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基于深度卷积神经网络的人员疏散时间快速预测方法

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系统工程理论与实践 2024年第4期44卷 1376-1388页

作者：赵思琪陈娟王巧夏钤强卢紫嫣马剑西南交通大学交通运输与物流学院成都610031 西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610031 香港理工大学土木与环境工程系中国香港999077

预测人员疏散时间是大规模人群管控、建筑平面布局优化的关键.现有研究关注人员疏散理论模型的建立,忽视了疏散模型的时间和空间复杂度高难以实现快速预测的这一问题.复杂建筑空间环境以及人员的空间分布是决定疏散时间长短的决定性因素... 详细信息

预测人员疏散时间是大规模人群管控、建筑平面布局优化的关键.现有研究关注人员疏散理论模型的建立,忽视了疏散模型的时间和空间复杂度高难以实现快速预测的这一问题.复杂建筑空间环境以及人员的空间分布是决定疏散时间长短的决定性因素,本文提出以建筑空间环境和人位置分布图像为输入的疏散时间快速计算方法.设计不同空间布局、不同疏散人数、不同出口个数及宽度的疏散场景,使用人员疏散元胞自动机模型(CA)开展模拟计算构建样本数据库.构建疏散时间快速预测模型FastEvacNet,训练标定该深度卷积神经网络模型,测试模型预测疏散时间的可靠度与效率.结果表明,在整个测试集上的MAPE值为8.21%,模型整体预测精度良好,泛化能力强.模型对疏散时间的预测用时几乎不依赖于疏散场景的复杂度,计算效率相较于CA模型提升三个数量级;当以数据流的形式传入网络进行批量预测时,可提升四个数量级.

关键词：疏散时间卷积神经网络元胞自动机计算效率

基于眼动和脑电特征的高速铁路行车调度员疲劳状态判别研究

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铁道运输与经济 2024年

作者：张光远王灿陈诚西南交通大学交通运输与物流学院西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所

针对当前高速铁路行车调度员疲劳状态判别方法尚未结合多源信息的优势，提出了一种基于多源信息的高速铁路行车调度员疲劳状态判别方法，在利用支持向量机对眼动和脑电特征进行软分类作为决策层输入的基础上，结合上一时间点疲劳状态判... 详细信息

针对当前高速铁路行车调度员疲劳状态判别方法尚未结合多源信息的优势，提出了一种基于多源信息的高速铁路行车调度员疲劳状态判别方法，在利用支持向量机对眼动和脑电特征进行软分类作为决策层输入的基础上，结合上一时间点疲劳状态判别结果，利用改进的D-S证据理论进行决策层融合得到最终的判别结果。通过采集20名行车调度员的模拟实验数据对模型进行检测，结果表明：改进后的研究方法在疲劳状态判别方面准确率达到93.75%。可以看出，信息融合判别的准确率高于单纯依靠眼动和脑电特征的方法，增加上一时间点的疲劳判别结果有助于提高模型的鲁棒性和可靠性，并且改进的模型对高速铁路行车调度员疲劳状态判别具有有效性。

关键词：眼动和脑电特征高速铁路行车调度员支持向量机 D-S证据理论疲劳状态判别

基于多层次客流需求的高铁列车谱系结构优化设计

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2581-2591页

作者：王汝心聂磊付慧伶佟璐北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京100044 北京交通大学交通运输学院北京100044

高速铁路的高质量服务特性激发了大量不同类型旅客的多样化出行需求。当前铁路旅客列车开行数量日益增多,但提供的客运产品分类较少,列车谱系化特征不明显,难以适应旅客的多样性需求。设计具有显性差异特征的铁路客运产品,满足不同类型... 详细信息

高速铁路的高质量服务特性激发了大量不同类型旅客的多样化出行需求。当前铁路旅客列车开行数量日益增多,但提供的客运产品分类较少,列车谱系化特征不明显,难以适应旅客的多样性需求。设计具有显性差异特征的铁路客运产品,满足不同类型旅客在经济、快捷、方便、舒适等方面的异质性出行需求,实现铁路客流分类与产品分类的高效匹配,对新时代铁路旅客运输发展具有重要意义。结合当前我国高速铁路网列车开行结构现状,并考虑路网中各线路具有不同的资源、能力、客流特征,基于铁路客运产品谱系化思想和发展趋势,从列车停站模式、旅速、运距、频率几个维度将既有列车种类进一步拓展划分为11类谱系,分析多层次旅客对谱系列车的选择,运用整数规划并结合客流分配技术,构建决策各线路区段上从11类谱系中选择列车开行种类、范围和数量的列车谱系结构优化模型,达到客流类型与列车谱系结构之间的有效匹配。以我国部分高铁路网为例开展案例研究,研究结果表明:优化后的列车开行结构明显改善,各高铁线路上列车谱系结构差异化分布特征明显;不同层次客流旅速、列车谱系和客流层次对应、列车客座率、“车-流”运距比等指标均表现出较好的“车-流”匹配效果。在高铁列车大规模成网运营条件下,研究结果可为设计具有谱系特征的列车产品提供方法和技术指导。

关键词：高速铁路客流需求谱系结构整数规划模型 “车-流”匹配

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城市道路下分心行为对驾驶员驾驶绩效的影响

中国安全科学学报 2024年第1期34卷 70-76页

作者：罗霜易鑫鑫邵毅明徐进重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

为探究城市道路条件下常见驾驶分心行为对驾驶绩效的影响,以16名青年志愿者为被试,开展实车驾驶试验,测量车辆纵向和横向行驶参数,对比分析正常驾驶和分心驾驶状态下的驾驶绩效,并探讨驾驶经验的影响。结果表明:3种分心行为均使横向加... 详细信息

为探究城市道路条件下常见驾驶分心行为对驾驶绩效的影响,以16名青年志愿者为被试,开展实车驾驶试验,测量车辆纵向和横向行驶参数,对比分析正常驾驶和分心驾驶状态下的驾驶绩效,并探讨驾驶经验的影响。结果表明:3种分心行为均使横向加速度标准差和纵向加速度标准差增加,而使速度均值降低,说明驾驶员通过速度和转向控制补偿分心状态下的驾驶绩效;交谈对速度均值和纵向加速度均值、阅读广告对速度标准差和横向加速度均值具有显著性影响(p<0.05);接听电话时,经验驾驶员速度标准差明显高于新手(p=0.021);接听电话和阅读广告次任务下,经验驾驶员的横向加速度均值均明显较高(p=0.003,p=0.004),说明经验丰富的驾驶员受分心行为的影响程度更低。

关键词：城市道路分心行为驾驶员驾驶绩效实车试验

考虑可变接续时间窗的高铁周期列车运行图优化

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3038-3049页

作者：李天琦聂磊张宏森北京交通大学交通运输学院北京100044 中国铁路广州局集团有限公司办公室广东广州511114

精准高效的换乘接续设计对于周期列车运行图在我国的全面推广至关重要。我国高速铁路网络结构复杂、空间跨度广,不同距离的换乘客流OD所能接受的中转换乘时间范围有着明显的不同。现有研究对换乘接续时间的考虑多基于固定接续时间窗,造... 详细信息

精准高效的换乘接续设计对于周期列车运行图在我国的全面推广至关重要。我国高速铁路网络结构复杂、空间跨度广,不同距离的换乘客流OD所能接受的中转换乘时间范围有着明显的不同。现有研究对换乘接续时间的考虑多基于固定接续时间窗,造成实际换乘时间与各OD旅客可接受的换乘时间不匹配,限制了换乘服务水平的进一步提升。基于此,结合“事件-活动”网络和周期事件规划问题(Periodic Event Scheduling Problem,PESP),构建了考虑可变接续时间窗的高铁周期列车运行图优化模型,实现了列车接续关系选择、OD换乘接续关系分配、换乘时间优化的同步决策。模型首先引入OD换乘接续关系分配变量,使得模型可在优化过程中动态决策列车接续关系是否为特定客流OD提供服务。在此基础上,引入了可变接续时间窗约束,实现列车接续时间窗根据所分配客流OD合理换乘时间范围动态确定。同时,设计了最小化周期列车运行图换乘服务水平与理想服务水平偏差的线性化目标函数,使得模型得以在GUROBI整数规划求解器中求解。研究案例编制了京沪高铁以及与之衔接的部分高铁线路路网周期列车运行图,与固定换乘接续时间窗的研究案例相比,换乘服务频率和换乘接续时间指标均有显著提升,验证了所提模型的正确性及有效性。

关键词：高速铁路周期列车运行图周期事件规划问题换乘接续可变接续时间窗

高速铁路动卧开行日列车运行图与维修天窗协调优化

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1309-1319页

作者：袁博李海鹰廖正文北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044

高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到... 详细信息

高速铁路夜间开行的动卧列车会与综合维修天窗在时间和空间上产生冲突。协调行车和天窗对线路通过能力的占用,能够优化铁路运力资源配置,提升列车服务质量和天窗作业效率。对动卧列车等线开行模式与分段矩形天窗的配合进行研究。考虑到车站夜间例行安排的维修施工,将天窗单元分类为“车站天窗”与“区间天窗”,二者组合构成维修调度命令中的天窗分段。采用整数规划方法构建动卧开行日列车运行图和维修天窗协调优化模型,最小化相邻天窗错位时间和列车总旅行时间,以减少天窗分段数量,更利于调度命令传达,作业灵活且安全地实施,同时保证动卧列车开行质量。运用图着色问题推论添加车站到发线能力约束以满足列车可用到发线数量的限制。代入京广高铁动卧列车案例,使用Gurobi实现求解。综合优化的运行图上,车站天窗和区间天窗构成11个天窗分段,比实际少13个,各维修工区管辖区段内的天窗计划更加简化;7对动卧列车的车站到发、区间运行均不与车站天窗、区间天窗冲突;列车的总旅行时间减少了173 min,列车停站次数由82次减少到66次。多组案例讨论了车站天窗、天窗错位、到发线数量等因素对列车等线位置和时间的影响。研究结果为进一步优化高铁动卧列车运输组织和维修天窗开设提供参考建议。

关键词：铁路运输高铁动卧列车运行图维修天窗整数规划

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乘务资源共享下的城市轨道交通轮班计划优化

西南交通大学学报 2024年

作者：刘葛辉金华彭其渊刘岭冉昕晨兰贞浙江沪杭甬高速公路股份有限公司重庆交通大学交通运输学院北京全路通信信号研究设计院集团有限公司西南交通大学交通运输与物流学院

城市轨道交通网络化运营条件下，实现乘务资源共享对优化资源配置、降低运营成本、提高网络运输效率具有重要意义。针对城市轨道交通系统既有的固定班制轮班模式，将多线乘务资源共享引入乘务轮班计划编制，在传统单一线路轮班的基础上... 详细信息

城市轨道交通网络化运营条件下，实现乘务资源共享对优化资源配置、降低运营成本、提高网络运输效率具有重要意义。针对城市轨道交通系统既有的固定班制轮班模式，将多线乘务资源共享引入乘务轮班计划编制，在传统单一线路轮班的基础上考虑乘务员的跨线值乘和出退勤偏好需求，并建立面向线网乘务轮班优化模型以实现区域线网乘务计划的协同优化。根据乘务员对出退勤地点的偏好进行分组，在各组内进行独立的轮班优化并实现所有乘务员轮班计划工作量的均衡优化，同时基于班次的工作时间、班次间衔接时间和早晚时段工作时间提出了定量化的“辛苦”指标以衡量不同班次的工作负荷。根据固定班制和乘务资源共享的特点设计了改进的蜂群算法，通过对初始解生成和迭代搜索机制的改进实现了模型的高效求解。案例结果表明：引入乘务资源共享可提高乘务员工作量的均衡性，同时满足乘务员对出退勤地点的偏好需求，可在既有城市轨道交通乘务轮班模式下提高乘务计划的效率和乘务员的满意度。

关键词：城市轨道交通乘务轮班计划固定班制资源共享均衡性

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考虑结构非线性的铁路弹性车轮动态特性研究

中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 709-721页

作者：陈兆玮蒲前华龙权明尚婷王峙张军重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆401120

为研究结构非线性(包括弹性车轮橡胶材料非线性和接触边界非线性)对弹性车轮力学行为的影响,设计静动态试验获得弹性车轮中橡胶材料非线性本构关系并探讨了橡胶黏弹性特性;推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的转换关系,并确定黏弹... 详细信息

为研究结构非线性(包括弹性车轮橡胶材料非线性和接触边界非线性)对弹性车轮力学行为的影响,设计静动态试验获得弹性车轮中橡胶材料非线性本构关系并探讨了橡胶黏弹性特性;推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的转换关系,并确定黏弹性橡胶材料的刚度特性;基于橡胶Yeoh本构模型,建立整体车轮、线弹性车轮、考虑材料非线性特性的弹性车轮(以下简称:非线性弹性车轮)以及同时考虑材料与接触非线性特性的弹性车轮(以下简称:接触弹性车轮)等四个动力学模型,研究四种车轮模型在轮轨垂向力激扰下车轮的动态规律,并探明橡胶材料参数对弹性车轮动态特性的影响.研究表明:弹性车轮能有效降低车轮垂向振动;线弹性车轮的端点和中点较之非线性弹性车轮分别最大增加10%和13%的变形量,且橡胶中点变形量小于端点变形量;线弹性车轮较之整体车轮最大能降低17%的垂向振动,非线性弹性车轮较整体车轮最大能降低22%的垂向振动,同时考虑橡胶材料非线性和接触非线性对弹性车轮的动态特性影响不显著;四种车轮振动主频均为3~5, 10以及22 Hz;弹性车轮的振动和变形量随材料硬度增加而增加.

关键词：铁路车辆弹性车轮橡胶非线性特性减振

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京雄城际铁路全生命周期能耗及碳排放研究

交通运输系统工程与信息 2024年

作者：曹猛袁振洲杨洋聂英杰那艳玲孙云超陈进杰北京交通大学交通运输学院中国铁路设计集团有限公司石家庄铁道大学

城际铁路作为绿色运输骨干，对减少能源消耗和实现 “碳达峰碳中和”目标起到支撑作用，本文通过对我国城际铁路发展及能耗现状进行分析，基于“双碳”背景下对规划设计、施工建造、运营等全生命周期能耗及碳排放进行研究，考虑节能减... 详细信息

城际铁路作为绿色运输骨干，对减少能源消耗和实现 “碳达峰碳中和”目标起到支撑作用，本文通过对我国城际铁路发展及能耗现状进行分析，基于“双碳”背景下对规划设计、施工建造、运营等全生命周期能耗及碳排放进行研究，考虑节能减排、绿化碳汇等措施影响，以京雄城际铁路为典型案例进行分析。研究结果表明规划设计阶段勘测产生的碳排放占比很小，运营期年均能耗占比最大，约占全生命周期年均总综合能耗的74.9%，建材生产阶段（折算100年）年均能耗占比约22.4%，考虑节能减排以及绿化固碳等措施效果明显，年均能耗可节约12%左右；与国内外同类铁路能耗指标类比分析，单位运输牵引能耗指标为6.42Tce/百万人·公里符合预期，并对照转移公路出行客运量减碳效果明显，节省碳汇交易总额约6.1亿元，产生的社会效益较大，为构建绿色低碳城际铁路碳排放双控指标体系提供了参考和借鉴。

关键词：铁路运输全生命周期京雄城际碳排放能耗指标