Integrated models of land use and transportation for the autonomous vehicle revolution

ABSTRACT

The advent of the autonomous vehicle (AV) will affect not only the transportation system, but also future patterns of land development. Integrated land use and transportation models will be critical tools in assessing the path forward with this technology. Key questions with respect to land use impacts of AVs arise from potential changes in sensitivity to travel and reduced demand for parking. It is an open question whether AVs will induce urban sprawl, or whether spatial economies of agglomeration will mitigate any reductions in travel time sensitivity. The deployment of shared fleets of AVs would likely reduce parking demand, producing yet to be explored impacts on property development within existing urban footprints. We perform a critical assessment of currently operational models and their ability to represent the adoption of AVs. We identify the representation of time in such models as a vital component requiring additional development to model this new technology. Existing model applications have focused on the discrete addition of new infrastructure or policy at a fixed point in time, whereas AV adoption will occur incrementally through time. Stated adaptation surveys are recommended as tools to quantify preferences and develop relevant model inputs. It is argued that existing models that assume comparatively static equilibrium have been convenient in the past, but are insufficient to model technology adoption. In contrast, dynamic model frameworks lack sufficient structure to maintain reasonability under large perturbations from base conditions. The ongoing advancement of computing has allowed models to move away from being mechanistic aggregate tools, towards behaviourally rich depictions of individual persons and firms. However, much work remains to move from projections of existing conditions into the future, to the evolution of the spatial economy as it evolves through time in response to new technologies and exogenous stresses. Principles from complex and evolutionary systems theory will be important in the development of models with the capacity to consider such dynamics.     

城市轨道交通车地无线的网络架构及应用

基于目前城市轨道交通运营及安保对车地无线通信网络的需求,通过对WLAN(无线局域网络)及TD-LTE(时分长期演进)技术方案的对比分析,提出更为适用于城市轨道交通的TD-LTE车地无线技术方案.结合郑州市轨道交通1号线一期工程的实例,验证该方案能够实现高速移动状态下的大带宽传输、多业务承载,可解决轨道交通车地通信的瓶颈问题,满足承载需要.     

对城市轨道公共交通工程演化的思考

城市是人类政治、经济、社会、文化的聚焦点,也是人类频繁活动的集散中心。根据全球城市化进程的快速推进,城市公共交通已出现严重瓶颈,阻碍了城市文明发展。从工程演化论学术观分析,城市公共交通朝轨道交通发展已成历史的必然;而城市规模、特征、环境、发达程度所构成的不同形态又促使城轨交通工程演化朝向多样性发展;当前,在新时期下的社会和自然出现更高需求,城轨交通如何依靠技术进化来实现可持续发展是本文作者的思考命题,借此同学术界共勉。     

Experimental study and modeling of car-following behavior under high speed situation

To investigate the car-following behavior under high speed driving conditions, we performed a set of 11-car-platoon experiments on Hefei airport highway. The formation and growth of oscillations have been analyzed and compared with that in low speed situations. It was found that there is considerable heterogeneity for the same driver over different runs of the experiment. This intra-driver heterogeneity was quantitatively depicted by a new index and incorporated in an enhanced two-dimensional intelligent driver model. Using both the new high-speed and the previous low-speed experimental data, the new and three existing models were calibrated. Simulation results show that the enhanced model outperforms the three existing car-following models that do not take into account this intra-driver heterogeneity in reproducing the essential features of the traffic in the experiments.     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明:所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

共享停车泊位数量可变下交通流逐日演化规律

为了揭示在共享停车泊位数量可变条件下的网络交通流逐日演化规律,首先构建了共享泊位交易系统,并考虑了交易市场中的共享泊位提供者可以选择2种异质性的价格预期方式,即理性预期方式和幼稚预期方式;而后对共享泊位的均衡价格、2种提供者的占比差、高峰时段公交和小汽车需求的演化规律进行了分析;其次,以2条平行路径的路网为例,对网络交通流量分配的最终演化结果进行了分析;最后,在对上述2个系统的最终演化状态给出定量判据后,以北京市实际路网为例进行了数值试验。理论分析和数值试验结果表明:①对于共享泊位交易系统,若供给曲线斜率小于需求曲线斜率,则共享泊位交易系统的唯一均衡解可实现无条件渐进稳定;否则若理性提供者的交易与预测成本之和大于幼稚提供者,则存在临界提供者选择强度,使得共享泊位交易系统在大于此临界值条件下出现分岔或混沌现象;②对于网络交通流系统,若出行成本对路径流量敏感度小,路径选择概率对出行成本敏感度小,小汽车需求量不大,则系统唯一的均衡解可能是渐进稳定的,否则系统会出现分岔或混沌状态;③当共享泊位交易系统处于渐进稳定状态时,若提供者对共享泊位的价格变动不敏感,用户对其价格变动敏感,潜在共享泊位需求量不大,理性提供者的交易与预测成本之和并非远大于幼稚提供者,提供者选择强度不大,则由于受到共享泊位交易总量的限制,高峰时段的均衡小汽车需求不大,导致网络交通流系统的最终演化状态容易趋向于渐进稳定;④当共享泊位交易系统处于混沌状态时,网络交通流系统会产生更加严重的分岔与混沌现象。     

考虑空车调配协调的货物列车开行方案优化研究

为实现空车调配与货物列车开行方案协调优化，结合基本运行图架构与车流径路，构建货运时空服务拓展网络。考虑配空与装卸取送、集编发等环节的时间接续要求，节点与区段不对流空车要求，以重车流全程运送与空车配送等广义总费用最少为目标，建立整数规划弧路模型。针对既有算法设计局限性，结合重车或空车配空的时间接续要求，提出将不同的 k 短路重车流方案与空车配空方案相关联的改进可行解构造方法，设计混合差分进化求解算法。实例研究表明，考虑空车调配进行重车、空车流组织协调优化，能够减少空车走行费用，及时满足装车需求，有效保证作业车流配合中转车流集结编组及时挂线，提高方案可实施性。     

长江南京以下深水航道二期工程碍航水道演变特性及航道治理思路

长江南京以下12.5 m深水航道二期工程建设是落实国家"一带一路"战略、打造长江综合立体交通走廊的重大举措。针对二期工程河段4个水道的碍航情况,在分析上游来流来沙特性、各水道分流分沙特性及演化过程的基础上,对碍航特性、河床演变特性及趋势进行分析,提出各水道的整治时机、关键部位和治理思路。成果为航道整治工程设计与建设提供技术支撑,也为感潮河段航道整治积累经验。     

基于复杂网络的我国高铁演化特征研究

为深入认识我国高铁网络演化的拓扑特性和规律，将高铁站点所在城市抽象成网络节点， 将高铁线路抽象成网络的边，运用复杂网络理论对我国2003—2015 年高铁网络演化特征进行分 析。研究发现：我国高铁网络密度不断提升，但依然存在东、中、西部节点城市被割裂，整体网 络密度偏低的现象；网络中介中心势不断增强，一些关键节点（比如：武汉、郑州） 具有较大的 网络控制权，不均衡性逐渐扩大；网络发展后期呈现出小世界特性。因此，提出如下建议：加快 西部地区网络规模和城市网络地位建设；提升网络均质性，弱化关键节点控制力；选择性地建设 关键中、东部和西部城市之间的长线路，提升整体网络性能。     

基于多源轨迹数据的城市交通状态精细划分与识别

针对基于路段的城市交通状态分析方法的不足，本文利用公交车和出租车轨迹数据提出了城市交通状态精细划分和识别方法，实现城市交通状态分析.对两种轨迹点的速度值和空间位置值分别进行归一化处理，以此为属性数据，通过迭代计算轮廓系数确定k 值完成轨迹点聚类，结合二次处理方法对类簇进行拆分和融合以划分道路交通状态；在特征级建立多源数据融合方法，实现交通状态速度值计算；以归一化后的速度值为属性数据，通过聚类将样本分为4类对应4种城市交通流状态层级.实验表明，本文方法能够实现道路交通状态精细划分，能有效地识别出道路局部位置的交通状态，进而可为城市道路交通管理提供决策支持.