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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

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

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

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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

基于地铁客流与建成环境映射关系的新线车站分类方法

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 980-993页

作者：王潇然许心越潘保霏李建民孔庆雪孙琦北京交通大学交通运输学院北京100044 北京物资学院北京101126 北京轨道交通路网管理有限公司北京100101

科学合理的车站分类对于客流特征研究预测、车站设施布局优化以及周边土地开发建设具有重要意义。针对新线开通前新建车站客流数据未知而导致车站分类不准的问题,提出一种基于地铁客流与建成环境映射关系的新线车站分类方法。首先,从客... 详细信息

科学合理的车站分类对于客流特征研究预测、车站设施布局优化以及周边土地开发建设具有重要意义。针对新线开通前新建车站客流数据未知而导致车站分类不准的问题,提出一种基于地铁客流与建成环境映射关系的新线车站分类方法。首先,从客流角度选取组合聚类指标对既有车站进行聚类,形成各类车站的客流特征区间。其次,从建成环境角度计算既有车站的土地混合熵、不同POI(Point of interest)数量、度和介数等特征,利用随机森林(Random forest,RF)重要度指标筛选和对数变换拟合确定建成环境特征与地铁客流特征的映射关系表达式。最后,输入新线车站的建成环境特征,依据上述映射关系计算新线车站的客流特征值,结合既有车站的客流特征区间进行新线车站客流特征归类,实现客流数据缺失条件下的新线车站分类。为验证方法有效性,采用北京地铁数据进行案例验证。研究结果表明:基于地铁客流与建成环境映射关系的分类方法能够实现新线车站开通前的车站类型提前划分,具有较好的分类结果;进一步分析发现工作日车站与周末车站分类存在的差异与通勤行为特性、土地开发程度有关;研究方法在不同线路数据集上都表现出较好的分类效果,具有较强的适用性。研究结果可为缺失数据条件下的车站分类和新线开通期地铁运营组织提供新的思路和方法。

关键词：城市轨道交通新线开通车站分类建成环境随机森林

基于运载能力的铁路集装箱中心站轨道吊与集卡协同优化

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交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 188-198页

作者：常祎妹汪洋朱晓宁北京物资学院物流学院北京101149 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设备资源有限的问题,本文基于集卡实际运载能力,研究铁路集装箱中心站集卡“一车两箱”模式下,“轨道吊-集卡”协同优化问题,并构建以集卡作业完成时间最短为目标的整数规划模型,同时,考虑集卡运输不同尺寸集装... 详细信息

为解决铁路集装箱中心站设备资源有限的问题,本文基于集卡实际运载能力,研究铁路集装箱中心站集卡“一车两箱”模式下,“轨道吊-集卡”协同优化问题,并构建以集卡作业完成时间最短为目标的整数规划模型,同时,考虑集卡运输不同尺寸集装箱的决策以及轨道吊的安全约束等实际情况。为求解模型,设计考虑轨道吊分配策略的遗传模拟退火算法,并进行3组不同规模的实验,验证模型和算法的可行性和有效性。实验结果表明,与传统集卡“一车一箱”模式下,“轨道吊-集卡”协同作业相比,集卡“一车两箱”模式下,作业完成时间平均缩短了13.3%,并且随着算例规模的增大,集卡“一车两箱”模式的作业完成时间缩短越明显;同时,集卡“一车两箱”模式下,轨道吊作业更加灵活且作业量更均衡;此外,当铁路集装箱中心站集卡资源有限时,集卡“一车两箱”模式也可以提高设备的利用率。

关键词：铁路运输设备协同优化遗传模拟退火算法集卡“一车两箱” 运载能力铁路集装箱中心站

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

基于量子反应均衡的政府与共享单车企业停车管理博弈分析

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控制与决策 2024年第2期39卷 641-648页

作者：张书婧贾顺平彭芃毛保华北京交通大学交通运输学院北京100044 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 北京交通大学中国综合交通研究中心北京100044

共享单车停车问题是城市交通治理中最主要的问题之一,其表面为共享单车用户停车行为不规范、共享单车企业管理调度不及时所致,究其本质实为共享单车各利益主体缺乏有效协同治理机制、停车权责划分不清晰、成本分担失衡的结果.考虑政府... 详细信息

共享单车停车问题是城市交通治理中最主要的问题之一,其表面为共享单车用户停车行为不规范、共享单车企业管理调度不及时所致,究其本质实为共享单车各利益主体缺乏有效协同治理机制、停车权责划分不清晰、成本分担失衡的结果.考虑政府与共享单车企业的有限理性,建立扩展式博弈的量子反应均衡(QRE)模型分析双方停车管理博弈机理,并利用Gambit软件进行算例仿真分析.研究表明:双方博弈结果随理性程度增加逐渐趋向于基于完全理性的子博弈精炼纳什均衡,政府掌握更多企业运营信息有利于达到社会效用最大化的博弈结果;政府引入有效处罚措施或主导负责停车管理可以降低自身的财政支出和社会总成本,建立量化的处罚标准能够促进企业主动承担停车管理责任;有限理性程度、违停数量、激励机制和科技手段运行效率会影响企业的停车管理策略选择.

关键词：共享单车停车治理研究有限理性量子反应均衡扩展式博弈仿真