戚建国...
    199-207页
    查看更多>>摘要：为缓解城市轨道交通通勤线路中大客流车站及其下游车站的站台拥挤,降低候车乘客的聚集程度和安全风险,本文从时间和空间角度系统优化城市轨道交通列车容量资源配置.通过考虑时变客流需求和预留车厢策略,提出城轨列车时刻表与列车容量分配协同优化方法.具体地,通过引入列车发车时间、预留车厢数量和客流分配方案相关决策变量,以最小化预留车厢运营成本和站台乘客最大聚集数量为目标,建立列车时刻表与列车容量分配协同优化线性整数规划模型.其中,采用大M方法构建的客流分配约束能够满足乘客在时间和空间上的先到先服务原则.为验证所构建模型的有效性,设置4组数值算例进行对比实验,并采用优化求解器Gurobi求解.结果表明,相较于计划列车时刻表方案和两种单一优化策略方案,协同优化方案能够显著降低最大乘客聚集数量分别约为60%、52%和31%,降低乘客总等待时间分别约为29%、17%和29%.即协同优化方法能够均衡城轨列车容量的时空分布,从而有效降低站台候车乘客的聚集风险.

    城市交通列车容量时空分配协同优化列车时刻表大客流场景站台拥挤

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