综合运输网络中的公路交通量分析与预测探讨

在综合运输网络中,公路与铁路、水运等运输方式间的竞争与协作关系日益复杂。而传统公路项目交通量预测往往从公路交通系统自身的角度出发,割裂了公路交通与其他运输方式之间的复杂关系,因而影响了预测结果的可靠性。本文以国道主干线上海至成都高速公路(沪蓉高速)麻城至武汉段为例,站在综合运输的全局角度,在全面分析公路、铁路运输特性及其对综合运输分担的影响的基础上,提出了综合运输网络下的公路项目交通量分析与预测方法,并在方式分担预测过程中创造性地引入了LOGIT模型修正系数以提高其可靠性,从而保证了交通量预测的精度和准确性,以利于客观反映出公路项目在综合运输网络中的客货运地位和作用。     

综合运输网络下的公路建设项目交通量预测方法研究

传统公路建设项目交通量预测方法往往从公路交通系统自身的角度出发,割裂了公路交通与其他运输方式之间的复杂关系,因而影响了预测结果的可靠性。本文从综合运输的角度出发,提出了基于综合运输网络的公路建设项目交通量预测方法,并对预测方法涉及的具体模型进行了讨论。应用该方法可以客观反映公路与其他运输方式之间的作用关系、准确描述交通量的转移规律、充分把握建设项目在综合运输网络中的作用和地位,使预测结果更加合理、有效。     

基于多方式广义费用模型的超级交通网络需求预测技术应用

针对综合交通网络规划各方式缺乏有机融合问题，通过建立以虚拟概化线连接的铁路、公路、水运、民航各方式交通线网和火车站、港口、机场等枢纽节点一体衔接的超级交通网络模型，运用广义费用函数计算客货在路网、枢纽及虚拟概化线上流动产生的广义费用，实现各方式交通网络融合。考虑公路客货运周转量占全方式总量比例高，但客货运平均运距短，以县级行政单元为基础将全国划分为2 540个综合交通小区，获取2018年各运输方式全年客货运起讫点（OD）数据，通过聚合、拆分等方法，将各方式OD表叠加形成现状综合交通小区客货运输量OD表；采用总量预测、自上而下分层控制的技术路线，对2050年全国总量、分区域总量和综合交通小区客货运发生吸引量进行预测，计算2050年综合交通小区客货运输量OD，实现各方式运输需求融合。基于Fisk模型，构建组合出行情况下多方式、多类别随机用户均衡分配模型（SUE），采用连续权重平均（MSWA）法对模型进行求解，并通过算例验证了模型和算法的有效性。结果表明：模型能够体现“宜铁则铁、宜公则公、宜水则水”的规划理念，实现乘客组合出行和货物多式联运，预测精度较高。研究成果可应用于宏观交通趋势判断，为实现综合交通网络规划中各方式有机融合提供借鉴，并成功应用于国家综合立体交通网规划研究中。     

碳交易背景下集装箱港区地下物流系统运输网络分析

为减少以集装箱卡车运输为主的港口公路集疏运给城市交通和环境带来的不良影响,集装箱港区逐步提出一种新的可持续 发展运输模式———地下物流系统,以解决当前港口城市发展面临的共性问题。 针对上海外高桥至嘉定线的地下物流系统布局方 案,根据预测的外高桥港区港口公路集疏运交通量,从碳交易、时间、成本3个角度,建立综合运输网络优化模型,以此分析在集装 箱港区实行地下物流系统的合理性; 利用Lingo12求解获得综合运输网络运量的分配,得到引入地下物流能够降低成本支出的结 果,同时达到节能减排和缓解交通拥堵的目的。 此外,对碳交易价格和地下物流系统运输单价的合理区间进行讨论。 试验结果可 为地下物流系统建成后货物配送计划和实现综合运输网络提供一些参考。     

基于熵值法和灰色关联的综合运输发展评价

为了完善综合运输,提升其发展水平,运用熵值法和灰色关联分析法,对西部地区综合运输发展水平以及各种运输方式就综合运输的影响程度进行分析,最后以陕西省为例进行实证研究。结果表明:陕西省综合运输发展水平在2009年—2015年逐年上升,但是在2016年呈现出下降;运输方式对于综合运输发展水平影响存在不同,水运影响最大,其次铁路、公路,航空影响程度最小。     

基于轴辐式理论的冷链物流网络优化模型

为了建设高效的冷链物流运输网络,有效改善冷链物流市场呈现的企业集中度低、企业规模小和冷链物流网络运营效率低等局面,首先构建了基于轴辐式理论的冷链物流网络优化模型。该模型以生鲜品运输开始节点至目的地节点新鲜度最大为约束条件,以冷链物流运输成本、制冷成本和货损成本的总和最小为优化目标。然后通过CPLEX12.5版本商业求解器软件对模型进行求解,其中非线性目标函数利用CPLEX分段求解技术处理。实际算例以及试验分析结果证明:当问题规模较小时,CPLEX和算法最优解接近,计算时间更快;当N=30和40时,CPLEX已经无法计算结果。因此在N=20时基于新鲜度的冷链物流网络模型适合CPLEX求解。且将新鲜度按冷链生命周期分别划分为2,3,4段,新鲜度分段函数在3种情形下的新鲜度表示都接近于新鲜度指数表达,验证了新鲜度函数分段表达的可行性。本研究提出的基于新鲜度的冷链物流轴辐式网络在保持易腐品新鲜度最大情况下利于冷链需求和资源集中化,运输网络高效化和低成本化。相对于冷链物流传统网络,虽然冷链物流轴辐式网络中枢纽点的转运会导致生鲜品货损成本增加,但在干线运输的规模效应下总体的运输经济效益仍为最大化,冷链物流轴辐式网络相对冷链物流传统直通式网络更有优势。     

危险品道路运输网络风险-成本综合优化研究

危险品道路运输具有双层特性,即风险和成本,在危险品道路运输网络规划中纳入该特性,并将影响其的因素细化为:运输距离、道路事故概率、道路上人口暴露、道路附近人口暴露、财产损失、环境污染和应急响应效率。利用层次分析法为上述因素进行了量化评定,计算出相关权重。建立了以政府需求的最小风险为上层目标函数、企业需求的最小成本为下层目标函数的危险品运输道路网络的双层规划模型。采用遗传算法,以Matlab为平台编写算法程序对模型进行求解。实例分析表明,利用遗传算法对双层规划模型求解,能够在危险品运输道路网络中迅速地搜索到一条同时满足风险与成本综合最小的路线,完成危险品运输道路网络风险与成本的综合优化。     

北京市公路运输枢纽总体布局规划研究

为了建立一体化的客运换乘体系和货运服务体系,实现综合运输,以北京市客货运输发展现状为基础,运用多种预测方法,对北京市未来的公路客货运量的发展趋势进行了分析和预测。根据OD调查结果,通过建立方向性转移概率矩阵,确定了客货运适站量的流向分布,对北京市的公路运输枢纽的布局规划进行了调整和优化,对信息系统的总体结构和网络结构进行了整体设计,并提出了公路运输枢纽建设经营的政策和建议。     

基于遗传算法求解的危险品道路运输线路优化双层规划模型

危险品道路运输网络设计问题是各国政府监管部门非常重视的问题。通过对危险品运输网络设计双重约束特性的分析,以及对不同危险品运输网络设计方法进行比较,建立起一个双层规划模型,兼顾政府与运输者双方不同的利益目标。结合网络设计问题的要求,研究了危险品道路运输网络双层规划设计问题的遗传算法。通过实例分析,结果表明双层规划是求解危险品道路运输网络设计问题的优秀方法之一,同时遗传算法能产生稳定的最优解。     

基于范围经济的运输网络扩张竞争优势分析

为探明运输网络扩张的竞争优势,阐述了取得规模经济的3种途径:密度经济、幅员经济和范围经济在运输网络中的实现方式,认为运输网络扩张主要在于扩大网络覆盖区取得的范围经济。在此基础上,根据传统的线性运输边际收益函数与边际成本函数,建立了对称运输网络利润最大化时的最佳运量与最大收益模型,证明了运输网络扩张时的最佳运量和利润随网络覆盖区扩大而增长,最优价格随运输网络扩张而下降,并通过算例对理论性结论进行了验证。结果分析表明:运输网络的扩张具有运输价格和利润的竞争优势,所表现的运输范围经济主要源于网络扩张时运量增加产生的密度收益。     

考虑多目标的城市停车换乘选址优化模型及算法

停车换乘选址问题是城市交通网络设计研究的重点领域,已有研究的优化目标多集中在系统总费用方面,而对交通可持续发展方面考虑不足。为此,提出综合考虑多方面目标的停车换乘设施选址优化模型及其求解算法。首先,基于超网络理论,提出多方式城市交通系统的超网络模型并定义O-D (Origin-destination)间的超路径、有效超路径及子路径,结合出行者出行过程及交通网络拥挤特征,给出超路径费用的数学表达;其次,基于多方式交通网络随机均衡配流结果,构建交通总阻抗、污染物排放量以及交通系统公平性等系统优化指标的计算模型,并建立用以描述停车换乘设施选址问题的多目标优化模型;进而,以多目标系统优化模型为上层问题,以超网络下满足Logit分配的多方式交通网络配流模型为下层问题,构建描述城市多方式交通系统停车换乘设施选址问题的双层规划模型,并基于模型特征,结合“记录-搜索”思想设计非支配排序遗传算法进行求解;最后,基于Sioux Falls网络设计算例。研究结果表明：算法能够在有限的步骤内搜索到90%以上的Pareto最优解;平均而言,停车换乘措施使得交通总阻抗减小了0.31%,污染物排放量减少了7.32%;被优化的3个目标之间无直接关联,说明将停车换乘选址问题建立为多目标模型是必要的。模型与算法可为现实城市中的停车换乘设施选址优化设计提供解决思路。     

带转向延误的非对称多模式用户平衡模型及算法

为了在网络建模中更精确地反映交通网络和出行行为的复杂特征,从多模式用户平衡原理出发,综合考虑多模式和转向延误因素以及不同模式、路段和转向之间的非对称作用,利用变分不等式理论建立了带转向延误的非对称多模式用户平衡模型,并在精简对角化算法的框架内设计了求解算法。该模型集成了交通网络的诸多特征,且能直接刻画转向延误与转向流量之间的互动关系,避免了传统扩展网络法的缺陷。算例表明:该模型及其算法对问题的描述与求解是有效的。     

城市多模式道路网设计方法——模型、算法和应用

为实现城市多模式道路优化,通过分析我国城市混行交通的特性,建立双层模型,对城市机动车道、自行车道、人行道进行整体设计。上层模型以各类车道数为设计变量,定义城市道路交通效率的3个指标,作为优化目标。下层模型将同时决策组合模型推广到混行交通,进行需求预测,并根据预测流量返算设计变量。设计3种启发式算法和对角化算法分别求解上下层模型,将该方法应用于淮北市的路网规划。对3个目标值各进行10次试算来检验算法,粒子群算法计算花费和解值最小;下层模型的拟合度达0.659,优于假设独立交通的拟合度0.375;优化后的路网可以合理解释不同优化目标,说明了文中方法的实用性。      

综合客运枢纽疏散流线设计优化方法

综合客运枢纽内部人员密集、通道网络复杂，且进出口数量较多，客流疏散效率不易提高。针对这个问题，不同于现有研究大多考虑改造物理设施，本文提出了通过控制通道开闭状态及通行流向，充分发挥既有设施通行能力的疏散流线设计优化方法。设计了由系统输入、疏散仿真及疏散流线优化模块组成的疏散流线设计仿真优化框架。其中，系统输入模块包含疏散需求、疏散网络、疏散行为参数；疏散仿真模块用于给定疏散流线方案下疏散效率的模拟测算；疏散流线优化模块则基于疏散仿真模拟结果迭代优化疏散流线方案。疏散仿真方面，考虑到行人在疏散途中可能动态修改疏散路线的特点，基于Logit模型构建了行人疏散择路行为模型。疏散流线优化方面，为提高疏散效率，避免局部通道过于拥挤，设计了以整体疏散时长、所有个体总疏散时间和通道最大饱和度最低为目标的疏散流线优化模型，并应用基于NSGA-Ⅲ的疏散流线多目标优化算法进行求解。以虹桥火车站到达层疏散场景为例开展模型验证，结果表明:相比于常规情况无特殊流线设计的疏散方案，优化方案的整体疏散时长、所有个体总疏散时间和通道最大饱和度分别降低36.2%、16.6%、51.6%。该方法对建设安全高效的综合客运枢纽内部行人疏散系统具有较好的参考及应用价值。      

基于多级网络的多模式交通配流研究

为解决多模式复合网络的交通配流问题,将复合网络转化为多级网络形式,并提出多级网络客流分配模型、约束条件,以及其求解算法.将多模式复合网络转化为多级网络结构.以三级网络结构为例,网络第一级为带有组合出行的方式选择网络;网络第二级为基于出行逻辑的平面拓展网络;网络第三级为小汽车出行的道路网络.分析多级网络中的路径阻抗,包括线段阻抗与换乘点阻抗,提出以N-L模型解决多级网络流量的分配问题.根据复合网络构建的实际情况,在模型中加入有效路径筛选、有效换乘筛选与典型组合方式筛选等约束条件,以提高模型求解效率.采用连续平均法对多级网络配流模型进行求解.以三模式叠加的复合网络配流为算例,模型迭代7次即达到收敛条件.结果显示,在算例网络中,轨道换乘出行方式具有一定的竞争力,约占总出行量的40%.通过SP调查验证了该结果的可靠性.该方法在考虑了路径选择、换乘点选择、组合交通方式选择的情况下,将客流分配到多模式复合网络中去,弥补了传统四阶段法在多模式交通配流应用中的不足.      

区域综合交通网点轴型开发模式应用研究

初步探索将“点—轴开发”理论与区域综合交通网的战略发展耦合,针对性地提出了区域综合交通网“点轴型”开发模式。并以甘肃为例,从解决综合交通网现实发展与未来需求的矛盾入手,重点阐述了运用“点—轴开发”理论,加快构建以“三点五轴”为主体的综合交通网点轴系统,按照“点—轴渐进式开发、以点带线联网拓面”的发展模式和空间布局结构型式构筑多枢纽互联型、区域均衡型和开放型的现代化省域综合交通网的战略构想,以期能为非均衡型区域、发展中地区在构筑区域综合交通网方面提供一些思路和工作参考。     

复杂网络理论及其在公共交通韧性领域的应用综述

公共交通系统韧性是交通安全研究的核心内容之一。复杂网络理论作为分析大型复杂系统的有力工具，为研究公共交通系统韧性提供了新的角度和方向。综述了复杂网络在公共交通韧性领域的研究现状，首先结合文献计量分析法对公共交通网络韧性相关文献的发展趋势、出版刊物分布、热点关键词等特征进行分析，以系统梳理公共交通网络韧性发展历程，并归纳总结公共交通网络韧性领域的研究热点。其次，从公共交通网络韧性定义出发，对复杂网络在公共交通韧性评估、韧性优化方面的应用与研究现状进行综述，一方面对公共交通韧性评估的核心内容，包括韧性评估指标、评估方法、中断建模及中断流重分配进行了系统分析，另一方面从灾前预防策略与灾后恢复策略2个方面梳理了公共交通韧性提升相关研究。最后，系统总结现有研究所面临的主要问题与挑战，并从韧性评估方法创新、中断建模改进、恢复模型探索等方面对未来公共交通韧性的发展方向与研究趋势进行分析。     

道路交通运输网络脆弱性研究

该文在提出道路交通运输网络脆弱性概念的基础上,分析道路通运输网络脆弱性的内涵,基于交通供需随机性分析,建立道路交通运输网络脆弱性概念模型,提出道路交通运输网络脆弱性评估方法。并以某简化道路交通网络为例,通过对其交通状况的分析,说明利用脆弱性分析方法可以合理的评价路网的运行状态,从而使交通主管部门充分认识交通供需矛盾,实现有限资源的合理利用和道路交通网络潜力的充分发挥,最终从根本上解决道路交通运输问题。     

基于注意力机制的多模态自动驾驶行为决策模型

针对现有端到端自动驾驶模型未考虑驾驶场景中不同区域的重要性和不同语义类别之间的关系而导致预测准确率低的问题，受驾驶人注意力机制和现有端到端自动驾驶模型的启发，充分考虑驾驶场景的动态变化、驾驶场景的语义信息和深度信息对驾驶行为决策的影响，以连续多帧驾驶场景的RGB图像为输入，构建一种基于注意力机制的多模态自动驾驶行为预测模型，实现对方向盘转角和车速的准确预测。首先，通过语义分割模型和单目深度估计模型分别获取RGB图像的语义图像和深度图像；其次，为剔除与驾驶行为决策无关信息，以神经科学和空间抑制理论为基础，设计一种拟人化注意力机制作为能量函数来计算驾驶场景中不同区域的重要度；为学习语义图像中与驾驶行为决策最为相关类别之间的关系，采用图注意力网络(Graph Attention Network,GAT)对驾驶场景的语义图像进行特征提取；然后，以保留RGB特征为原则对提取的驾驶场景的图像特征、语义特征和深度特征进行融合，采用卷积长短期记忆网络(Convolutional Long Short Term Memory,ConvLSTM)实现融合特征在连续多帧之间的传递，进而实现下一帧驾驶场景对应驾驶行为的预测；最后，与其他模型的对比试验、消融试验、泛化试验和特征可视化试验来充分验证所提出自动驾驶行为预测模型的性能。试验结果表明：与其他驾驶行为预测模型相比，所提出模型的训练误差为0.021 2，预测准确率为86.97%，均方误差为0.031 5，其驾驶行为的预测性能优于其他模型；连续多帧的语义图像和深度图像、拟人化注意力机制和面向语义特征提取的GAT有助于提升驾驶行为预测的性能；该模型具有较好的泛化能力,其做出驾驶行为预测所依赖的特征与经验丰富的驾驶人所关注的特征基本一致。