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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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基于竞争情景的双枢纽航线网络优化模型

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2902-2911页

作者：何湘妮李艳华阳杰北京交通大学交通运输学院北京100044

针对双枢纽机场不属于同一机场集团的航线网络重合问题,以机场为视角优化航线网络布局,提出竞争情景下的双枢纽航线网络优化模型。在P枢纽中位问题航线网络构建思想的基础上,以旅客计划延误成本和航线重合成本最小为目标,考虑双枢纽机... 详细信息

针对双枢纽机场不属于同一机场集团的航线网络重合问题,以机场为视角优化航线网络布局,提出竞争情景下的双枢纽航线网络优化模型。在P枢纽中位问题航线网络构建思想的基础上,以旅客计划延误成本和航线重合成本最小为目标,考虑双枢纽机场直飞和中转航线、旅客需求、中转航程等因素,建立了竞争情景的无容量限制严格多分配0-1整数规划双枢纽航线网络优化模型,并使用交互式的线性和通用优化求解器(LINGO)对模型进行求解。选取成渝机场群成都双流机场和重庆江北机场作为双枢纽进行实例分析,通过不同航线重合成本研究航线网络优化问题。结果表明:优化后的目标函数值下降明显,计划延误成本下降率随航线重合成本的升高而减小,其中,航线重合成本为2000元和3000元时,目标函数值的下降率最高,分别为32.8%和32.6%,此时航线网络计划延误成本和航线重合成本的平衡效果最好。可见,所提模型可以在充分考虑双枢纽机场竞争关系、兼顾计划延误成本的同时降低航线重合率,从而减少航线冗余导致的资源浪费,为存在竞争关系且追求协同发展的双枢纽合理调整航线网络提供指导。

关键词：航线网络双枢纽航线重合成本计划延误成本 P枢纽中位多目标整数规划

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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

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

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

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基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 157-165页

作者：赵东升赵鹏姚向明杨中平张伯男北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044

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... 详细信息

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。

关键词：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

基于自动提钩的驼峰溜放部分纵断面设计优化研究

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铁道学报 2024年第7期46卷 15-22页

作者：张红亮杨俊杰邱星莫斯贤张雨晴北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学智能铁路研究院北京100044

相比人工提钩,自动提钩技术具有更快的响应速度、更精确的控制能力,能够适应更高的推峰速度,可以提升驼峰的解体作业效率。而更高的推峰速度意味着更大的车组初始动能、更短的车组溜放间隔时间,同时也对驼峰溜放部分纵断面提出了新的要... 详细信息

相比人工提钩,自动提钩技术具有更快的响应速度、更精确的控制能力,能够适应更高的推峰速度,可以提升驼峰的解体作业效率。而更高的推峰速度意味着更大的车组初始动能、更短的车组溜放间隔时间,同时也对驼峰溜放部分纵断面提出了新的要求。为研究自动提钩技术对驼峰溜放部分纵断面的影响,本文以推峰速度最大、累计加权溜放时间最小、优化区域高度最低为优化目标,以坡段数量、坡度、变坡点坐标为决策变量,以变坡点位置、分路道岔最大允许入口速度、优化区域末端最小速度等为约束条件,构建基于自动提钩的驼峰溜放部分纵断面设计多目标优化模型,并设计求解算法。仿真计算结果显示,与既有方法相比,本文提出的优化模型中的纵断面方案,推峰速度提高9.5%,累计加权溜放时间减少6.0%,优化区域高度降低4.6%,驼峰总体作业效率提升7.6%,平均制动能耗降低约151 kJ/辆。研究内容可为自动提钩技术的驼峰纵断面改造提供理论依据。

关键词：驼峰自动提钩纵断面设计多目标优化

基于计算机视觉的轨道交通站内火灾检测与定位

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 53-63页

作者：张金雷杨健刘晓冰陈瑶杨立兴高自友北京交通大学系统科学学院北京100044 北京交通大学交通运输学院北京100044

为及时有效地处理轨道交通站内火灾事件,本文提出基于计算机视觉的站内火灾检测与精细化火灾定位模型(Fire-Detect)。首先,基于Unity仿真模拟和收集互联网图像数据的方式制作站内火灾图像与视频数据集Fire-Rail,用于训练构建的火灾检测... 详细信息

为及时有效地处理轨道交通站内火灾事件,本文提出基于计算机视觉的站内火灾检测与精细化火灾定位模型(Fire-Detect)。首先,基于Unity仿真模拟和收集互联网图像数据的方式制作站内火灾图像与视频数据集Fire-Rail,用于训练构建的火灾检测算法和精细化火灾定位算法;其次,基于卷积神经网络、残差结构与通道注意力机制构建火灾检测算法,用于检测站内监控视频中每帧分别为“正常状态”或“疑似火灾”状态;最后,在“疑似火灾”状态下,模型启动精细化火灾定位算法,将图像以及后续的每帧图像输入精细化火灾定位算法中,并实时输出火灾发生场景下的精细化火灾定位信息。在Fire-Rail数据集上进行实验,火灾检测算法在测试集的准确率为95.12%;此外,卷积神经网络层级实验平衡了资源消耗和准确率,消融实验验证了各部分的有效性,鲁棒性实验表明,该算法能处理大部分噪声,整体模型的平均火灾定位检测精度mAP为77.3%,可应用于轨道交通站内视频监控设备。

关键词：智能交通火灾检测深度学习轨道交通车站计算机视觉

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