交通网络用户平衡环境下的最大流量问题

将网络最大流问题推广为交通网络用户平衡环境下的最大流量问题，给出了交通网络ＵＥ条件下两点间最大交通流量的双层模型和算法，进而讨论了整个交通网络基于线性增长模型的交通量问题。所论述的模型和方法对于交通规划从着重关注路网规划转为并重考虑交通供给和需求具有积极的启迪意义。     

弹性需求条件下城市交通网络设计问题的求解

目前对于城市交通连续平衡网络设计问题的很多研究都是基于固定需求这一条件,在一定程度上不太接近于实际交通网络,有必要对弹性需求条件下的网络设计问题进行研究。文中介绍了弹性需求条件下城市交通网络双层规划模型,采用F-W算法求解下层规划问题、遗传算法和共轭梯度法相结合的方法求解上层模型,在求解过程中对传统的计算方法稍作改变,并通过算例对该算法进行了验证。     

城市混合交通网络系统优化模型及其算法

针对中国城市混合交通网络的特点,考虑影响出行者交通选择的主要因素,分析了城市混合交通网络中出行者的交通选择行为(包括交通方式选择和路径选择);从交通需求的角度出发,基于BPR公式构造了城市混合交通网络的路段阻抗函数,提出了城市混合交通网络流量分离及分配的变分不等式模型.在此基础上,以城市交通网络系统总阻抗最小为目标,以城市交通管理的政策为手段,采用双层规划方法构造了城市混合交通网络的系统优化模型,并设计了其求解算法.最后通过数值算例,分析了不同交通需求条件下,各种出行方式的流量变化情况以及应采取的系统优化策略.计算结果表明:无论在拥挤条件下还是在非拥挤条件下,优先发展公共交通都是降低网络总费用的有效手段.     

供需不确定条件下的预算-超额用户平衡模型

为更加全面、准确反映随机路网中出行者规避风险的择路行为,以预算-超额行程时间作为出行者选择路径的依据,提出了一种供应及需求不确定条件下同时考虑可靠性和不可靠性的交通分配模型——预算-超额用户平衡模型,推导了需求服从Gamma分布、路段通行能力服从均匀分布条件下预算-超额行程时间的解析表达式,并以此为基础建立起用等价变分不等式表示的平衡模型。利用一个小型测试网络比较了用户平衡模型、基于可靠性的用户平衡模型以及预算-超额用户平衡模型的性能。研究结果表明：提出的模型是有效、可行的;其平衡流量模式不同于用户平衡模型和基于可靠性的用户平衡模型;随着需求水平、可靠度以及路段通行能力退化程度的增加,预算-超额行程时间随之增加。     

基于弹性需求的连续平衡网络设计问题的双层规划模型及其求解算法

在固定需求条件下求解网络设计问题是不全面的，本文采用双层规划模型描述基于弹性需求的连续平衡网络设计问题，设计了基于灵敏度分析法的启发式求解算法，并给出了一个简单的算例。     

基于免疫克隆算法的多枢纽选址与混合网络设计综合优化研究

为了描述多枢纽选址与混合网络设计综合优化问题,引入了双层规划模型建立数学模型.上层模型为多目标规划模型,以最小化网络总阻抗和最小化总投资为目标;下层模型为固定需求的用户平衡配流模型.然后,给出了基于免疫克隆算法的具体求解设计和步骤.接着,给出了算例,在不同决策权重条件下进行求解.算例结果验证了算法的可行性和模型的有效性,同时结果表明在建设枢纽后,当决策偏重于交通网络管理部门时,更倾向于建设新路段以降低网络费用和总费用.     

基于随机用户平衡的混合交通网络流量分离模型

考虑了影响出行者交通选择行为的主要因素(时间、费用、方便性、舒适性等),分析了在多种交通方式(私家车、出租车、公交车、轨道交通以及自行车等)存在条件下城市交通网络中出行者交通选择行为,包括交通方式选择和出行路径选择,并基于随机用户平衡(SUE)理论构造了城市混合交通网络的流量分离和分配综合模型及求解算法。最后通过一个简单算例,得到了当各种影响因素变化时,各种交通方式的流量变化情况。     

随机型用户均衡网络的敏感度分析

在分析随机型用户均衡模型及其优化条件的基础上,充分运用目标函数的一阶、二阶微分信息,从非线性规划理论出发推导出随机型用户均衡模型的敏感度方程.具体推导了均衡状态下路段时间、流量对交通需求、自由旅行时间和路段容量3个输入变量的敏感度方程,并用交通网络要素的选择概率来描述;最后在小型交通网络上,进行了敏感度分析的数值试验.结果表明:敏感度计算可以植入交通网络模型的求解过程,无需增加额外计算工作量,计算方法容易被交通工程师所接受,为研究交通网络的鲁棒性、确定网络的关键要素等提供了有效的解析方法.     

OD需求不确定的离散交通网络设计模型研究

以OD需求不确定性为基本前提,以随机双层规划和均值方差理论为基础,建立OD需求不确定离散交通网络设计的基本模型.根据需求不确定的交通网络设计模型特点,建立基于Monte Carlo模拟和遗传算法的算法,实现了对问题的有效求解.Sioux Falls网络的计算结果表明,本论文的模型和算法可以很好地应用于中等规模网络.     

动态混合行为交通网络平衡的遗传算法求解

采用遗传算法对动态交通网络平衡微分博弈模型进行求解,将动态混合行为交通网络平衡模型构造为一个开环信息结构下N个局中人非合作非零和博弈,并考虑了一个单OD对之间有两个平行弧的简单网络和两类局中人--用户平衡（UE）和古诺-纳升（C-N）--在拥挤现象中的相互作用,针对此简单网络阐明了遗传算法求解模型的具体步骤。遗传算法求解不必要求目标函数连续可微,大大提高了模型的适用性。通过算例对所设计的算法进行了验证,在算例中将Wie BW（1993）的研究中部分参数取值作了修改,使其更加合乎交通实际,并将计算结果与Wie B W（1993）采用最小值原理计算结果进行了对比分析,通过对比分析表明,其计算结果更符合交通实际。     

观测路径出行时间下随机网络交通需求估计

道路网络起讫点（OD）需求是城市决策长期交通规划和短期交通管理中的基础参数,准确的交通需求更是实施交通拥堵控制、限行限速、路径诱导等措施的先决条件。综合运用观测的轨迹已知和未知路径出行时间,建立随机网络交通需求估计双层规划模型。上层广义最小二乘模型最小化历史交通需求与待估交通需求、观测路径出行时间与待估路径出行时间之间的偏差,约束为交通需求、路段流量、路段出行时间与路径出行时间之间的传播关系,通过高斯混合模型（GMM）对其中轨迹未知的观测出行时间依概率聚类。下层为随机网络交通出行均衡模型,分别运用出行时间预算和随机用户均衡处理路网不确定性和出行者感知误差。上、下层之间通过交通需求和OD-路段关联比例进行信息传递。设计迭代算法框架求解双层规划模型,迭代算法包含求解上层模型的最速下降法、求解下层模型的相继平均算法和求解GMM模型的最大期望（EM）算法。通过算例表明轨迹未知的路径出行信息的加入在提升需求估计精度的同时也增大了估计值的方差;设计的迭代算法能够稳定收敛到10^-5的精度;GMM软聚类方法估计的交通需求显著优于硬聚类方法估计的需求值;交通需求值对观测路径出行时间的扰动更加敏感。研究考虑出行者风险态度,通过轨迹信息的重新构建揭示城市交通需求演化规律。     

Short-Term Highway Traffic State Prediction Using Structural State Space Models

This research proposes a short-term highway traffic state prediction method based on a structural state space model, with the intention to provide a robust approach for obtaining accurate forecasts of traffic state under both recurring and non-recurring conditions. True traffic state is decomposed to three components, namely, regular traffic pattern, structural deviation, and random fluctuation. Particularly, the structural deviation term reflects the change of true traffic state from regular (historical) pattern, due to unexpected capacity reduction and/or demand variations. A polynomial trend is adopted to describe the temporal evolution of structural deviations across different time intervals. We derive an analytical form of structural deviations in a single bottleneck case based on cumulative flow count diagrams. The proposed model is incorporated in a Kalman filtering-based algorithmic framework, together with an adaptive scheme for determining the variances of random errors. A set of numerical experiments was conducted on two test beds in the northern Taiwan highway network. Experimental results show that the proposed approach is particularly superior to an ordinary Kalman filtering method presented in the literature under non-recurring conditions, highlighting the advantage of combining both the polynomial trend model and historical pattern into the proposed short-term traffic state prediction approach.     

基于自由流时间的交通拥挤收费费率研究

在分析影响交通拥挤收费费率的交通量大小、道路条件、拥挤持续时间、居民消费心理、排队延误等因素的基础上,给出了拥挤情况下基于自由流时间的广义交通费用函数,根据交通平衡理论,建立了交通拥挤收费的固定需求UE平衡模型,并使用方向搜索法,利用C#和C＋＋编程对模型进行求解,最后通过算例分析,得出结论：对单个路段而言,一味的提高收费费率可以降低其相应的路段拥挤度,而对于整个研究路网而言,一味的提高路段收费费率并不能降低整个路网的拥挤度,可能会引起整个路网更加拥挤,因此,必须制定合理有效的收费费率,才能达到预期的效果。     

交通拥挤的进化动态分析

在对交通拥挤本质进行分析的基础上,认为交通出行是一种衍生需求的博弈过程,并根据进化动态博弈理论,对弹性和非弹性需求条件下的交通出行分别进行了分析,指出在相对于拥挤博弈的可容许动态下,博弈可以收敛于惟一的纳什均衡,并表明在此基础上引入合理的可变价格方案可使这一均衡成为真正有效的纳什均衡,从而实现交通出行的社会最优,相对于基于边际成本的定价方案,这一可变价格方案才真正体现了交通拥挤收费的本来意义。     

交通视频背景估计动态高斯混合模型

为适应交通环境多变情况下实时交通信息动态采集的要求,提出了1种基于单高斯分布假设、图像分块处理、利用帧差法进行样本选取的动态混合模型对交通信息的图像背景进行快速估计,并在实际道路环境下对多种方法进行实验比较,证明该模型有效地削弱了运动物体和噪声对于背景估计的影响,具有较好的正确性和有效性.     

基于 OD 反推的交通需求分析方法研究

对于影响范围较大、道路系统较为复杂的项目的交通需求分析问题,结合T ransCAD软件平台,提出了基于OD反推的交通需求分析方法。以背景交通量作为路段流量,OD反推得到虚拟分区的客流发生、吸引量,继而进行四阶段交通需求预测。相对于传统"手工"分配,在背景交通量基础上叠加流量的方法,文章提出的方法能够有效避免高估干道,低估次要道路拥堵程度的情况,可以细化到支路层面进行分析。      

修正四阶段法在城市交通抗灾规划中的应用

根据地震环境下不同恢复阶段的社会经济活动及交通系统特性,对传统交通预测四阶段法———出行产生、出行分布、方式划分、交通分配的宏观模型进行了修正,讨论了不同模型的参数变化趋势,建议了参数的调整原则及方法,进而以修正四阶段法为基础进行震后交通需求预测。该方法简便易行,预测得到道路通行能力、流量、负荷度和平均运行时间等多个指标,为城市交通系统防灾规划提供决策依据。最后,结合我国东南沿海某城市的工程实践,有针对性的进行了应用和验证。     

基于ADAS联网时空数据的路段交通参数估算模型

交通参数实时获取是道路交通管控的重要基础。针对固定检测器观测范围受限和浮动车数量需求大的问题，研究了1种利用车载ADAS联网数据进行路段交通参数估算的方法。通过分析车载ADAS感知的前向目标参数与交通参数的关系，结合广义交通量定义，并考虑多车道条件下ADAS车辆及其邻近前车的相对运动变化特性，建立了1种非稳态交通条件下的交通参数估算模型。在仿真实验环境下获得定参数据集和验证数据集，完成对模型的参数标定和验证，并探讨时空分辨率和ADAS车辆渗透率对模型估算精度的影响规律。基于实验数据分析，结果表明，时间分辨率降低5 min，所提模型估算误差平均减小3.4%，降低时间分辨率可以提升所提模型的估算精度；空间分辨率降低500 m，流量和密度的估算误差平均减小1.68%，却可能导致速度估算误差平均增加5.19%；ADAS车辆渗透率的增长可以增强估算交通参数和观测交通参数在路段时空区域的契合程度。在ADAS逐渐装车应用的背景下，所提的交通参数估算模型可快速、精准获取路段连续时空范围内的交通量信息。      

基于交通仿真软件的交通组织方案评价研究

结合交通规划软件TransCAD的OD矩阵反推和仿真软件Vissim动态交通分配仿真的技术优势, 提出了一种较实用的交通需求OD推算方法和城市路网动态交通分配仿真技术,建立了城市路网动态交通分配仿真流程,使仿真效果达到了从宏观到微观系统分析路网规划方案以评价路网交通性能与管理效果的目的,并运用该技术方法对重庆市南坪交通枢纽改善工程组织方案进行比选,得出了交通组织方案的优劣.