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土地利用与城市轨道交通客流的非线性关系

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 43-51页

作者：魏丽英石晶晶北京交通大学交通运输学院北京100044

城市轨道交通站点影响范围内土地利用对客流影响具有时空分异特征且存在类型差异,为针对性探讨不同站点两者的复杂非线性关系,提出一种基于土地利用空间分布规律、对站点实际影响范围进行差异化识别的方法;并通过分时段多尺度地理加权回... 详细信息

城市轨道交通站点影响范围内土地利用对客流影响具有时空分异特征且存在类型差异,为针对性探讨不同站点两者的复杂非线性关系,提出一种基于土地利用空间分布规律、对站点实际影响范围进行差异化识别的方法;并通过分时段多尺度地理加权回归,获取能够表征土地利用对客流影响时空变化特征的站点聚类指标,采用K-means++算法将研究区域内的站点划分为4类;进而基于改进的梯度提升决策树模型分类定量探讨不同类别下土地利用与轨道交通客流的复杂非线性关系。研究表明:通过捕捉不同站点土地利用与客流的时空分异特征对站点进行分类识别,可有效提升两者非线性关系模型的解释度。根据模型输出结果,发现不同类别站点影响轨道交通客流的关键土地利用要素不同,第1类中关键变量为相对重要性分别为61.35%和30.08%的公交站点数量和慢行密度;第4类的情况类似但相对数值有所变化,公交站点数量的相对重要性由61.35%下降至30.31%;建筑密度在第2类中以66.57%的相对重要度占据最大比例;但在第3类中仅占5.59%。此外,不同类别站点影响范围内土地利用与轨道交通客流的关系存在较为显著且各异的阈值效应。研究表明,对于不同类别站点的用地开发应各有侧重,且应结合实际将土地利用设计指标控制在相应的合理范围内。研究为差异化的站点周边土地利用开发策略的制定提供了理论支持和量化指导。

关键词：多尺度地理加权回归土地利用空间差异性阈值效应梯度提升决策树轨道交通客流

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带时间窗的中心站多车程集卡调度优化研究

交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 272-281页

作者：李琦魏玉光北京交通大学交通运输学院北京100044

为解决铁路集装箱中心站与周边货源地间的公铁联运多车程集卡集疏调度问题,将货源地的每一集装箱集疏需求视为一个任务节点,以集卡调度总成本最小为目标,综合考虑集卡容量和集装箱集疏时间窗等约束,构建允许同一集卡重复利用的多车程集... 详细信息

为解决铁路集装箱中心站与周边货源地间的公铁联运多车程集卡集疏调度问题,将货源地的每一集装箱集疏需求视为一个任务节点,以集卡调度总成本最小为目标,综合考虑集卡容量和集装箱集疏时间窗等约束,构建允许同一集卡重复利用的多车程集卡调度优化模型,并设计改进的遗传算法求解该模型。为均衡集卡工作时间,以调度模型确定的最佳集卡数量和车程集合为输入,进一步构建以集卡作业时间之差最小为目标的集卡车程分配模型,并借助Gurobi精确求解每一集卡的最佳车程任务。以郑州铁路集装箱中心站为例进行实验验证,结果表明:本文所提方法能有效解决公铁联运集装箱在集疏环节的集卡调度问题;相较于单车程模式,多车程模式下集卡调度成本平均减少了60.31%;车程分配优化可以将集卡作业时间最大差值减少14.3%以上,提高了集卡作业时间的均衡性。

关键词：综合运输集卡调度方案改进遗传算法多车程集装箱

基于鱼群效应的智能网联车队形成与演化机理研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 76-85页

作者：魏丽英吴润泽北京交通大学交通运输学院北京100044

随着智能网联车的快速发展,智能网联车与人工驾驶车辆混行下的交通特性分析和协同控制研究已成为热点。本文构建多车道混合交通流元胞自动机仿真模型,对智能网联车队的形成及状态演化过程进行仿真刻画。首先,基于智能网联车的网联化特征... 详细信息

随着智能网联车的快速发展,智能网联车与人工驾驶车辆混行下的交通特性分析和协同控制研究已成为热点。本文构建多车道混合交通流元胞自动机仿真模型,对智能网联车队的形成及状态演化过程进行仿真刻画。首先,基于智能网联车的网联化特征,引入鱼群效应来描述4种智能网联车队的形成过程;其次,从车队角度,利用马尔可夫性计算车队规模转移概率,阐述车队状态演化过程;再次,引入Gipps安全距离原则对NaSch模型进行改进,并对智能网联车和智能网联车队进行速度引导;最后,基于实测的车辆到达率,对建立的基于鱼群效应的混合车流元胞自动机模型进行仿真实验。结果表明:智能网联车队可以有效改善混合交通流的运行状态,缓解交通拥堵;在渗透率60%的条件下,智能网联车队规模为3时,与不存在车队相比,拥堵率可减少43.9%,交通流速度约提升43%,并且随着车队规模的增大,交通流平均速度趋于平稳。

关键词：智能交通智能网联车鱼群效应马尔可夫性 Gipps安全距离元胞自动机模型

高速铁路车站道岔选型对咽喉长度及追踪间隔的影响

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 159-167页

作者：胡楚璇魏玉光于宗泽北京交通大学交通运输学院北京100044

针对高速铁路车站采用大号码道岔造成的咽喉长度过长、列车走行距离远等问题,在明确车站咽喉长度和列车间隔时间计算方法的基础上,依托某尽端式高铁车站进行仿真计算,先设计不同道岔选型优化方案,再探究道岔选型、列车进站前速度和第一... 详细信息

针对高速铁路车站采用大号码道岔造成的咽喉长度过长、列车走行距离远等问题,在明确车站咽喉长度和列车间隔时间计算方法的基础上,依托某尽端式高铁车站进行仿真计算,先设计不同道岔选型优化方案,再探究道岔选型、列车进站前速度和第一离去闭塞分区(简称“一离去”)长度对车站咽喉长度及列车间隔时间的影响。结果表明:若车站全部或部分采用12号道岔,与全部采用18号道岔相比,尽管列车追踪间隔时间会小幅增加,但车站咽喉长度可分别缩短30.66%和13.40%;在站外线路受到一定地形条件制约的情况下,若全部采用12号道岔时列车区间限行速度为260 km·h^(-1)、部分采用12号道岔时限行速度为280 km·h^(-1),则可同时压缩车站咽喉长度与到达追踪间隔;若全部采用12号道岔时限制一离去的无岔区长度不超过1000 m,部分采用12号道岔时限制长度不超过1400 m,则可同时压缩车站咽喉长度与出发追踪间隔。

关键词：车站通过能力道岔选型车站咽喉追踪间隔时间列车运行仿真

考虑运行图抽线调整的城际铁路动车周转计划编制

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交通运输系统工程与信息 2024年第5期24卷 148-159,184页

作者：杜鹏张路瑶北京交通大学交通运输学院北京100044

针对现有城际铁路动车组周转计划编制方法未考虑运行线客座率分布,导致抽线调整时难以单独停运低客座率车次而不影响高客座率车次的问题,本文提出一种适用于运行图抽线调整的动车组周转计划优化编制方法。以最小化动车组使用数量及交路... 详细信息

针对现有城际铁路动车组周转计划编制方法未考虑运行线客座率分布,导致抽线调整时难以单独停运低客座率车次而不影响高客座率车次的问题,本文提出一种适用于运行图抽线调整的动车组周转计划优化编制方法。以最小化动车组使用数量及交路中运行线客座率差异为目标,考虑满足一级修等约束条件,构建非线性整数规划模型;通过线性化处理并结合Hierholzer's算法筛选合格解的方式,高效求解模型。案例分析表明:相较于只考虑动车组使用数量的传统方法,该模型在不增加动车组使用数量的情况下,可以显著降低各交路中运行线客座率的差异。优化后的交路中运行线客座率极差提高了68.67%,交路中运行线客座率方差之和降低至对比方案的66.27%。抽线调整时,采用优化方案能够更精确地优先取消低客座率运行线,有效保留高客座率运行线。在抽线条数分别设定为1,2,3的情况下,优化方案停开的运行线中,客座率低于60%的运行线的占比均保持在77%以上,而对比方案中该比例均未超过45%;优化方案中被取消车次的平均客座率比对比方案分别降低了4.48%、5.88%和6.01%。

关键词：铁路运输动车组非线性规划模型动车组周转计划客座率运行图调整

不确定条件下的车流径路问题及其树形径路约束机制研究

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铁道学报 2024年第8期46卷 10-20页

作者：方波魏玉光马博文李晨夏阳北京交通大学交通运输学院北京100044

针对既有车流径路研究中确定性建模参数的局限性以及对车流径路优化阶段是否应该考虑树形径路约束的争议,在确定性车流径路模型的基础上,引入模糊集理论和随机规划理论,分别采用三角模糊数和机会约束刻画车流量的波动和区间通过能力的弹... 详细信息

针对既有车流径路研究中确定性建模参数的局限性以及对车流径路优化阶段是否应该考虑树形径路约束的争议,在确定性车流径路模型的基础上,引入模糊集理论和随机规划理论,分别采用三角模糊数和机会约束刻画车流量的波动和区间通过能力的弹性,为车流径路问题重构Hurwicz准则下的模糊机会约束规划模型,并将其转化为清晰等价形式。基于我国西南局部路网的案例研究树形径路约束对车流径路和编组计划的影响,对比分析确定性条件和不确定条件下车流径路的差别。实验结果表明,车流径路优化阶段强调树形结构径路会限制径路方案的灵活性并增加车流运输总成本;不确定条件下的车流径路模型在困难区段的识别方面更具优势。

关键词：车流径路树形径路约束模糊机会约束规划 Hurwicz准则

面向实时需求的高铁快运列车运输组织方案协同优化研究

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2172-2182页

作者：董晋廷朱晓宁王力北京交通大学交通运输学院北京100044

近年来,我国电商行业高速发展,快递需求随之快速增长。高铁快运凭借其运量大、速度快、能耗低的特点,成为现代快递运输的重要方式。在保证高铁快运产品时效性的基础上,为解决现阶段我国高铁快运列车时刻表、停站方案与货物装配方案三者... 详细信息

近年来,我国电商行业高速发展,快递需求随之快速增长。高铁快运凭借其运量大、速度快、能耗低的特点,成为现代快递运输的重要方式。在保证高铁快运产品时效性的基础上,为解决现阶段我国高铁快运列车时刻表、停站方案与货物装配方案三者协同优化研究不足而导致的高铁运力资源利用效率较低的问题,建立二次0-1混合整数规划模型。借鉴铁路阶段计划的思想,将全天分为多个时段,以每个时段的货运需求为导向,针对下个时段的高铁快运货物装配方案和新增快运列车停站方案和时刻表进行协同优化。针对已知新增快运列车数量的情况,建立了考虑货物时效性的新增列车的停站方案、时刻表和装配方案协同优化模型(简称协同优化模型)。针对模型约束进行线性化处理,并根据模型特点设计并使用两阶段求解方法,利用LINGO软件求解。以宁杭高铁线路为例,针对9:00-12:00的列车运行图进行优化分析。从结果来看,协同优化模型相比于传统优化方法,可以同时减少列车在途时间和货物在途时间,保证运力资源的充分利用。对比两阶段求解的求解结果可以发现,相比第1阶段,第2阶段得到的货物在途时间更短,货物装配方案更合理,由此可见两阶段求解方法也是合理且有效的。研究结果可以为进一步优化高铁快运列车运输组织方案,提高运输效率提供参考。

关键词：高铁快运分时段优化装配方案列车时刻表停站方案

面向高质量开行的中欧班列开行方案动态优化方法研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 70-81页

作者：罗君培王莹胡梦影北京交通大学交通运输学院北京100091

为满足中欧班列高质量发展的目标要求,将运力优先释放给高质量货物,基于分类货物对班列开行质量的贡献程度对中欧班列开行方案的优化方法进行研究。首先,将货物按照货物价值、来源班列运营平台、时效性不同进行分类,并设置货物运输效益... 详细信息

为满足中欧班列高质量发展的目标要求,将运力优先释放给高质量货物,基于分类货物对班列开行质量的贡献程度对中欧班列开行方案的优化方法进行研究。首先,将货物按照货物价值、来源班列运营平台、时效性不同进行分类,并设置货物运输效益系数,计算出包含经济效益及社会效益在内的不同品类货物的综合货物运输效益,用于反映货物运输特性对班列开行质量的影响。其次,根据线路现状选择备选城市作为集结中心,设计出“混合轴辐式”中欧班列开行模式,并加入时间因素构建出时空网络。然后,以货流平衡、班列接续、编组限制、集结中转作业及口岸作业限制等能力为约束条件,建立了以班列开行综合运输效益最优为目标的开行方案优化模型。结合模型特点,进一步设计列生成算法对优化模型进行求解,并利用Gurobi软件对限制主问题和原整数规划问题进行了求解。算例表明,基于“混合轴辐式”网络的“直达+中转”模式,使得运输需求满足率提升了3.56%,优化后的中欧班列开行方案实现了在口岸能力有限的情况下对运营质量较好班列公司的货物以及高价值时间敏感货物进行优先运输,并使其均衡到达口岸以缓解口岸拥堵,顺应中欧班列高质量运输的发展需求。研究可以为中欧班列日常运输计划的制定提供支撑。

关键词：中欧班列时空网络时间成本高质量运输

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需求不确定的铁路车流径路优化模型

中国铁道科学 2024年第1期45卷 190-202页

作者：赵伊楠林柏梁石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 北京交通大学交通运输学院北京100044

引入不确定理论中的鲁棒优化描述铁路货运日常运输组织工作中的车流量波动,提出需求不确定的铁路车流径路优化模型。首先,考虑线路通过能力和网络流量守衡约束,以绕道率阈值参数控制车流径路里程的合理性,以走行成本最小化为优化目标,... 详细信息

引入不确定理论中的鲁棒优化描述铁路货运日常运输组织工作中的车流量波动,提出需求不确定的铁路车流径路优化模型。首先,考虑线路通过能力和网络流量守衡约束,以绕道率阈值参数控制车流径路里程的合理性,以走行成本最小化为优化目标,建立需求确定的车流径路优化模型;然后,引入盒式不确定集描述车流量的波动性,设计鲁棒代价调节模型的保守程度,基于鲁棒对等理论建立需求不确定的车流径路优化模型;最后,通过小型算例验证模型的正确性,并基于沈阳铁路局集团有限公司所辖路网的实际算例验证模型的实用性。结果表明:部分车流量发生波动时,对应的最优径路方案随之发生变化;鲁棒代价能够权衡最优方案的成本和违反通过能力约束的概率,小型算例和实际算例中鲁棒代价分别取5和11时,得到的车流径路方案处于系统成本与运输需求满足的平衡点。该模型及鲁棒优化理论可为管理者制定车流径路方案提供决策参考。

关键词：铁路货运通过能力车流径路运输需求波动不确定理论鲁棒代价