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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...
    105-115页
    查看更多>>摘要：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 Reward Augmented 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PRA-GAIL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.

    交通工程非机动车行为强化学习生成对抗模仿学习自动驾驶测试微观交通仿真

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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...
    116-126页
    查看更多>>摘要：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500 cd·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.

    交通工程驾驶心理负荷实车试验隧道口路段亮度变化率

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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
    127-138页
    查看更多>>摘要：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(Support Vector Machine,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(Osprey Optimization Algorithm,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(Coati Optimization Algorithm,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.

    交通工程风险识别危险驾驶行为谱冰雪路面OOA-SVM模拟驾驶

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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...
    139-150页
    查看更多>>摘要：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.

    城市交通节能驾驶策略速度曲线优化纯电动公交信号交叉口通行场景划分

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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...
    151-165,187页
    查看更多>>摘要：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240 kW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.

    城市交通区域调度自适应大邻域搜索电动公交机会充电行程时间可靠性

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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
    166-175页
    查看更多>>摘要：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(Mixed Integer-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(Mixed Integer-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.

    城市交通运行方案优化混合整数非线性优化模型模块化公交时间离散化Gurobi

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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...
    176-187页
    查看更多>>摘要：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.

    城市交通公交调度优化遗传算法混合车型纯电动公交行车计划

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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...
    188-199,211页
    查看更多>>摘要：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(Adaptive Large Neighborhood Search,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.

    城市交通行车计划自适应大邻域搜索算法电动公交分时电价多车型

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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...
    200-211页
    查看更多>>摘要：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.

    城市交通组合出行梯度提升决策树共享单车建成环境骑行集聚缓冲区

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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...
    212-222页
    查看更多>>摘要：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.

    城市交通出行转移KMHC聚类区段计划性停运F-T矩阵

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