交通运输工程学报

沥青混合料松弛模量数值转换方法比较

顾兴宇, 崔冰彦, 邢世勤, 韩东东 — 2019-11-10

顾兴宇, 崔冰彦, 邢世勤, 韩东东为了有效获取沥青混合料的松弛模量,比较了分别由动态模量和蠕变柔量得到松弛模量的数值转换方法,研究了沥青混合料线性黏弹性参数的转换原理; 对同种沥青混合料分别进行了动态模量和蠕变柔量测试,拟合了试验数据主曲线,获得了松弛模量函数,分析了2种数值转换法存在差异的可能原因; 考虑了不同Maxwell单元数对松弛模量计算结果的影响,比较了不同沥青混合料的松弛模量,验证了2种方法对不同沥青混合料的适用性。研究结果表明:表征沥青混合料松弛模量的Maxwell单元数越少,其主曲线波动越大,当单元数大于11时,主曲线间差异小于5.26%,建议选择11个单元左右以提高计算效率; 由动态模量和蠕变柔量转换得到的松弛模量符合材料的基本松弛特性,2条松弛模量主曲线重合度较高,且相关系数大于0.99; 对于不同的沥青混合料,2种转换方法同样适用,在线性黏弹性范围内,二者的差异主要出现在较低时间区域(10^-8～10^-4 s),建议实际应用中采用2种方法的平均值以减少同种试验误差的干扰; 添加温拌剂在一定程度上会降低沥青混合料的松弛模量,相比于普通热拌沥青混合料,添加发泡温拌剂和Evotherm温拌剂的沥青混合料松弛模量分别降低了14.69%和13.61%,从对松弛模量的影响程度来看,2种温拌剂的使用效果相当。交通运输工程学报. 2019 19(5): 1-10.

粗集料UHPC收缩与力学性能

李聪, 陈宝春, 韦建刚 — 2019-11-10

李聪, 陈宝春, 韦建刚为降低超高性能混凝土(UHPC)收缩和开裂风险,进行了5组不同粗集料掺量(质量分数分别为0、12.5%、22.5%、32.5%和42.5%)的UHPC的自收缩、基本材性(抗压强度、抗拉强度和弹性模量)、集料级配和圆环约束收缩等试验,分析了粗集料掺量和集料级配对UHPC自收缩和基本材性的影响,并采用提出的收缩开裂应力相对差值评价粗集料的掺入对UHPC收缩开裂的影响; 进行了有、无粗集料UHPC在圆环约束下的开裂性能试验与对比分析,验证粗集料掺入对减小UHPC收缩开裂的有效性,并给出UHPC中粗集料掺量和最大粒径限制的建议。研究结果表明:随着粗集料掺量的增加,UHPC早期自收缩量降低,最大降幅近20%; 粗集料对UHPC的弹性模量、抗压强度和抗拉强度等的影响程度与其掺量和级配有关,当粗集料掺量为22.5%时,其级配曲线几乎全部处于富勒氏与泰勃特曲线范围内,是5组材料中堆积最紧密的一组,对UHPC弹性模量与抗压强度提高最为显著,对抗拉强度的降低幅度影响最小; 当粗集料掺量为22.5%时,UHPC收缩开裂应力相对差值最大为1.31 MPa,为试验中的最合理掺量,可有效降低收缩开裂风险; 与未掺粗集料的UHPC相比,圆环约束下掺有22.5%粗集料的UHPC的残余应力与拉应力水平分别降低15.8%和14.7%,其抗裂性能得到提高; 建议对粗集料UHPC进行紧密堆积设计以获得尽可能优的材性,对掺有长度为12～20 mm钢纤维的UHPC,其集料的最大粒径可放宽至9.5 mm。交通运输工程学报. 2019 19(5): 11-20.

风和随机车流下悬索桥伸缩缝纵向变形

李光玲, 韩万水, 陈笑, 许昕, 刘修平 — 2019-11-10

李光玲, 韩万水, 陈笑, 许昕, 刘修平为动态仿真与评估运营阶段风和随机车流联合作用下大跨钢桁悬索桥伸缩缝纵向变形,建立了风-随机车流-钢桁悬索桥分析系统; 基于已有单主梁风-车-桥耦合振动分析系统,引入弹簧单元模拟伸缩缝,并从车-桥耦合关系和钢桁梁横断面风荷载精细化加载2个方面将分析系统从单主梁提升为梁格法; 基于监测数据仿真重现了交通流荷载,采用建立的分析系统计算了一座典型大跨钢桁悬索桥伸缩缝在随机车流作用下的动态位移时程响应,获取并验证了累计位移与交通流质量的相关关系; 以滑动支承耐磨材料厚度为评估指标确定了伸缩缝累计位移临界值,评估了伸缩缝的正常工作寿命; 在不同风速和随机车流作用下对伸缩缝纵向变形性能进行了参数敏感性分析。分析结果表明:伸缩缝在随机车流作用下的时位移极值远小于设计允许伸缩范围-880～880 mm; 伸缩缝累计位移与其对应时段内的交通流荷载具有正相关性; 在风与随机车流联合作用下,风速小于15 m・s^-1时,影响伸缩缝纵向变形的主要荷载因素为随机车流,风速大于15 m・s^-1时,主要荷载因素为风荷载; 伸缩缝时位移极值与时累计位移随风速的增大均呈增大趋势; 当风速增大至20 m・s^-1时,风荷载产生的伸缩缝纵向变形近似为车流荷载下的2倍; 建立的风-随机车流-钢桁悬索桥分析系统可为运营荷载下伸缩缝纵向变形的动态仿真与性能评估提供数值分析平台。交通运输工程学报. 2019 19(5): 21-32.

消能棚洞冲击信号动力特征

王林峰, 朱洪洲, 宋男男, 邹政, 姚昌银 — 2019-11-10

王林峰, 朱洪洲, 宋男男, 邹政, 姚昌银考虑落石下落高度、质量、形状和垫层厚度等参数,采用室内模型试验研究了消能棚洞冲击信号的动力特征,获得了冲击信号的频谱和自相关曲线,分析了冲击信号的时频特征和最大频谱对应的振动频率及其变化规律,并基于小波分析方法提取了各个频段的冲击信号,获得了冲击信号能量的主要分布范围。研究结果表明:随着落石下落高度的增加,棚洞顶板中心处冲击信号的频谱幅值增大,且该冲击信号的频谱有4个峰值,呈对称分布; 不同形状落石冲击棚洞时冲击信号频谱幅值由大到小的顺序依次为球形、长方体、立方体和圆柱体; 普通棚洞顶部垫层越厚、落石质量越小时,棚洞顶板中心处冲击信号的频谱幅值越小; 当5 kg球形落石从0.5 m高处下落冲击顶部未铺设垫层的棚洞时,消能棚洞冲击信号的最大频谱和自相关曲线峰值较普通棚洞分别降低了60.98%和82.57%; 当5 kg球形落石从2 m高处下落冲击顶部未铺设垫层的棚洞时,消能棚洞的落石冲击能量主要分布在冲击信号频率15.625～62.500 Hz处,占总能量的63.73%,普通棚洞的落石冲击能量主要分布在冲击信号频率0～15.625 Hz处,占总能量的74.30%。可见,消能棚洞设计时应主要考虑中频冲击,而普通棚洞设计时应主要考虑低频冲击。交通运输工程学报. 2019 19(5): 33-41.

深埋隧道内超前深孔降水模型试验

邹翀, 雷胜友, 张文新 — 2019-11-10

邹翀, 雷胜友, 张文新针对弱胶结富水粉细砂岩极易突水涌砂导致的隧道掌子面坍塌和初期支护开裂变形,研究了深埋隧道内超前深孔降水方法,建立了模拟隧道内超前降水的实体模型,分析了3种降水管和3种抽水泵功率下各时刻模型的水位面变化,采用三轴试验分析了粉细砂岩在高含水率下的破坏状态。研究结果表明:降水试验模型切向断面上同一标高测点处中间水头低,两侧水头逐渐升高,呈抛物线形式,反映了超前深孔降水规律; 粉细砂岩在高、低含水率下均呈塑性破坏,破坏时的轴向应变小于5%; 降水过程中地层含水率从20%下降到11%时,粉细砂岩强度、黏聚力和内摩擦角达到最优稳定状态,实现了开挖面无水状态; 隧道内超前降水参数应采用管径为65 mm的真空降水管和抽水功率为7.5 kW的真空泵,且降水管应布置在超前掌子面20 m的隧道两侧边墙处; 在富水粉细砂岩深埋隧道内超前深孔预先降水并辅以注浆加固,能够实现开挖期间粉细砂岩稳定,为隧道顺利施工奠定了基础,也避免了大埋深隧道从地表进行深井降水的困难。交通运输工程学报. 2019 19(5): 42-52.

传感器智能芯片与阵列光纤对接平台运动顺序优化

唐皓, 张籽林, 周笔峰, 唐果宁 — 2019-11-10

唐皓, 张籽林, 周笔峰, 唐果宁从运动平台空间运动可能存在的720种运动顺序配置入手,针对智能芯片与阵列光纤对接过程各运动单元产生的几何误差进行敏感性分析,通过区分和归类各运动单元的敏感误差和不敏感误差,将运动平台运动顺序配置数减少到90; 考虑到运动平台各运动单元具有均匀分散、齐整可比的特性,运用正交试验设计方法将敏感误差和不敏感误差确定为3个水平,将6个运动单元确定为6个影响因素,建立了对应的正交试验表,得出了5条运动顺序配置的试验路径; 借助MATLAB仿真平台对5条运动顺序配置的试验路径进行了仿真试验,获得了运动平台运动顺序最优配置; 在封装系统多自由度精密运动平台上进行了实测试验,检验了仿真试验结果。试验结果表明:传感器智能芯片与阵列光纤对接的运动平台在空间直角坐标系中最优的运动顺序为先沿横轴平动,再绕横轴转动,再绕纵轴转动,最后沿纵轴平动; 该方法可优化光纤扫描雷达传感器智能芯片与阵列光纤对接的运动平台的空间运动顺序,还可预测和规划其他多自由度运动平台的配准路径。交通运输工程学报. 2019 19(5): 53-63.

滑差频率对磁浮车辆运行性能的影响

张敏, 范屹立, 马卫华, 罗世辉 — 2019-11-10

张敏, 范屹立, 马卫华, 罗世辉采用二维电磁场理论对直线电机气隙磁场的纵向分量和垂向分量进行求解,得到了电机牵引力和法向力的解析表达式,利用直线电机试验台对解析计算方法进行检验,对比6～18 Hz恒滑差频率下牵引力和法向力随速度的变化; 建立了三悬浮架单节磁浮车辆动力学模型,仿真对比了车体和悬浮架分别在1、3、5、8 kN冲击力下的振动响应; 计算了单节中低速磁浮车辆牵引特性,分析了不同滑差频率对车辆牵引性能的影响; 综合考虑电机法向力对悬浮系统的影响和车辆的牵引需求,提出了变滑差频率控制策略。研究结果表明:电机牵引特性一般包括恒力区和恒功区,恒力区初级电流最大值为390 A,恒功区电压最大值为212 V,恒力区牵引力变化较小,恒功区牵引力衰减较快; 滑差频率越小,电机起动牵引力和法向力越大,恒力区越短,反之亦然; 法向冲击力小于8 kN时车辆平稳性指标等级均达到优秀,但为了减小悬浮系统的负担,电机法向力应越小越好; 较低的滑差频率使车辆低速段牵引性能更强,但采用较高的滑差频率有利于提高全速度范围的牵引性能; 在变滑差频率控制策略中起动滑差频率的选择综合考虑车辆的牵引性能和悬浮能力,速度达到恒功转折点后滑差频率逐渐增大,该策略使电机恒力区牵引力适中,恒功区牵引力始终为电机所能发挥的最大值。交通运输工程学报. 2019 19(5): 64-73.

转向架构架载荷谱频域校准与建立方法

张子璠, 李强, 丁然, 连青林 — 2019-11-10

张子璠, 李强, 丁然, 连青林分析了时域内准静态载荷-应力传递关系,以载荷间互谱密度的参数作为载荷耦合作用的表征量,基于多轴频域疲劳基本理论推导了频域内等效应力的表达式; 得到了与多轴加载等效的分立载荷系的表达式; 为保证载荷谱计算损伤可以覆盖线路实测损伤,以应力信号自功率谱密度的0阶谱矩作为表征损伤的参量,约束载荷对测点损伤的贡献占比,根据损伤一致性原则,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行载荷校准; 对国内某型地铁转向架构架进行线路测试,获得了载荷和应力数据,并进行了数据分析。研究结果表明:载荷系中构架横向载荷的线路实测方差最大,为5.08,电机横向载荷方差最小,为0.02; 频域内考虑载荷耦合效应的损伤校准精度为1.08×10^-5,而采用时域分立谱的损伤校准精度为2.91×10^-3,频域法比时域法的校准精度提高了99.63%; 频域内考虑耦合作用的载荷校准系数的综合调整倍数为31.81,相比时域内采用分立谱校准系数的调整倍数下降了41.71%,频域法的系数调整最大倍数为6.99,时域法为15.68,前者比后者降低了55.42%。可见:频域内考虑载荷耦合作用的校准方法在误差精度上要优于时域内采用分立谱的校准方法; 频域法的系数调整比例的分散度低于时域法,校准载荷更接近实测载荷,校准结果可信度高; 由于校准过程中考虑了载荷间的关联性,研究得到的载荷系可同时应用于试验台多轴加载以及仿真独立加载,实现了2种加载方式的统一,为构架载荷谱的建立方式提出了新思路。交通运输工程学报. 2019 19(5): 74-83.

考虑UIC强度准则的轨道车轮辐板渐进结构拓扑优化方法

郑晓明, 文永蓬, 尚慧琳, 刘跃杰 — 2019-11-10

郑晓明, 文永蓬, 尚慧琳, 刘跃杰为了提高轨道车轮的结构性能,利用渐进结构拓扑优化方法(ESO)建立了轨道车轮的结构优化模型; 以双S型轨道车轮为设计蓝本,分析了轨道车轮的辐板设计域,提出了轨道车轮在多工况作用下的渐进结构拓扑优化方法; 介绍了利用渐进结构拓扑优化方法实现结构应力均匀化的优化思路; 根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5:2003)标准,分别考虑了轨道车轮在直线工况、曲线工况和道岔通过工况,不仅获得这3种典型工况共同作用下的拓扑优化结构,而且还获得了3种典型工况依次作用下的6种拓扑结构; 对比了优化前后车轮辐板的应力,并利用有限元工具验证了优化后车轮的辐板应力特性,证明渐进结构拓扑优化方法的正确性和有效性。研究结果表明:利用渐进结构拓扑优化方法对轨道车轮的拓扑优化是适用的; 在车轮质量不增加的前提下,优化后车轮辐板的厚度增加且不等厚,有效地减小应力集中,降低结构应力; 对比原双S型车轮,优化后6种车轮模型的结构性能均有所提升,分别提高了16.6%、20.7%、22.5%、21.3%、20.1%和19.5%,其中,方案3的优化车轮在3种工况下辐板处的最大结构应力分别降低了4.0%、14.5%和6.7%。研究有助于轨道车轮结构强度的提高,并对多工况耦合作用下轨道车轮结构优化具有重要的参考价值。交通运输工程学报. 2019 19(5): 84-95.

强降雨环境下高速列车空气动力学性能

于梦阁, 李田, 张骞, 刘加利 — 2019-11-10

于梦阁, 李田, 张骞, 刘加利为研究强降雨对高速列车空气动力学性能的影响,利用Euler-Lagrange方法建立了强降雨环境下高速列车空气动力学计算模型; 空气建模为连续相,采用Euler方法描述,雨滴建模为离散相,采用Lagrange方法描述,并采用相间耦合方法对降雨环境进行模拟; 分别开展列车气动性能计算及雨滴降落仿真,并与试验数据进行对比,验证计算方法的准确性; 数值仿真了强降雨环境下高速列车的流场结构和气动特性。计算结果表明:随着降雨强度的增加,在雨滴的冲击作用下,流线型头型前端区域的正压逐渐增大,流线型头型后端区域的负压逐渐减小,从而导致头车气动阻力增大; 降雨强度对高速列车头车气动阻力系数的影响较为显著,而对气动升力系数的影响较小; 与无降雨环境相比,当降雨强度为100～500 mm・h^-1时,200 km・h^-1车速下的气动阻力系数增加0.004 0～0.020 4,气动阻力增加85～432 N,增大率为2.64%～13.46%; 300 km・h^-1车速下的气动阻力系数增加0.002 7～0.013 7,气动阻力增加129～652 N,增大率为1.78%～9.05%; 400 km・h^-1车速下的气动阻力系数增加0.002 3～0.009 8,气动阻力增加195～829 N,增大率为1.52%～6.49%,因此,不同车速下,气动阻力系数随着降雨强度的增加而增大,且与降雨强度近似呈线性关系; 当车速为300 km・h^-1,降雨强度为100 mm・h^-1,雨滴粒径由2 mm增加为4 mm时,气动阻力系数由0.152 0增大到0.154 9,气动阻力增加138 N,增大率为1.91%,因此,高速列车气动阻力系数随着雨滴粒径的增加而增大,且与雨滴粒径近似呈线性关系。交通运输工程学报. 2019 19(5): 96-105.

基于多尺度排列熵和长短时记忆神经网络的航空发动机剩余寿命预测

车畅畅, 王华伟, 倪晓梅, 付强 — 2019-11-10

车畅畅, 王华伟, 倪晓梅, 付强针对航空发动机性能退化失效的变点和多状态参数的时间序列预测,构建了基于多尺度排列熵算法和长短时记忆神经网络的剩余寿命预测模型; 使用多尺度排列熵算法对时间序列进行变点分析,求解出性能退化过程中的突变点,得到了有故障征兆的性能退化起始点; 构建了包含多变量的长短时记忆神经网络模型,将多个状态参数代入到模型中得到对应的剩余寿命; 将变点后的航空发动机多状态参数和剩余寿命作为样本,代入到长短时记忆神经网络模型中进行多步和多变量的时间序列预测; 通过综合航空发动机状态参数变点分析方法和时间序列预测模型,得到最终的剩余寿命预测结果。研究结果表明: 多尺度排列熵算法能够及时监控各个状态参数的变化,当发现状态参数异常时,排列熵的值会发生跳变,从而有助于及时发现故障征兆; 长短时记忆神经网络模型通过门控单元对长时间序列数据进行信息筛选,充分保留了有效信息用于时间序列预测; 多变量长短时记忆神经网络能够对多状态参数进行同步分析,并且将状态参数直接与剩余寿命相对应,提高了模型效率; 通过多尺度排列熵算法和长短时记忆神经网络模型的结合,能够考虑到航空发动机的多退化模式,得到更符合实际退化过程的剩余寿命预测结果; 经过算例分析,提出方法的剩余寿命预测的均方根误差为5.3,与长短时记忆神经网络、反向传播神经网络和支持向量机相比,误差分别降低了63%、72%和78%。交通运输工程学报. 2019 19(5): 106-115.

基于航行数据的北极地区船舶排放清单

牟军敏, 张新生, 姚鑫, 李梦霞 — 2019-11-10

牟军敏, 张新生, 姚鑫, 李梦霞基于自动识别系统分析了极地船舶航行数据,考虑冰区船舶受力,提出了主机功率估算模型; 选取劳氏船级社数据验证了主机功率模型的可行性与可信度; 结合3种不同的航行状态与排放因子、负荷因子建立了动态船舶废气排放模型; 选取中国远洋海运集团有限公司穿越北极地区的“永盛”轮等5艘船舶的航行数据,使用燃油消耗法对船舶排放估算模型进行验证; 利用排放估算模型计算了北极地区船舶排放清单,并在ArcGIS上显示排放的时空分布等特征。研究结果表明:北极地区的各类船舶废气排放中,CO₂ 的排放量最多,约为69.7%,NO_x和SO_x次之,分别为13.3%和12.0%,CH₄最少,为0.4%; 各类船型的排放分担率最大的为集装箱船(29.3%),其次为破冰船(28.8%),其中集装箱船和散货船的废气排放量占比达到了50.4%; 北极地区船舶废气CH₄、CO₂、CO、HC、NO_x、SO_x、PM的排放量分别为504.85、82 545.63、1 645.90、562.54、15 711.47、14 232.54、3 263.15 t,与船舶交通流密度相符; 2016年9月散货船、集装箱船、油轮和渔船废气排放量最大,10、11月逐渐减少,这与该地区的冰封情况有较大关系; 一天内,滚装船、渔船和破冰船的废气排放在11:00～18:00出现一段波峰,这可能是由船舶的工作性质决定的。交通运输工程学报. 2019 19(5): 116-124.

车辆跟驰模型研究进展

杨龙海, 张春, 仇晓赟, 李帅, 王晖 — 2019-11-10

杨龙海, 张春, 仇晓赟, 李帅, 王晖梳理了近70年关于跟驰模型的研究,根据建模方法将其分为理论驱动与数据驱动2类模型,并归纳了跟驰模型的研究热点; 从人类因素、基础设施、交通信息、异质交通流、新建模型理论5个方面对理论驱动类跟驰模型的研究进行了综述; 根据所用机器学习算法的不同,从模糊逻辑、人工神经网络、实例学习、支持向量回归、深度学习5个方面对数据驱动类跟驰模型的研究进行了综述。分析结果表明:理论驱动类跟驰模型以理论推演交通现象,对影响因素的考量难以全面,部分人类因素难以量化,驾驶人决策制定过程的解释不够准确,异质交通流的跟驰模型缺乏一般交通条件下有效性的理论基础和形式化证明; 数据驱动类跟驰模型以交通现象归纳交通规律,由于数据的来源、评价指标及评价方法不同,导致应用机器学习算法得到的模型无法系统比较; 数据驱动类模型侧重于从微观角度研究驾驶行为特性,对复杂交通现象(如交通震荡、迟滞等)的解释性不强; 跟驰模型的研究应创新数据采集方法,捕捉驾驶人的心理倾向、感知特性和认知能力,并量化人类因素的影响和充分利用大数据; 数据驱动类跟驰模型应为无人驾驶技术发展提供技术支持; 在自动驾驶完全普及之前,人工驾驶与自动驾驶混合场景下的驾驶人跟驰行为特性尚待深入研究。交通运输工程学报. 2019 19(5): 125-138.

同时接送模式下响应型接驳公交运行路径与调度的协调优化

王正武, 陈涛, 宋名群 — 2019-11-10

王正武, 陈涛, 宋名群研究了同时接送模式下响应型接驳公交运行路径与车辆调度的协调优化问题,考虑乘客出行时间窗的个性化,构建了基于乘客而不是基于途经需求点的车辆路径表示方法; 综合车辆发车和行驶成本、车辆早到和晚到的惩罚成本、票价收入构建了表征系统效益的目标函数,并以车辆容量、乘客时间窗、车辆运行时间、车辆保有量、发车时间等为约束,构建了发车间隔、发出车型与车辆路径的一体化优化模型; 针对一体化优化模型的特点,设计了双遗传算法,其中染色体为多链编码结构,染色体交叉方式包含个体内、个体间交叉2种方式; 为了验证同时接送模式的优越性、一体化优化模型及算法的有效性,进行了算例分析,对比了同时接送模式与单独接和单独送模式的计算结果,分析了车辆运行车速、单程运行时间限制、车型比例对响应型接驳公交运营效率的影响。计算结果表明:在给定的相同乘客需求下,与单独送和单独接模式相比,同时接送模式发车次数减少了1次,所需车辆数减少了2辆,平均座位利用率提高了8.3%,运送单位乘客的平均车辆行驶距离降低了11.0%,运行成本降低了15.9%,因此,同时接送模式有效地提高了运营效率; 同时接送模式下,运行车速、单程运行时间限制、小型车比例分别在基准值附近上下波动15.0%、15.0%、12.5%时,发车次数、座位平均利用率、目标函数值的最大变化率分别达到了20.0%、15.7%、27.1%,这些参数对系统运营效率均有显著影响。交通运输工程学报. 2019 19(5): 139-149.

电动汽车混入条件下随机动态用户均衡分配模型

郇宁, 姚恩建, 杨扬, 李斌斌, 张茜 — 2019-11-10

郇宁, 姚恩建, 杨扬, 李斌斌, 张茜为分析电动汽车动态充电需求对公共充电设施服务水平的影响,给充电设施网络规划与运营提供参考,在考虑燃油汽车和电动汽车出行者行为差异、路段拥堵状态、车辆能源消耗、充电设施布局与服务水平等因素的基础上,采用巢式Logit模型描述了包含充电需求判断、充电设施和路径选择的电动汽车出行联合选择行为; 建立了考虑用户在途快速充电行为的动态交通流分配模型,提出了混合交通下随机动态用户均衡条件及等价的变分不等式模型,并设计了融合电动汽车充电排队仿真的动态交通流迭代算法; 通过算例验证了模型与算法的有效性,并进一步探究了在电动汽车推广的不同阶段,需求和供给关键因素对充电设施服务水平的影响。研究结果表明:受路网交通流量分布和充电设施布局的影响,充电设施利用率在时间和空间上具有明显的非均衡性; 电动汽车混入率的提高会增加平均充电等待时间,并改变充电高峰期的时间分布; 电动汽车电池初始电量和充电设施处的排队长度均对用户的充电需求判断呈负效应; 当路网中充电设施数量与需求规模不匹配时,会导致服务水平急剧下降,同时极易诱发局部拥堵; 用户在充电设施处的逗留时间以15～20 min居多,约90%用户的等待时间在9 min以内,因此,提出的模型符合实际,能够充分反映混合交通网络中电动汽车充电行为引发的一系列影响。交通运输工程学报. 2019 19(5): 150-161.

航空货运公司动态博弈下的即期舱位差别定价决策

于述南, 杨忠振, 陈康, 张薇, 姚媛媛 — 2019-11-10

于述南, 杨忠振, 陈康, 张薇, 姚媛媛为研究同一航线上2家航空货运公司舱位的差别定价决策问题,建立了动态博弈定价模型,确定2家公司在各销售阶段的舱位定价; 以大连-广州航段上大连机场货运公司和中国南方航空公司为例,分析了2家公司在即期市场的舱位定价和收益情况。分析结果表明:当2家公司采用差别定价模式时,第1～4、5～6、7～10、11阶段的定价分别为9.7、12.6、13.6、15.2元・kg^-1,当2家公司采用单一定价模式时,各阶段的定价均为12.1元・kg^-1,即在动态博弈定价下,无论采用差别定价模式或是单一定价模式,2家公司各销售阶段的舱位定价完全相同; 当2家公司分别采用差别定价模式与单一定价模式时,所有阶段的总收益分别为50 928和49 519元,说明在即期市场上采用差别定价模式销售舱位比采用单一定价模式能获得更大的收益; 当订舱需求受自身定价与对手定价的影响程度的比值分别为1.5、2.0、2.5时,2家公司在各阶段的舱位定价均逐渐降低,说明订舱需求受双方定价的影响程度越接近,双方舱位定价的提升空间越大,收益也越大。交通运输工程学报. 2019 19(5): 162-169.

基于车载GPS轨迹的立体交叉口空间结构信息获取方法

唐炉亮, 于智伟, 任畅, 杨雪, 张亚涛 — 2019-11-10

唐炉亮, 于智伟, 任畅, 杨雪, 张亚涛为了识别立体交叉口中不同的行驶规则,利用随机森林特征选择方法分析了车辆轨迹数据特征,按照重要性评分对特征进行聚类; 利用戴维森堡丁指数衡量聚类结果,获得交叉口最优聚类结果下的各个行驶规则的聚类簇,并构建聚类簇范围约束的狄洛尼三角网; 利用骨架线提取与公共序列合并方法,提取立体交叉口的几何结构与拓扑连通关系,获取城市立体交叉口空间结构信息; 以武汉市2016年出租车轨迹为数据源,选取了武汉市城区立体交叉口进行空间结构信息获取试验。研究结果表明:立体交叉口中车载GPS轨迹特征重要性评分的前4项依次是终点角度、起点角度、起终点角度差、中间角度平均值,其中利用终点角度与起点角度特征组合的聚类结果是最优的; 立体交叉口空间结构信息获取方法在直行、左转、右转方向下识别准确率分别为85.7%、85.4%、87.5%,综合准确率为86.2%,直行、左转、右转方向下信息召回率分别为91.5%、87.2%、85.9%,综合召回率为88.2%,因此,较高的准确率与召回率说明本文提出的方法可以准确识别立体交叉口空间结构信息,并提取立体交叉口中各个行驶规则的几何与拓扑连通关系。交通运输工程学报. 2019 19(5): 170-179.

基于改进低秩矩阵补全的交通量数据缺失值插补方法

陈小波, 陈程, 陈蕾, 韦中杰, 蔡英凤, 周俊杰 — 2019-11-10

陈小波, 陈程, 陈蕾, 韦中杰, 蔡英凤, 周俊杰提出了一种低秩矩阵补全的改进方法以研究道路交通量数据缺失值插补问题。应用基于核范数的低秩矩阵补全对交通量数据矩阵中的缺失值进行第1轮插补; 通过层次聚类算法将交通量数据划分为不同类别,使得同类中的数据具有较强相关性,异类中的数据具有较弱的相关性; 在每类样本上应用低秩矩阵补全得到缺失值的第2轮插补; 为了减少聚类数的影响,提出最小二乘回归集成学习方法将不同聚类数下的插补结果进行融合,得到最终的交通量数据插补结果; 用美国俄勒冈州波特兰市的交通量数据比较了5种方法的插补误差,并分析了不同聚类数和距离度量方法的影响。研究结果表明:在完全随机缺失模式下,缺失率为10%～60%时,其相对于传统的低秩矩阵补全模型的插补误差降低了5.93%～9.11%; 在随机缺失和混合缺失模式下,插补误差也分别降低了8.32%～9.55%和8.14%～9.20%; 集成不同聚类数下的多个插补结果比单一聚类数下的插补误差降低2.62%～4.76%。可见,在3种数据缺失模式下,改进低秩矩阵补全方法降低了交通量数据的插补误差,能有效提高插补后交通量数据的有效性。交通运输工程学报. 2019 19(5): 180-190.