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基于XGBOOST-SHAP的地铁建成环境与站点出行距离的非线性关系研究

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1624-1633页

作者：李培坤陈旭梅鲁文博马嘉欣刘屹王昊北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044 东南大学交通学院江苏南京214135 重庆市市政设计研究院有限公司重庆400020

相较于传统地铁客流量特征分析,地铁站点平均出行距离的研究可以更加精细化了解地铁网络客流流动性特征。为探究多重建成环境与站点平均出行距离之间的复杂关系,以西安市地铁系统为研究对象,从土地利用、兴趣点分布、周边交通建成环境... 详细信息

相较于传统地铁客流量特征分析,地铁站点平均出行距离的研究可以更加精细化了解地铁网络客流流动性特征。为探究多重建成环境与站点平均出行距离之间的复杂关系,以西安市地铁系统为研究对象,从土地利用、兴趣点分布、周边交通建成环境、站点自身属性等方面构建11种建成环境指标,建立基于极端梯度提升的XGBOOST-SHAP归因分析架构的可解释性机器学习模型,以揭示两者之间的非线性关系。同时,将该模型拟合回归效果与梯度提升决策树(GBDT)及最小二乘回归(OLS)进行比较,以验证XGBOOST模型在拟合回归效果上的优势。结果表明:XGBOOST模型的R方、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)值分别为0.75、0.95、1.36,其拟合效果要优于GBDT与OLS模型。站点平均出行距离呈现出明显的环状分布的空间异质性。SHAP归因分析结果表明:距市中心距离特征贡献最大,路网密度、土地利用混合度、公交线路数量以及住宅数量对出行距离的贡献度也相对较高;POI香农熵指数、餐饮服务点对平均出行距离的正负反馈不明显;其余指标对平均出行距离的影响均呈现出正负反馈机制结合的趋势。研究结果对交通需求分析、线路容量优化、运营效果评估等提供了数据支撑,可有效提高地铁交通便利性,满足不同区域的出行需求并改善整个地铁系统的效率和可持续性。

关键词：地铁站点建成环境出行距离 XGBOOST模型 SHAP归因分析非线性关系

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适用于多车交互场景的车辆轨迹预测模型

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1188-1195页

作者：黄玲崔躜游峰洪佩鑫钟浩川曾译萱华南理工大学土木与交通学院广州510640 东南大学现代城市交通技术江苏高校协同创新中心南京210096 人工智能与数字经济广东省实验室广州510330

提出了一种具有动态交互感知池化层的多长短期记忆神经网络(DIP-LSTM)模型结构,使得场景中相邻的车辆通过池化(Pooling)共享各自LSTM网络隐藏态,获取历史轨迹特征,进而实现自车与周围多车的时间空间关系的交互性建模,并输出车辆未来的... 详细信息

提出了一种具有动态交互感知池化层的多长短期记忆神经网络(DIP-LSTM)模型结构,使得场景中相邻的车辆通过池化(Pooling)共享各自LSTM网络隐藏态,获取历史轨迹特征,进而实现自车与周围多车的时间空间关系的交互性建模,并输出车辆未来的预测轨迹。使用美国的NGSIM和德国的High-D自然驾驶车辆轨迹数据集对模型进行训练与测试,并对模型的精度、鲁棒性和迁移性(普适性)进行验证。研究结果表明:与传统模型的预测方法相比,考虑多车交互信息的DIP-LSTM网络的预测方法在预测精度与长时域预测上具有优势,且模型具有良好的迁移性和鲁棒性,显著提高了车辆轨迹预测模型的实用性和普适性。

关键词：车辆工程自动驾驶轨迹预测多车交互长短期记忆神经网络

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基于OpenStreetMap的城市公交专用道设置优化

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科学技术与工程 2024年第3期24卷 1216-1223页

作者：刘月薛运强孙立山北京工业大学城市建设学部北京100024 华东交通大学交通运输工程学院南昌330013 东南大学交通学院南京210096 江西省高铁区域发展研究中心南昌330013

为合理设置公交专用道,通过OpenStreetMap(OSM)提取可设置公交专用道的路网,采用Stroke道路表示法将OSM路网与百度路网进行融合,结合百度地图实时交通数据实现交通态势可视化,从而准确直观地识别出公交专用道的设置路段。通过构建公交... 详细信息

为合理设置公交专用道,通过OpenStreetMap(OSM)提取可设置公交专用道的路网,采用Stroke道路表示法将OSM路网与百度路网进行融合,结合百度地图实时交通数据实现交通态势可视化,从而准确直观地识别出公交专用道的设置路段。通过构建公交路阻函数模型,计算设置公交专用道前后的时间效益差,确定公交专用道的设置方案。最后以南昌市部分路网为例,通过SUMO软件仿真结果表明:在青山南路设置公交专用道可以使公交车辆延误降低19.6%;社会车辆延误降低10.8%。实例验证所提出的设置优化方法有利于减少交通延误,为合理设置公交专用道提供支持。

关键词：城市交通公交专用道 OSM 交通态势分析路阻函数

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城市轨道交通线网拓扑特性及抗毁性分析

铁道标准设计 2024年

作者：李僖马亮郭进应文淇国家铁路智能运输系统工程技术研究中心四川省列车运行控制技术工程研究中心西南交通大学信息科学与技术学院

为研究城市轨道交通网络的拓扑特性和抗毁性，根据复杂网络理论，构建城市轨道交通复杂网络模型。根据节点的度数、介数、聚类系数、网络直径和平均路径长度等拓扑指标，分析网络的小世界和无标度特性。以网络效率和网络连通度作为表征... 详细信息

为研究城市轨道交通网络的拓扑特性和抗毁性，根据复杂网络理论，构建城市轨道交通复杂网络模型。根据节点的度数、介数、聚类系数、网络直径和平均路径长度等拓扑指标，分析网络的小世界和无标度特性。以网络效率和网络连通度作为表征指标，从随机失效和蓄意破坏两个角度分析网络的抗毁性。以某市不同时期轨道交通线网为例，对比分析了该市现阶段城轨线网和新规划城轨线网的拓扑特性和抗毁性。结果表明：相对于随机失效，蓄意破坏更容易导致网络崩溃；相对于最大度破坏，最大介数破坏更容易导致网络崩溃，应优先将介数最大的节点作为关键节点加强保护。同时，与既有城轨线网相比，新规划线网的连通性、出行便捷性、出行效率与抗毁性均有所提高。

关键词：城市轨道交通线网复杂网络抗毁性随机失效蓄意破坏

聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂传热性能研究

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南方能源建设 2024年第3期11卷 75-80页

作者：张豪磊周涛薛春辉刘鹏东南大学能源与环境学院核科学与技术系江苏南京211189 核热工安全与标准化研究所江苏南京211189 大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心江苏南京211189

[目的]核聚变作为一种清洁、高效的能源,是实现全球可持续发展的未来希望。针对中国氦冷固态增殖剂包层模块的第一壁,基于核热工安全与标准化研究团队提出的4根冷却剂道的设计方案,计算了氦气、氩气、氮气作为冷却剂的温度场。[方法]选... 详细信息

[目的]核聚变作为一种清洁、高效的能源,是实现全球可持续发展的未来希望。针对中国氦冷固态增殖剂包层模块的第一壁,基于核热工安全与标准化研究团队提出的4根冷却剂道的设计方案,计算了氦气、氩气、氮气作为冷却剂的温度场。[方法]选择***公式,计算聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂的传热性能。[结果]研究表明:氦气、氩气、氮气作为冷却剂,致使Be板和RAFM钢中温度场的变化趋势是相似的;温度场出现的最大温度均小于许用温度,符合温度的安全要求;氮气作为冷却剂可以实现的安全裕度是最大的,氩气次之,氦气实现的安全裕度相较偏小。[结论]可由此对聚变堆实验包层第一壁的冷却剂选择提供更多的优化可能,对聚变堆实验包层第一壁的安全增加更多的裕度。

关键词：核聚变第一壁氦气氩气氮气冷却剂

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基于时间自动机的无信号交叉口车路协同系统建模与验证

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系统仿真学报 2024年第7期36卷 1682-1698页

作者：刘伟肖七瑞陈新海饶畅张宇王博思重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆车辆检测研究院有限公司自动驾驶系统及智能网联汽车技术研发与测试应用重庆市工程研究中心重庆401122

车路协同系统(cooperative vehicle infrastructure system,CVIS)是提高交叉口车辆通行安全的重要解决方案之一。针对CVIS现有技术规范和标准未明确系统对象状态交互的动态时序及迁移过程,无法有效保障系统的通行控制逻辑安全问题,采用... 详细信息

车路协同系统(cooperative vehicle infrastructure system,CVIS)是提高交叉口车辆通行安全的重要解决方案之一。针对CVIS现有技术规范和标准未明确系统对象状态交互的动态时序及迁移过程,无法有效保障系统的通行控制逻辑安全问题,采用形式化语言对无信号交叉口车路协同系统功能逻辑进行描述,验证系统对象的状态交互和控制逻辑安全,提高无信号交叉口的车辆通行安全性。以单车无冲突、双车冲突和多车冲突场景分别进行仿真,明确状态交互和使能迁移路径;结合工具和需求规范语句进行系统安全属性验证,证明了控制逻辑的可靠性和安全性,为研发高安全架构的车路协同系统提供了可信依据。

关键词：城市交通形式化语言车路协同系统时间自动机控制逻辑可信验证

基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 32-42页

作者：刘江张楚蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学自动化与智能学院北京100044 北京交通大学北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 智慧高铁系统前沿科学中心北京100044

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球... 详细信息

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

关键词：智能交通伪距欺骗检测样本增强列车定位全球导航卫星系统生成式对抗网络

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基于深度残差神经网络的光场粒子图像测速粒子场重建方法

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光学学报 2024年第16期 152-162页

作者：傅梦希朱效宇张良许传龙东南大学能源与环境学院大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心中国航空发动机研究院基础与应用研究中心

提出一种基于粒子重构卷积神经网络（PRCNN）模型的快速、高分辨率粒子场重建方法。首先，对原始光场图像进行子孔径图像提取，构建粒子三维分布-光场子孔径图像数据集；然后，建立网络模型，采用自定义的损失函数进行训练获取预测模型... 详细信息

提出一种基于粒子重构卷积神经网络（PRCNN）模型的快速、高分辨率粒子场重建方法。首先，对原始光场图像进行子孔径图像提取，构建粒子三维分布-光场子孔径图像数据集；然后，建立网络模型，采用自定义的损失函数进行训练获取预测模型。通过粒子场数值重建以及圆柱绕流三维流场测量实验对所提方法的重建准确性等进行评价。结果表明：相比于传统的联合代数重建技术（SART）,PRCNN可以有效缓解重建拉伸效应，使粒子场重建质量因子提高了153.83%；基于GPU计算的PRCNN对单幅图像的重建时间仅为0.098 s，加速比达到3976.53;PRCNN与SART计算的速度场分布基本一致，在管道中心深度截面上，相对于平面粒子图像测速（PIV）测量结果，SART和PRCNN的平均相对误差分别为14.56%和12.92%。上述结果证明了PRCNN用于光场PIV技术中实现准确的三维流场测量的可行性。

关键词：测量光场成像粒子图像测速三维粒子场卷积神经网络三维重建

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县域及城镇生活垃圾焚烧炉的结构优化研究

能源工程 2024年第3期44卷 23-29页

作者：吕刚刘明辉赵兵周向阳何俊刘焕丁津程国坚中节能兆盛环保有限公司江苏无锡214200 东南大学流程工业智能化研究中心江苏苏州215000

为解决县域及城镇生活垃圾量少、热值低、建设成本高昂等问题,对生活垃圾焚烧炉的结构进行优化研究,提出炉排、炉拱、二燃室的结构设计方案,并利用Fluent软件仿真模拟三种不同的二燃室结构设计方案,结果表明:三种方案污染物浓度以及烟... 详细信息

为解决县域及城镇生活垃圾量少、热值低、建设成本高昂等问题,对生活垃圾焚烧炉的结构进行优化研究,提出炉排、炉拱、二燃室的结构设计方案,并利用Fluent软件仿真模拟三种不同的二燃室结构设计方案,结果表明:三种方案污染物浓度以及烟气停留时间均能满足标准要求,且方案三(二燃室尾部设计导流壁使烟气下行)在满足烟气停留时间大于2秒的情况下,850℃以上高温区域充满度最高,灰斗设计使得清灰更为便捷。

关键词：县域生活垃圾焚烧炉数值仿真结构优化