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旅客列车捎带模式下的高铁快运网络配装方案优化

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系统工程理论与实践 2023年

作者：杨喜梅康柳江孙会君吴建军北京交通大学综合交通运输理论交通运输行业重点实验室北京交通大学系统科学学院

针对高铁快运网络货物运输配装优化问题，本文提出既有旅客列车捎带模式下的货物运输两阶段配装方案编制方法。第一阶段基于高铁快运网络采用K短路径算法计算货运需求可行路径集；第二阶段结合需求运输路径类型、列车装载状态以及列车... 详细信息

针对高铁快运网络货物运输配装优化问题，本文提出既有旅客列车捎带模式下的货物运输两阶段配装方案编制方法。第一阶段基于高铁快运网络采用K短路径算法计算货运需求可行路径集；第二阶段结合需求运输路径类型、列车装载状态以及列车跨线运行情况，构建运输配装方案优化模型。此外，由于组合优化问题的复杂性以及模型非线性和多变量特点，传统粒子群算法求解不同货运规模下的运输配装方案模型效率较低。因此，本文通过循环迭代优化运输路径和货物配装方案，提出改进的嵌套粒子群算法以提高求解效率和精度。最后，本文以哈大客专、京沈客专、长白乌等10条高速铁路及动车组运行线路构成的路网为例，验证运输配装方案模型和算法的有效性。案例结果表明，考虑开行跨线列车的运输配装方案优化模型减少了约5%的需求滞留量。此外，嵌套粒子群算法能够有效求解大规模高铁网络货物运输配装问题，在求解效率上较经典算法提升约20%。

关键词：高铁快运运输路径配装模型两阶段算法嵌套粒子群

考虑双重不确定性的公交时刻表分布鲁棒优化模型

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控制与决策 2023年第4期38卷 1056-1064页

作者：夏东阳马继辉张文义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

城市公交系统由于受外界干扰,其需求和运行环境在时空上呈现高度不确定性,给日常运营组织带来了巨大挑战.为增强公交系统对于客流需求和运行场景双重不确定性的应对能力,提出一种权衡服务质量和服务鲁棒性的单一线路时刻表优化方法.方... 详细信息

城市公交系统由于受外界干扰,其需求和运行环境在时空上呈现高度不确定性,给日常运营组织带来了巨大挑战.为增强公交系统对于客流需求和运行场景双重不确定性的应对能力,提出一种权衡服务质量和服务鲁棒性的单一线路时刻表优化方法.方法采用离散场景集刻画需求的不确定性,并以滞留人数的期望值和条件风险值最小化为目标,综合考虑多方面约束,构建多场景耦合的分布鲁棒优化模型(DRO).为方便模型求解,运用模糊集描述场景发生概率的不确定性,再借助对偶理论和常规线性化方法将原模型转化为等价的混合整数线性规划形式.最后通过实际案例对方法进行分析,结果表明:等价转换得到的线性形式可由GUROBI优化软件快速求得最优解;DRO模型所得时刻表能有效应对双重不确定性;随着不确定性的上升,分布鲁棒优化方法相较于传统随机规划方法体现出更强的鲁棒性,可以切实改善公交系统运营的稳定性.

关键词：城市交通公交时刻表分布鲁棒优化双重不确定性均值-CVaR 混合整数线性规划

基于GA-LSTM网络的铁路枢纽运能瓶颈识别框架研究

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铁道学报 2023年第4期45卷 16-24页

作者：王攸妙宋瑞李光晔薛守强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

铁路枢纽运能瓶颈是导致车流积压、网络运输效率降低的主要因素之一。在分析运能瓶颈特点及产生机理的基础上,从拥堵强度、拥堵时长和拥堵趋势三个模块总结瓶颈影响因素,进而提炼可获取的数据指标及各指标的重要性标准。基于以上指标,... 详细信息

铁路枢纽运能瓶颈是导致车流积压、网络运输效率降低的主要因素之一。在分析运能瓶颈特点及产生机理的基础上,从拥堵强度、拥堵时长和拥堵趋势三个模块总结瓶颈影响因素,进而提炼可获取的数据指标及各指标的重要性标准。基于以上指标,利用遗传算法对长短时记忆网络的超参数进行优化,设计基于GA-LSTM网络的瓶颈识别模型。最后,基于某铁路枢纽的实际数据进行案例分析,对比各项深度学习方法,证明GA-LSTM网络的识别效果更佳;给出模型框架的应用范围:包括实时识别瓶颈情况和模拟不同指标数据的变化情况以提前开展瓶颈疏解工作。

关键词：货运市场铁路枢纽瓶颈识别长短时记忆网络遗传算法

基于实际车重的重型货车比功率分布及排放模型

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交通运输系统工程与信息 2023年第2期23卷 326-334页

作者：黄意然宋国华彭飞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

为量化重型货车车重与比功率分布关系,提高排放测算精度和效率,本文根据有限的本地车辆轨迹数据构建了基于实际车重的重型货车比功率分布及排放模型。首先,基于北京市不同车重的货车轨迹数据构建实际比功率分布。然后,利用高斯函数拟合... 详细信息

为量化重型货车车重与比功率分布关系,提高排放测算精度和效率,本文根据有限的本地车辆轨迹数据构建了基于实际车重的重型货车比功率分布及排放模型。首先,基于北京市不同车重的货车轨迹数据构建实际比功率分布。然后,利用高斯函数拟合比功率分布,基于多项式函数量化车重和高斯函数参数的关系,从而构建本文模型。最后,计算NOx排放因子以验证模型排放测算及预测精度,并与既有排放模型MOVES对比阐述车重对货车排放测算的影响。结果表明:本文构建的模型满足一定的排放测算精度,快速路和非快速路的排放测算误差分别为4.7%和7.0%;模型通过输入唯一变量车重即可实现排放预测,降低了不同车重货车轨迹数据采集成本,简化了传统排放计算流程,车重为6.7 t货车的排放预测误差为5.3%;与基于默认固定行驶周期和固定车重的MOVES相比,模型可降低16.7%的排放测算误差。

关键词：交通工程比功率分布高斯函数重型货车车辆重量排放测算

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考虑车线匹配的电动公交多线路联合优化建模

交通运输系统工程与信息 2023年第4期23卷 147-154页

作者：段梦媛奇格奇关伟徐笑涵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

为研究电动公交的运营优化问题,本文考虑电池容量损耗,以车辆和线路匹配、车辆和电池的更新、车辆服务的车次数为决策变量,建立电动公交的生命周期成本优化模型。设计基于滚动时域调度优化方法,采用GUROBI软件对模型进行求解。以多条公... 详细信息

为研究电动公交的运营优化问题,本文考虑电池容量损耗,以车辆和线路匹配、车辆和电池的更新、车辆服务的车次数为决策变量,建立电动公交的生命周期成本优化模型。设计基于滚动时域调度优化方法,采用GUROBI软件对模型进行求解。以多条公交线路运营数据为背景,对模型有效性进行测试。假设决策周期为20年,算例结果分析得出车辆和电池的最优更新方案,车辆和线路的匹配方案,车辆运营的车次数量方案,最优方案的生命周期成本为35.27×10^(7)$,车辆和电池更换次数分别为44和239。针对线路工作负荷大小、车辆与线路匹配策略等参数进行灵敏度分析。结果表明:考虑不同线路工作负荷的差异,设计优化的车辆与线路匹配策略可以减少车辆和电池的购置成本,提高电动公交企业运营效益。

关键词：城市交通车辆线路匹配电池容量衰减滚动时域调度全生命周期

考虑满载率均衡的城市轨道交通直通运营开行方案优化

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哈尔滨工业大学学报 2023年第3期55卷 68-77页

作者：魏润斌贾顺平毛保华肖中圣王瑜琼北京交通大学交通运输学院北京100044 综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室(北京交通大学)

为了优化城市轨道交通直通运营的开行方案,分析了城市轨道交通直通运营的运营组织方法,划分了直通运营条件下乘客OD类型,提出了直通运营条件下的列车满载率不均衡系数的计算方法;加入了对列车多编组以及满载率不均衡性的考虑,以直通运... 详细信息

为了优化城市轨道交通直通运营的开行方案,分析了城市轨道交通直通运营的运营组织方法,划分了直通运营条件下乘客OD类型,提出了直通运营条件下的列车满载率不均衡系数的计算方法;加入了对列车多编组以及满载率不均衡性的考虑,以直通运营区间范围、不同列车发车频率、不同列车编组为决策变量,以最小化乘客出行成本、企业运营成本以及满载率不均衡系数为目标,构建了直通运营条件下城市轨道交通列车开行方案优化模型,设计了混合编码的遗传算法进行求解;以北京地铁房山线与9号线为例,研究了高峰时段和平峰时段最优的城市轨道交通直通运营开行方案,对比分析了直通运营与独立运营模式下的区间满载率等运营指标,探究了不同目标权重对最优解及优化结果的影响。结果表明:在高峰时段,与独立运营模式相比,直通运营模式在不改变列车编组的条件下,优化效果达到了12.85%;在平峰时段,开行多编组的列车可以有效地提高全线的满载率均衡性;最后通过权重分析发现随着乘客服务水平权重下降、运营企业成本权重上升,直通列车的发车频率下降,直通运营区段逐渐变小,开通直通运营列车的效果逐渐变差。

关键词：城市轨道交通直通运营开行方案多编组满载率遗传算法

交通强国背景下综合交通一体化融合发展的理论框架

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交通运输研究 2023年第3期9卷 30-38,47页

作者：叶建红李兴华杨超滕靖李健段征宇郭赟韬同济大学综合交通运输理论交通运输行业重点实验室上海201804

我国综合交通运输已进入新的发展阶段,社会经济“先行官”地位更加突出,也更加注重由追求速度规模向追求质量效益转变,由各种交通方式相对独立发展向注重一体化融合发展转变,迫切需要系统性的理论与方法指导。立足习近平新时代中国特色... 详细信息

我国综合交通运输已进入新的发展阶段,社会经济“先行官”地位更加突出,也更加注重由追求速度规模向追求质量效益转变,由各种交通方式相对独立发展向注重一体化融合发展转变,迫切需要系统性的理论与方法指导。立足习近平新时代中国特色社会主义思想,研究提出现代综合交通一体化融合发展的内涵和理论需求。构建了由基础理论、应用基础理论和关键共性技术形成的综合交通一体化融合发展理论架构,涵盖综合交通运输“中国模式”本源理论、综合立体交通网“四维”规划理论、综合运输网链式服务组织理论、韧性综合交通系统协同治理理论以及综合交通数据深度集成与整体态势智能推演技术等五大理论方向,并给出了各理论方向的重点研究内容。研究成果有助于加快建立和完善中国特色的综合交通基础理论和应用理论体系。

关键词：综合交通运输一体化融合发展基础理论应用理论共性技术

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多站协同的技术站配流优化研究

铁道科学与工程学报 2023年第3期20卷 846-855页

作者：李星宇宋瑞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

技术站是铁路网的重要组成部分,其作业组织水平直接决定了铁路运输生产效率。传统的技术站配流问题通常考虑车站内部作业优化,如解编顺序、分类线运用等,以减少车辆在站停留时间。为加强站间互联互通,促进车流有序流动,提出基于货物列... 详细信息

技术站是铁路网的重要组成部分,其作业组织水平直接决定了铁路运输生产效率。传统的技术站配流问题通常考虑车站内部作业优化,如解编顺序、分类线运用等,以减少车辆在站停留时间。为加强站间互联互通,促进车流有序流动,提出基于货物列车编组计划的多站协同概念。建立以车辆在站停留时间最小为目标的考虑多台调机的单技术站动态配流模型M1和以协同后减少的停留时间之和最大、新增列车走行费用最小为目标的多站协同优化模型M2。考虑到模型M1属于NP-hard问题,设计拉格朗日松弛算法将模型分解为3个子问题求解。模型M2根据模型M1求得结果并结合多站协同概念,调用GUROBI求解器求解验证。通过案例分析可知:在计划时限内,给定的路网中共有6个技术站进行协同配流,通过改变欠轴停运列车的编组去向,实现相邻车站车流供给,车辆在站停留时间减少645.1 h,较协同前降低6.57%,增加6列正点出发列车。研究结果表明,提出的模型及算法能够压缩多站车辆在站停留时间,提高计划兑现率,增强铁路货物运输生产效率。

关键词：铁路运输技术站多站协同配流拉格朗日松弛算法

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基于相对零主观算法的机场智慧化程度评价

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 232-242页

作者：张锐黄卫马涛东南大学智能运输系统(ITS)研究中心江苏南京211189 综合交通运输理论交通运输行业重点实验室(南京现代综合交通实验室) 江苏南京211100 东南大学交通学院江苏南京211189

为了解决机场智慧化程度评价过程中遇到的指标类型繁多、覆盖范围广泛,且指标间关系错综复杂、量纲不统一、难以进行定量分析的难题,优选了传统的评价方法,并将改进后的优劣解距离(TOPSIS)法和层次分析法(AHP)进行融合,提出了专门针对... 详细信息

为了解决机场智慧化程度评价过程中遇到的指标类型繁多、覆盖范围广泛,且指标间关系错综复杂、量纲不统一、难以进行定量分析的难题,优选了传统的评价方法,并将改进后的优劣解距离(TOPSIS)法和层次分析法(AHP)进行融合,提出了专门针对机场智慧化程度评价的相对零主观(ZR)算法;为确保评价结果的准确,利用专家意见与客观判断结果对机场智慧化程度评价体系中的功能指标权重进行了计算,基于江苏省某机场通过ZR算法进行了机场智慧化程度评价。研究结果表明:2018年某机场智慧化程度评分为65.64,2022年某机场智慧化程度评分为77.08,说明机场内各项智慧智能设备在不断更新迭代,机场智慧化程度也在不断提高;2022年,机场应急保障下的二级安全运行监测指标较2018年提高了65.7%,人身安全检查指标提高了17.1%,应急与安全指标提高了16.2%,主要原因在于某机场近年来大力发展人工智能分析系统,引进了航站楼出入口人脸识别系统,完善了站坪作业安全监控平台,在一定程度上提高了机场安全的智慧化程度;陆侧交通指标2018年评分为2.34,2022年为2.54,评分变化较小,因此,智慧化程度发展迟缓,在未来的建设中需进一步加强资源投入。

关键词：民用机场智慧化程度评价相对零主观算法改进TOPSIS法权重计算