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ISSN 1000-0054
CN 11-2223/N
创刊于 1915 年 (月刊)
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  • 清华大学学报(自然科学版)
      2022年, 第62卷, 第7期 上一期    下一期
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    编者按
    引领综合交通理论创新 助推城市组群协同发展  收藏
    姚恩建
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1111-1111.  
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (477KB)
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    综述
    城际组合出行行为建模及应用研究进展  收藏
    郇宁, 姚恩建
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1112-1120.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.005
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1052KB)
    随着城市间交流日益紧密,城际出行需求呈持续增长态势,高质量的城际出行服务对城际方式与市内接驳方式的一体化运行提出了更高的要求,将组合出行的研究视角由城市内拓宽到城市间具有重要的理论价值和现实意义。该文结合近年来国内外的相关研究,首先对组合出行的关联概念进行辨析,将城际组合出行行为界定为一种对于首端市内接驳方式、城际出行方式以及末端市内接驳方式中2种及以上出行方式的联合选择行为;其次,对代表性的城际组合出行行为模型进行综述,并以多方式运力协同优化为代表,归纳了行为建模研究的主要应用方向;最后,总结了现有研究中的不足,并对该领域未来的研究工作进行了讨论与展望。
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    分级设施选址问题研究进展与展望  收藏
    林建新, 林孟婷, 王皖东, 张智旋
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1121-1131.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.012
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (2376KB)
    建设多中心、多层级、多节点的网络型城市群,适应区域内部交通需求结构转变,加强公共基础设施一体协同规划具有重大研究意义。分级设施选址问题主要研究如何通过科学、合理的选址决策,经济、高效地实现设施服务优化,是资源差异化、服务约束条件下的多层级网络设计问题。近年来,由于设施服务复杂性提升、需求差异化日益显著,分级设施选址问题受到了更多学者关注。该文归纳、分析了40年来,特别是近6年的分级设施选址问题研究,发现在医疗、枢纽、供应链系统等应用领域,为了平衡系统规划设计的多指标与场站设施规模差异化特征,解决系统服务可及性与现实需求不匹配等问题,多目标嵌套模型、动态及随机约束以及以多元化搜索与停止准则为热点的启发式算法效率优化成为主要研究趋势。同时,在产品检验、回收背景下的供应链逆向物流系统、基于梯次分类处理模式的垃圾场站规划设计以及突出乘客需求体验交通枢纽的选址优化也成为近些年的重点研究领域。未来,随着服务水平及效率要求提升,分级理念在区域协同治理下的城市群服务设施分级布局与集中式电动汽车充电站差异化布局等领域将有广阔的应用场景。
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    论文
    基于多尺度地理加权回归模型的城市道路骑行流量分析  收藏
    黄颙昊, 杨新苗, 岳锦涛
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1132-1141.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.014
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (10426KB)
    居民对城市慢行交通的服务品质需求不断提高,然而传统的慢行系统研究多关注大尺度和既有道路,无法充分满足城市街区慢行系统发展需求。以此为背景,该文提出了基于空间设计网络分析(spatial design network analysis,sDNA)的多尺度地理加权回归模型(multi-scale geographically weighted regression,MGWR),考虑土地开发利用情况、道路路网结构和周边公共交通状况对路段自行车流量的影响,对城市道路骑行流量进行分析。通过对京张铁路沿线区域内共享单车出行数据分析,结果表明:该模型相较于经典地理加权回归模型和多元线性回归模型,有更好的回归效果,拟合优度R2分别提高0.087和0.113。最后,借助该模型数据分析影响骑行流量的主要因素及其作用尺度范围,拓展了基于定量分析方法的慢行交通规划维度。
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    突发事件下城市群内旅客城际出行方式选择行为  收藏
    原雅丽, 杨小宝, 李虹慧, 四兵锋
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1142-1150.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2021.26.042
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1759KB)
    以城市群内旅客城际出行为研究对象,分析心理潜变量、城市群属性和突发事件等因素对城际出行方式选择行为的影响。基于京津冀旅客城市群内部城际出行问卷调查数据,构建突发事件下考虑心理潜变量的综合选择(integrated choice and latent variable,ICLV)模型进行实证分析。结果表明:考虑便捷性和乘车体验潜变量的混合选择模型对居民城际出行行为的拟合优度更高;城市群属性方面,起讫点城市类型、出行距离和起讫点间铁路车次数量对出行方式选择有显著影响;突发事件方面,雾霾天气下选择铁路出行的概率提高25.69%,雨天选择小汽车出行的概率提高31.63%,雪天选择小汽车出行的概率相对降低,发生阻断事件时选择小汽车出行的概率升高。研究结果有助于深入理解城市群内城际出行方式选择行为,为突发事件下城际出行需求的差异化出行诱导和需求管控提供科学依据。
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    高速铁路成网条件下跨城市群客流输送模式  收藏
    景云, 李凯旋, 王旋, 郭思冶, 范骁
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1151-1162.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.015
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (1313KB)
    中国高速铁路网络日益完善,城市群数量明显增多且辐射范围逐渐扩大,现有客流输送模式难以满足旅客出行需求,需研究在高速铁路成网条件下满足旅客跨城市群出行的客流输送模式。该文基于改进MNL (multinational logit)模型计算不同输送模式客流损失率,构建基于跨城市群出行选择的高速铁路网络化客流输送模式优化模型。针对模型中精准识别网络核心节点、客流中转换乘的问题,分别提出基于熵权TOPSIS (technique for order preference by similarity to ideal solution)的网络节点测度算法、基于网络中心性的中转换乘模式选取算法。选取节点测度值在0.15以上的22座城市构成的网络代表全局路网,实例结果表明:基于跨城市群出行选择的高速铁路网络化客流输送模式客流直达率提高11.54%,列车开行数量减少90列。
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    考虑建设时序和动态需求的城际公路充电设施优化布局  收藏
    杨扬, 张天雨, 朱宇婷, 姚恩建
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1163-1177,1219.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.017
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (14551KB)
    该文围绕城市群内或城际间公路网络充电设施布局规划问题,提出一个考虑动态充电需求和建设时序的双层优化模型。首先,下层模型基于动态交通流分配模型,在多用户行驶及充电行为仿真的基础上得到均衡状态下的充电需求时空分布;其次,上层模型以投资运营商的总成本最小为目标,考虑建设时序和服务水平的约束,对充电设施位置及容量进行优化;最后,选取山东半岛城市群中济南与青岛的城际公路网络作为研究实例。结果表明:所设计的模型通过对用户充电偏好、路网交通状态和设施工况之间的信息进行动态交互,能够有效估计充电系统的动态服务水平,进而获得满意的公路网充电设施布局方案。此外,分别从正向和逆向建设时序对布局优化方案进行讨论,结果表明:在同一服务水平约束下,长期的网络布局应考虑城市群内的未来年能耗需求,宜采用逆向建设时序进行合理规划。
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    面向异质化需求的无人驾驶电动公交接驳路径优化  收藏
    奇格奇, 邹恺杰, 邹婕, 李文倩, 曹靖萱, 吴介豪, 张文义
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1178-1185.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.001
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (8659KB)
    在以连接地铁站点为目的的短途接驳服务中,常规公交、共享单车、小汽车因车内拥挤、环境暴露、等待时间长所造成的不舒适、不方便、不准时等问题,往往会成为乘客放弃公共交通出行的主要原因。同时,由于人群对服务质量的要求不尽相同,需求均质化假设仍难以充分考虑乘客在准时性、快捷性、舒适性等方面的需求差异。该文提出一种面向出行者异质化需求的无人驾驶电动公交接驳路径优化方法,在需求产生阶段允许用户对准时性、快捷性与舒适性等个性化指标进行选择,充分考虑个人偏好满足度对目标函数的影响,建立多轮次带多软时间窗的车辆路径规划模型,并使用禁忌搜索算法求解。通过问卷调查获取用户对各需求指标偏好的分布情况,选择北京丰台科技园地铁站及周边4 km2的范围进行案例计算与结果分析,发现提出的方法相较传统方案能显著提高规划结果对出行者异质化需求的满足度。
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    双城系统居民职住选址与通勤的社会最优模型  收藏
    罗斯达, 李翔宇, 吴先宇, 尹志伟, 徐帅, 康柳江
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1186-1194.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.020
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (4871KB)
    随着中国城市化进程的加快,交通需求迅速向都市圈范围内扩展。该文研究薪资水平、交通拥挤等要素对都市圈居民工作、居住地选择和通勤行为的影响,构建双城(都市圈)系统居民职住选址与通勤的社会最优模型,以反映城市集聚效应(正外部性)和拥挤效应(负外部性)之间的取舍关系。双城系统包括1个大城市和1个小城市,通过解析拥挤条件下的通勤成本,获得城际通勤者空间分布的边界曲线,据此测算市内、城际通勤者共同作用下的系统社会净收入。该社会净收入取决于工资、通勤成本和农业租金等,进而将社会最优写成非线性规划问题,求解得到双城系统中的最优职住分布与通勤人口。上海—嘉兴双城的实证分析结果表明:上海的现状居住、就业人口均偏多,未来应鼓励在上海工作的上班族居住在周边城镇并通过城际铁路通勤,可提高社会净收入。
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    基于位置服务大数据的粤港澳大湾区通勤标度特征分析  收藏
    陈若宇, 周江评
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1195-1202.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.019
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (5747KB)
    城市群是中国发展的重要增长极点和核心节点,城市群交通一体化是推进城市群协调发展的首要任务之一,而对城市群内多种交通出行模式的充分认识是实现这一目标的重要基础。该文基于位置服务大数据,以粤港澳大湾区“9+2”城市群为例,分析了城市群内部通勤出行标度特征的一致性与差异性,得到以下结果:粤港澳大湾区的市内通勤仍占主导地位,但部分区域存在相当规模的跨市通勤;粤港澳大湾区通勤联系的“概率-距离”分布具有指数标度特征;对各城市而言,市内通勤的标度参数比跨市通勤更大,意味着市内通勤者对距离更加敏感;标度参数可以进一步反映交通与土地利用联系的紧密程度,进而为政策制定提供参考。
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    基于手机信令数据的长三角全域城际出行网络分析  收藏
    李自圆, 孙昊, 李林波
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1203-1211.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.016
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (8563KB)
    出行需求的规模和空间分布是交通规划制定的重要依据。该文从包含2019年5月31日的手机信令数据中提取长三角41个城市下辖的306个区县之间稳定的出行联系,构建城际出行网络;利用复杂网络分析方法,从节点和边的角度,分析长三角城际出行的规模和空间分布特征。结果表明:长三角内已形成广泛的城际出行联系,但仅在南京、苏州、无锡、常州、上海、杭州、镇江、绍兴、池州等少数地区具有高强度城际出行,区县经济规模、地理区位、交通条件影响城际出行能力和强度。城际出行空间分布具有明显的空间近邻性和强度层次性,高强度等级的出行联系均发生在紧邻的区县之间,以0.05%的出行联系承担了39.4%的出行强度。首位联系呈现点簇状结构,城际出行仍然存在向心性。
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    治理“大城市病”的城市群税收政策  收藏
    杨星琪, 黄海军
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1212-1219.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.018
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (3531KB)
    针对大城市人口膨胀引发的“大城市病”,该文从税收调控的角度研究政府如何权衡疏解大城市人口规模和实现社会福利最大化二者之间的关系,提出“三城市空间均衡模型”,允许城市群居民在城市内通勤、城市间迁移和城市间通勤,并明确考虑通勤税和工资税对城市群人口分布、空间结构和土地租金的影响。3个经典城市群空间结构的数值结果表明:税收政策的效果与城市群空间结构有关,但恰当的通勤税政策始终是政府的最优选择。
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    基于旅客异质性画像的公铁联程出行方案推荐方法  收藏
    杨敏, 李宏伟, 任怡凤, 张聪伟
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1220-1227.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.011
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (2188KB)
    公铁联程是我国重要的城际出行交通方式之一,但基于单一因素排序的城际票务出行方案推荐方法无法满足公铁联程旅客的个性化出行需求。为提升出行效率,该文基于旅客历史出行订单数据构建画像数据库,使用TF-IDF (term frequency-inverse document frequency)、K-means算法探究旅客异质性衍生的公铁联程出行需求差异,依据偏好得分、敏感特性设置奖励函数,使用Q-learning强化学习算法构建基于旅客异质性画像的公铁联程出行方案推荐方法。以天津-泗洪作为典型的特大城市-小城市公铁联程出行路线,与传统的城际出行方案推荐方法对比,为3类不同敏感特性的旅客推荐公铁联程出行方案。结果表明:该文推荐的公铁联程出行方案能够缩短20%的行程耗时,降低32%的行程费用,在契合旅客行为偏好和敏感特性、满足个性化出行需求方面均有较好的表现。
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    城市群多模式交通网络结构韧性分析——以关中平原城市群为例  收藏
    马书红, 武亚俊, 陈西芳
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1228-1235.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.013
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (4961KB)
    为分析城市群多模式交通网络应对攻击时的韧性变化特征,该文基于复杂网络理论和韧性城市理论,构建了考虑吸收能力、缓冲能力和可恢复能力3个维度的网络结构韧性评估模型,并通过空间向量模计算网络结构韧性值。基于关中平原城市群城际公路、铁路客运数据构建了城市群客运网络,并借助空间网络分析工具ArcGis和Ucinet探讨城市群多模式交通网络的拓扑特征;考虑节点位置及其与周边地区交通的联系,提出了基于节点重要度的典型节点选取方法。结果表明:典型节点受到攻击后,网络的缓冲能力都处于较低状态,尤其是蔡家坡站点失效后,网络缓冲能力下降到0.388 9;节点度大的站点失效后,网络恢复到正常状态的能力差;普铁站和高铁站失效后对网络结构韧性的影响远大于公路客运站;结合典型节点特征和模拟结果,可针对性地提出网络结构韧性提升建议。
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    城市群绿色交通水平测度与时空演化特征实证研究  收藏
    马壮林, 高阳, 胡大伟, 王晋, 马飞, 熊英
    清华大学学报(自然科学版). 2022, 62 (7): 1236-1250.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.010
    摘要 ( 0 )   HTML    PDF (6103KB)
    发展绿色交通是落实生态文明建设的重要途径,构建绿色交通水平测度模型、分析绿色交通水平时空演化特征是制定绿色交通发展政策的前提和基础。该文采用驱动力-压力-状态-影响-响应(driver-pressure-state-impact-response,DPSIR)模型分析城市群绿色交通各子系统与社会、经济、资源和环境之间的相互作用机理,构建城市群绿色交通水平测度指标体系,采用直觉模糊层次分析法(intuitionistic fuzzy analytic hierarchy process,IFAHP)和熵权法对指标进行赋权,并利用改进的集对分析-可变模糊集模型构建城市群绿色交通水平综合测度模型,引入贡献度和障碍度模型分别探究影响和限制城市群绿色交通水平的显著因素,最后以关中城市群为研究对象进行实例分析。结果表明:关中城市群绿色交通属于一般水平,其时间演化趋势大致呈“N”形阶段特征,空间演化分布呈“西高东低—南高北低”的分布特征,且各城市差距逐渐缩小;改进模型的测度结果较传统模型更为准确,更能反映城市群交通系统的可变模糊性;准则层中状态层面贡献度最高,对促进关中城市群绿色交通发展具有明显作用,驱动力因素贡献度最低;指标层中制约关中城市群绿色交通发展的关键因素分别为日均公交车客运量、道路路灯覆盖率、万人公交车标台数、人均GDP和人均公园绿地面积。研究结论可为促进城市群绿色交通发展、实现交通行业低碳化转型、达成碳中和目标提供理论支撑。
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