2021年, 第45卷, 第1期　刊出日期：2021-02-26

  

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铁路运输
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  考虑路网点线能力协调的铁路车流径路优化模型

  何世伟，刘明玮，冯骁，李光晔

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200078

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  针对铁路实际运输中路网点线能力协调影响因素，对其径路优化进行研究.基于宏观层面路网点线能力利用率之间的适配关系，将车站能力利用率和衔接线路能力利用率的差值约束在某一合理范围内，以车流总费用最小化和路网点线能力协调为目标，考虑车站改编作业能力、线路运输能力和车流改编次数约束，建立了铁路车流径路优化模型，并利用数学规划优化器GUROBI进行求解，通过算例验证了模型的有效性.优化后的点线能力利用率大部分集中在40%~70%范围内，可以达到路网点线能力利用基本协调.此外，通过对目标函数权重值变化影响分析，得出在保持合理的运输总费用的情况下，可以在一定程度上实现路网整体协调.
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  动车所一级修灵活作业顺序模型与算法

  韩宝明，赵鹏，李得伟

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 8. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200037

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  动车所一级修作业流程大都采用“清洗—检修”固定作业顺序模式，由于线路容量限制和动车组到达时间顺序不固定，该模式会导致动车组等待时间长、线路空闲和检修能力浪费等.针对这些问题，提出了一种动车所一级修灵活作业顺序的非线性整数模型，模型以最晚完工时间最小为目标，并考虑了动车组作业先后顺序、单个动车组作业流程以及动车组运用计划时间要求等约束条件，采用改进遗传算法完成求解.以太原动车所为例，对比其他两种固定作业顺序模式，验证了本文模型的可行性和有效性.研究结果表明：灵活作业顺序模式能够有效减少动车组等待作业时间，加强线路的利用率，缩短最晚完工时间，提高动车所一级修的工作效率和能力.
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  高铁列车运行图和到发线分配的协同编制方法

  张琴，朱晓宁，王力，商攀

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 16. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200107

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  为了解决多线路列车运行图在衔接枢纽站的资源利用协调问题，以高速铁路运输网络为研究对象，充分考虑区间资源、车站到发线、车站咽喉区资源，从中观角度构建时-空网络，提出区间-咽喉区-到发线三段式列车运行图编制框架，协同编制多线路列车运行图和多车站到发线分配方案.以列车运行总费用最小为目标，建立0-1整数规划模型，通过构建不兼容弧集合和不兼容边集合，简化了复杂安全约束的表示，采用整数规划商业求解器CPLEX对模型进行求解.算例结果表明，生成的考虑车站到发线具体分配的列车运行图满足各项安全技术作业需要，验证了三段式运行图编制框架的可行性和模型的有效性，实现同时生成可靠的多线路列车运行图和到发线分配方案.
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  顶推纠偏下的无砟轨道力学行为及关键参数研究

  刘竞，潘永健，杨延强，冯浩，侯志刚，孙景桐

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 23. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200100

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  为确保横向顶推纠偏时无砟轨道结构受力合理、不损伤破坏，根据高速铁路无砟轨道顶推纠偏施工工艺，建立路基段CRTSⅡ板式无砟轨道顶推纠偏模型.分析了无砟轨道在单点顶推力及多点联合顶推力作用下，各结构层的应力分布及变形情况，研究了无砟轨道顶推纠偏过程中相关关键参数（如顶推力、加载长度、轨道偏移量等）之间的相关性.研究结果表明：采用单点顶推力时，影响范围有限，仅能使作用点附近30 m区域产生横向移动，且轨道结构最大允许纠偏量不足2 mm；采用多点顶推时，顶推力的加载长度增加，影响范围和结构横向偏移量也逐渐增加.轨道结构最大纵向应力出现在顶推荷载中部及荷载边缘区域，实际顶推施工时需要对该处轨道应力进行监测与控制.
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  双向温梯荷载下简支梁桥上CRTS Ⅱ型板受力变形

  张鹏飞，姚典，涂建，雷晓燕

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 32. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200114

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  为研究温度梯度荷载作用下多跨简支梁桥上CRTS Ⅱ型板受力变形问题，基于有限元法建立了多跨简支梁桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道无缝线路(Continuous Welded Rail,CWR)空间精细化有限元模型，分析了竖向、横向温度梯度荷载作用下轨道、桥梁结构纵向受力与变形特性.研究结果表明：竖向温梯荷载作用下，钢轨在桥梁两端的主端刺位置伸缩力与位移达到最大值；轨道板出现翘曲应力，其上下表面应力差随温度梯度增大而增大，轨道板竖向温度梯度为90 ℃/m时，上下表面应力差最大值较50 ℃/m时增加了44%.双向温梯荷载作用下，向阳侧桥梁纵向位移明显高于背阴侧，钢轨伸缩力略高于背阴侧；随着横向温度梯度的增大，阴阳两侧结构纵向位移差、相对位移差和应力差均呈现逐渐增大趋势.在高温差地区需重点关注轨道板因上下表面应力差引起的翘曲变形问题.研究成果可为桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道无缝线路的设计、施工和维护提供理论依据.
城市交通运输
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  面向拥堵传播阻断的城轨站点分类

  杜翠丽，李晓璐，孙然然，张彭，朱广宇

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 39. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200085

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  针对拥堵客流的传播阻断问题，研究了一种城轨站点分类方法.首先，通过分析影响站点拥堵传播阻断能力的相关因素，选取了站点客流量、站点运输能力和拓扑位置指标构建指标体系；其次，采用SOM神经网络和模糊分类算法对多指标数据进行分类，获取了不同时段下具有不同拥堵阻断能力的站点类别，实现面向拥堵传播阻断的站点分类；最后，采用北京市轨道交通实际运营数据对模型进行验证.研究结果表明：该方法能够在城轨系统不同时段下，随着客流量和运输能力的变化，准确识别不同类型的站点，并为后续研究城轨网络的大客流拥堵传播模型提供站点参数分析依据.
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  考虑需求强度与群体差异的公路旅客出行行为异质性研究

  戢晓峰，刘丁硕，陈方

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 47. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200064

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  基于联网售票数据，提出公路旅客群体识别方法，建立了基于K-means聚类及决策树CHAID算法的公路旅客群体识别嵌套模型，提取了平峰与高峰时期旅客群体的细分规则及群体细分特征，并利用结构方程模型获取了需求强度对公路旅客出行行为异质性的影响机理.研究结果表明：平峰时期，购票方式、出行时刻及提前取票时间是划分旅客群体的主要因素.高峰时期，旅客出行计划性更强，提前16 h以上取票的旅客占比相对平峰时期高约2%；将需求强度等级由高至低划分为1至4级；需求强度提升将导致常规出行型旅客更倾向于人工购票，计划出行型旅客更倾向于网络购票；常规出行型旅客受票价的影响程度高于计划出行型旅客0.113%，揭示了常规出行型旅客对票价提高不敏感；计划出行型旅客的出行时刻选择几乎不受需求强度变化影响.
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  基于潜在类分析的城市异质出行群体识别研究

  范爱华，陈旭梅

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 62. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200072

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  异质出行群体的合理划分是提升出行需求预测准确性和实施主动式交通管理的关键,针对目前城市多方式出行群体划分研究的不足,在分析出行习惯与偏好差异影响因素的基础上,提出基于潜在类分析（Latent Class Cluster Analysis,LCCA）的城市异质出行群体识别方法.以北京市为例,应用揭示性偏好调查进行基础数据收集,运用Mplus软件编程实现LCCA模型估计.模型将出行者划分为三类异质出行群体,群体1:低出行+方式均衡组(20.4%)，群体2:中高出行+小汽车偏好组(30.3%)，群体3:高出行+绿色交通组(49.3%).模型回归结果表明：群体2、3的百分比与北京市小汽车、公共交通出行比例之差均不超过2%,证明提出的出行群体识别方法有效,个人属性、出行者对各交通方式的认知与态度对群体隶属影响显著.针对各异质出行群体提出了相应的绿色交通发展措施,为城市交管部门的精细化出行管控提供重要依据.
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  基于GIS网络分析的城市公交车路网可达性

  吴红波，郭敏，杨肖肖

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 70. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200061

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  针对城市地表空间异质性和交通可达性测度问题，提出一种基于地理信息系统（Geographical Information System，GIS）的网络分析和距离成本加权算法，研究城市公交车路网的空间距离和时间可达性.利用网络拓扑模型构建汉中市道路节点-链路网络；采用两步移动搜寻法（Two-step Floating Catchment Area method，TFCA），考虑社区单元人口、公共设施、土地利用和城市规划等约束成本，分析城市公交车网络覆盖区域的距离可达性、时间可达性和综合可达性.结果表明：汉中市公交车网络的时间和距离可达性值，由中心城区向主城区、近郊区和远郊区的依次减弱.中心城区和主城区的公交车网络的可达时间小于20 min，可达距离小于5 km；市远郊区和偏远乡镇的公交车可达时间大于50 min，可达距离大于10 km.未考虑公交路线之间的闭合和站点优化问题，市远郊区的公交车覆盖区域的时间和距离可达性较差.
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  面向铁路夜间乘客疏散的定制公交线路优化

  姚恩建，马斯玮，向镇，高一迪

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 78. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200046

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  针对铁路车站夜间乘客疏散问题提出基于定制公交的解决方案，并对其核心的多线路动态规划问题展开研究.首先，针对乘客目的地较为分散的特性，基于DBSCAN算法对乘客目的地聚类，并结合道路停靠条件及乘客门到门服务的特殊需求动态确定定制公交停靠站点；其次，兼顾公交企业和乘客双方利益，构建以定制公交车辆保有成本、运行成本和乘客时间成本之和最小为目标，以乘客出发与到达时间窗、载客量等为约束的多线路动态规划模型；最后，以北京南站为例进行分析.结果表明：相比于出租车疏散，改进定制公交疏散方案能提高10%～35%的乘客疏散效率；与传统定制公交疏散相比，可在节约28.6%的运营成本的同时提高10%的疏散效率.
绿色交通与节能减排
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  基于运输模式转移的货运碳减排研究综述

  李琳，张小强

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 85. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200043

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  交通运输业是全球碳排放的主要来源之一，推进绿色交通是实现可持续发展的必要条件.随着现代物流业的高速发展，专门针对货物运输碳减排的研究日益增多.货运模式主要包括公路运输、水路运输、铁路运输、航空运输及多式联运，我国已明确提出减少公路运输量，增加铁路运输量，大力发展多式联运的政策.鉴于此，针对基于运输模式转移的货运碳减排研究进行综述.首先，从减少运输冗余、提高能源效率、发展清洁能源、向低碳排放强度运输方式的模式转移等方面简要介绍货运碳减排策略.然后，重点介绍货物运输模式转移促进策略，此领域的研究关注于运输方式选择、转移方式、以及政策制定.针对货物运输方式选择，主要介绍托运人的运输方式选择行为以及建模方法.针对转移方式，提出从公路货运向铁路货运与多式联运的模式转移促进策略.针对国家宏观政策制定，梳理并总结基础设施投资、财政及监管措施的应用与研究现状.最后，对基于运输模式转移的货运碳减排研究领域的未来研究方向给出建议.
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  基于竞争路径选择的HOT车道费率优化模型

  邵春福，甄理，刘兵，董春娇，骆冠良

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 98. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200102

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  针对社会车道交通拥堵严重而公交专用道利用率较低的问题，提出将公交专用道改建为高承载率收费（High-occupancy/toll，HOT）车道，通过调节HOT车道费率，在确保公交车运行效率的前提下提升公交专用道及整体路网的时空资源利用率.分析存在竞争路径时出行者的出行特性，构建路径选择模型，估计设置HOT车道后出行者的路径选择行为.在此基础上，结合道路服务水平和总出行成本，构建了基于竞争路径选择的HOT车道费率优化模型，动态优化多种流量条件下HOT车道费率方案.最后以武汉长江隧道、武汉长江二桥和二七长江大桥为例进行实证研究.结果表明：优化的HOT车道费率方案能够减少9%的交通流量，降低41.29%的社会车道延误，为促进合乘行为、缓解交通拥堵、提升道路资源利用率提供了可靠保障.
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  电动自行车不安全骑行决策行为建模

  董春娇，薛维洋，谢坤，诸葛承祥

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 105. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200108

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  大量涌现的电动自行车，既是经济便利的出行方式，也使原本资源紧张的城市道路交通面临新的考验，给交通管理者带来了巨大的挑战.通过开展问卷调查分析电动自行车不安全骑行决策行为特征和致因因素，引入同质性输入变量和异质性模型变量，针对电动自行车占用机动车道骑行、在机动车之间穿插骑行和逆向骑行决策行为，建立基于Logistic回归的电动自行车不安全骑行决策行为模型.结果表明：电动自行车不安全骑行决策行为和家庭年收入、回家时间、出行时长和是否为外卖/快递车辆等同质性输入变量，以及非机动车道宽度、机动车流量、公交车占道、路边停车、需要伺机转弯和目的地位置等异质性模型变量显著相关.建立的模型拟合效果较好，预测不安全骑行决策行为的正确率为73.17%.
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  城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电并入方式研究

  胡剑强，康崇皓，朱宏润，肖金花，郑子璇，刘建华

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 111. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200124

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  针对城市轨道交通光伏发电功率并网问题，开展城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电接入方式研究.基于柔性直流牵引供电系统结构，分析了光伏发电功率不同接入方式及其特点，建立了光伏接入柔性直流牵引供电系统情况下系统动态运行仿真模型，进行了多列车动态运行时光伏发电功率接入的仿真分析，阐明了光伏接入柔性直流牵引供电系统后潮流参数的变化规律及节能效果.研究结果表明，光伏发电并入城轨柔性直流牵引供电系统的功率会优先被附近列车吸收，有效降低了双向变流机组从交流电网吸收的能量，提高了系统运行的经济性.
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  永磁同步电机模拟系统硬件在环仿真平台研究

  王喜莲，赵鹏宇，王华巍，毕大强

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 119. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200135

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  针对利用永磁同步电机驱动电源进行性能检测和功率评估，并使用实际永磁同步电机作为驱动负载进行试验时，存在的试验平台设计复杂、能耗高、参数不易调节等问题，研究了基于电子负载的永磁同步电机模拟系统的实现.采用StarSim软件搭建运行在NI实时仿真器中的主电路模型，并利用DSP控制器实现对电机模型与模拟电流的控制，从而建立永磁同步电机模拟系统.为了分析系统可行性，对该模拟系统进行硬件在环（Hardware in the Loop，HIL）仿真试验，结果表明：该永磁同步电机模拟系统真实地反映了实际电机的电气特性，使用该系统替代真实电机对驱动电源进行性能检测和功率评估时，具有设计简单、绿色节能、参数便于调节等优点.
土木建筑工程
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  曲线钢-混凝土组合箱梁桥的爬移行为

  王光明,季鑫霖,朱力,季文玉,杨顺达

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 126. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200044

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  钢-混凝土曲线组合梁广泛应用于市政桥梁建设中，由于曲线桥的复杂受力特征，钢-混凝土组合梁桥会在运营期随时间的增长产生横向“爬移”现象.针对曲线钢-混凝土组合箱梁桥产生爬移行为的问题，对梁体爬移机理及预防措施进行研究；利用通用有限元分析软件Abaqus为平台，采用Python语言参数化建模的方式对曲线钢-混凝土组合箱梁桥的爬移行为展开大规模影响因素分析；研究了梁体爬移行为的影响因素及各因素的影响程度；针对曲线组合箱梁桥的爬移机理提出了三种处置措施，并基于数值分析模型验证了处置措施的有效性.结果表明：温度变化是造成爬移的重要因素，车辆离心力作用可促进爬移行为的发展，同等跨度下梁体曲率半径越大，爬移行为越弱.
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  黄土自重温陷下限深度确定方法研究

  井彦林，张旭彬，黄月，林杜军，丁景园，明心凯

  北京交通大学学报. 2021, 45(1): 136. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.20200105

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  鉴于室内试验确定的黄土自重湿陷下限深度与野外实测值存在明显差异，基于饱和状态下黄土的似先期固结压力就是湿陷起始压力的观点，以陕西渭北黄土为研究对象，提出了一种新的判定自重湿陷下限深度的方法.首先利用浸水状态下黄土的固结试验测定了黄土的似先期固结压力，其次用似先期固结压力方法确定了湿陷起始压力，最后通过湿陷起始压力与饱和自重压力的对比分析进行自重湿陷性判定，确定了自重湿陷下限深度.现场试坑浸水试验结果表明利用本文所提出的方法确定的黄土自重湿陷下限深度值与实测结果基本一致，验证了方法的有效性.研究成果可以为黄土湿陷起始压力、湿陷敏感性等问题的深入研究提供借鉴.