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。     

基于广义出行费用的城市路网行程时间可靠性

为体现出行者路径选择行为,准确评价路网行程时间可靠性,采用行程时间均值和行程时间均方差的加权和定义广义出行费用,以不同的加权系数反映出行者对待风险的态度。从路段层面定义行程时间可靠性,以广义出行费用最小化为目标构建SUE模型,建立基于广义出行费用的路网行程时间可靠性模型。结合模型特点,给出Monte Carlo仿真和交通规划模型相结合的求解算法。并在一个小型测试路网上进行了验证,结果表明:出行者对待风险的不同态度对行程时间可靠性具有明显的影响,保守型出行者将使路网行程时间可靠性有所提高;所建分配模型能够较真实地反映出行者的路径选择行为,使行程时间可靠性分析更加准确。     

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。     

数量调节用户均衡及OD分解算法

城市居民出行过程中出行者的路径选择行为决定着道路网络交通流的分布模式，深刻影响着城市交通规划和网络设计方案的制定。传统交通分配依据最短路径时间选择出行路径，不能反映路径流量大小对出行者路径选择行为的直接影响。基于此，将出行起讫点间路径时间作为价格信号，路径流量作为数量信号，运用经济学非均衡理论中的价格-数量调节行为原理描述出行者的路径选择行为。在出行市场背景下，定义了数量调节用户均衡，建立了数量调节用户均衡条件和等价的非线性互补问题。运用GAP函数对非线性互补问题进行重新描述，最终建立了求解数量调节用户均衡的数学规划模型。鉴于路径流量不等于该路径中各路段流量之和，数量调节用户均衡问题需使用基于路径的算法求解，开发了基于OD分解的求解算法。OD分解算法与现有的基于路径的算法共享高斯-赛德尔分解方案，迭代过程中算法并不是顺序访问每个OD对，而是通过引入一个自适应方案来确定。针对未满足收敛条件的OD对，该算法将负梯度作为下降方向，运用Armijo类型的线性搜索确定步长，求解单OD子问题。最后分别对一简单网络和真实网络进行测试，计算结果表明：所开发的OD分解算法能将更多的计算成本投放在非均衡的...     

基于安全可靠性的多类用户交通分配模型

为探究出行安全对用户出行选择行为的影响,提出了考虑事故风险成本和旅行时间的多类用户交通分配模型。针对事故发生的随机性特征,定义了路径出行安全可靠性概念,并以此计算用户的事故风险成本预算,体现出行者的安全偏好。基于考虑事故机会和事故风险的基础事故预测模型,针对路段和交叉口的不同特征,分别定义了路段和交叉口的事故风险成本分布。构建的交叉口事故风险成本模型,体现了交叉口不同转向的事故风险成本的差异性。为了求解基于安全可靠性的多类用户交通分配模型,采用路径配流法和相继平均法设计了相应的求解算法,并通过算例分析了模型和算法的有效性。研究结果表明：安全可靠性在用户出行选择中具有重要影响。当在广义出行费用中考虑事故风险成本时,出行者会更多地选择事故风险成本较小的路径;不同风险倾向的用户会有不同的选择特征,保守型出行者倾向于选择路径事故风险成本标准差相对较小的路径,即事故风险成本波动小的路径,而中立型出行者倾向于选择事故风险成本均值相对较低的路径;考虑交叉口的事故风险成本与否会直接影响流量分配结果,即路径交叉口数量和转向的差异性同样会影响出行者的选择。所提出的模型对于客流预测和网络安全评价与管理具有潜在的应用价值。     

考虑燃油消耗的广义用户平衡分配模型

分析了交通分配中考虑燃油消耗的重要性及路段燃油消耗费用与路段流量的关系,将燃油消耗费用考虑到路段阻抗中,建立了相应的广义出行费用函数;假定固定需求情况下出行者以广义出行费用最小作为路径选择的准则,构建了考虑燃油消耗费用的广义用户平衡分配模型(GUE);证明了模型解的等价性和唯一性,给出了求解模型的F-W算法;最后给出一...     

高速公路可变收费货车出行者出行时间选择模型研究

以效用理论为基础,通过意向调查研究了高速公路货车出行者出行选择模型。针对许多高速公路在高峰时段交通量较大,而其他时段交通量较小的现状,在不同时段采用不同的收费标准,分析可变收费实施后不同属性货车出行者出行选择行为,确定影响出行者出行时间选择的模型变量,得到货车出行者在各水平收费标准时的出行时间选择模型。以京沪高速为实例,设计调查问卷,进行意向调查,通过对调查结果进行分析,选择货车所载货物类型、车货重量作为属性变量,建立了该高速公路货车出行者在两种不同方案下的出行时间选择模型并进行了标定。利用模型标定结果可对可变收费方案进行评价,从而优化可变收费方案,提高高速公路的运行效率。     

多用户多准则城市交通网络非稳定均衡分析

为了反映现实中交通出行者实施出行与否的决策过程,通过对实际城市交通网络状态的分析,引入了非稳定均衡网络状态的概念。同时通过对出行者出行选择行为的深入分析,引入了多用户多准则非稳定均衡网络状态的非线性互补问题模型和变分不等式模型,并利用超级网络的概念证明了两者的等价性。新模型能够将出行者的路径选择决策、目的地选择决策、出行方式选择决策以及出行与否决策合理的整合在一起,从而可完整的反映城市交通流的形成模式。给出了求解多用户非稳定均衡态的变分不等式模型的修正投影算法,并通过一个数值例子验证了算法的有效性。结论部分给出了多个可进一步深入研究的方向。     

动态路阻下的出行时间预测和路径选择模型

通过分析原有路径选择模型的不足之处,在考虑路网中路段路阻的动态性和出行者出行路径选择的随机性的基础上,提出了一种出行期望时间预测和动态路径选择模型,并引用一个具体算例来证明该模型的正确性和适用性;同时分别运用最短路径模型和文中所提出的动态路径选择模型进行求解,得到每条路径被选择的概率和最短期望出行时间,结果证明文中模型能计算出出行者期望时间和可能出行路径,比传统模型更加符合现实状况,更能模拟现实生活中出行者的出行行为和路网路阻随时间变化的状态,对出行者的出行决策更具指导价值。     

基于粒子群算法城市道路网络容量最优设置研究

从对道路使用者(出行者)与政府追求不同的目标分析入手,建立上层为交通网络系统社会效益最优化,下层为弹性需求的交通均衡分配的双层规划模型,采用改进粒子群算法求解,研究城市交通网络最佳设置问题。通过实例计算证明其可行性。     

降级路网的认知及交通流平衡分析模型

为定量衡量因路段降级原因导致路网通行能力的丧失量,分析出行者在降级路网中的路径选择行为将导致何种网络交通流平衡状态,通过将降级路网划分为车流外界因素导致路段可通行能力降级和路段上车流量增加导致道路服务水平的下降两种类型,辨别旅行时间长短与旅行时间波动对出行者路径选择行为的影响,推导出同时考虑这两方面因素影响的可变路径旅行时间风险度量;在此基础上建立了降级路网中的交通流平衡分析模型,该模型满足存在性和惟一性,并能正确描述出行者对降级路网结构认知差异性情况下的网络交通流平衡状态。通过实例展示了不同旅行可靠性要求下,出行者对路径旅行时间长短的权衡关系以及整个路网交通流平衡结果。     

运行时间可靠度在单向交通组织中的应用

运用网络可靠性计算的串并联理论,提出了道路网络中节点OD（Origin-Destination）对之间的路径运行时间可靠度计算方法,建立了基于节点OD需求的路网运行时间可靠度计算模型。在节点OD需求已知的情况下,根据交通组织状况,采用动态交通分配和交通仿真方法获得模型参数,计算节点OD对之间分别在双向和单向交通组织条件下的运行时间可靠度,并建立交通组织方案的临界判别条件,作为单向交通组织方案评价和决策的量化指标。     

基于二次函数型路段行程时间模型描述的交通输出流特性

根据动态交通分配模型中广泛使用的路段行程时间与路段车流量具有二次函数关系的模型，在已知路段输入流的条件下，给出了路段输出流的一般表达式和路段行程时间的递归表达式.在路段车流满足先进先出的条件下，结合任意时刻的车流量表达式和线性路段行程时间模型得出输出流与输入流的关系式，导出此时刻的路段车流量表达式，从而给出了更明确的关于路段行程时间的表达式;同时结合道路交通流调查数据，对一些实例进行了数值仿真，所得结果与实际相符.     

包含出入口匝道的高速公路路段行程时间估计方法

针对高速公路路段是否包含出入口匝道的特征,提出了1种行程时间估计改进方法。根据不同类型路段流量变化及影响范围,通过匝道物理位置对传统半距离法中路段行程时间的取值进行优化,获得了适应于匝道引起流量不均衡的行程时间估计方法。以南京机场高速公路为背景,通过Vissim仿真所得地点速度值,结合路段行程时间真实值,检验所提方法的性能。实验结果表明:当路段出入匝道的流量均衡时,所提方法较半距离法的精度提高3.71%,较空间线性插值法精度提高4.59%,当出入匝道的流量相差较大时,所提方法较半距离法的精度提高16.27%,较空间线性插值法精度提高17.29%。结果验证了改进方法较半距离法和空间线性插值法更具优越性。      

信息对出行时间的影响研究

在一个不确定性交通网络上,考虑不同风险厌恶程度出行者的出行时间受交通信息的影响,采用出行时间及对出行时间不确定性的偏爱程度建立期望效用函数,研究信息环境下与非信息环境下的期望出行时间,得到如下结论:(1)信息的提供将减少所有出行者的期望出行时间;(2)在信息环境下,风险厌恶程度高的出行者期望出行时间的减少比风险厌恶程度低的出行者期望出行时间减少更显著。并用算例对模型结论加以验证。     

基于预测型路线行程时间的信号控制相位差优化技术研究

相位差是区域信号协调控制的重要参数,其动态优化直接影响通行能力和路网延误。论文考虑交通流诱导与交通信号控制的协同运作,通过研究车队在停车线车头受阻和车尾受阻的不同等待状态,建立了相位差与诱导参数路段行程时间的相关关系,基于诱导控制协同的动态性考虑,提出基于预测型诱导用行程时间的信号控制相位差优化技术,阐述其优化算法流程。论文利用长春市长春大街含3个交叉口的路线进行算例试验,结果表明利用预测型行程时间优化相位差之后干线总行程时间最高节约12.9%左右,延误减少高达51.3%,达到诱导控制信息共享、协同运作提高路网运行效率的目的。     

基于SB分布的Mixed Logit交通方式分担模型及其验证

研究了SB分布函数的分布特性,发现SB分布比正态分布和对数正态分布能更好地表达单向偏好因子的参数,结合合肥市居民出行调查数据,建立了Logit交通方式分担模型和两种约束条件的SB分布Mixed Logit交通方式分担模型MIXED1和MIXED2,通过对比分析发现MIXED2模型对原始数据解释更合理,且更能体现出行者对出行时间认识上的差异性,文章最后对模型进行了公交出行时间敏感性测试,结果表明实施公交优先后,公交客流转移量主要来源于自行车使用者。基于SB分布Mixed Logit模型不存在Logit模型的IIA缺陷,且能体现出行者对影响因素认识上的差异性,其更适合于交通方式分担建模。     

基于L-偏度和L-峰度的行程时间可变性表征方法

为了定量化测度行程时间可变性右偏且长尾的实证特征，考虑实际观测中可能存在的数据样本量不足和离群值干扰问题，提出基于线性矩的L-偏度和L-峰度用于精确表征行程时间可变性。考虑到线性矩是顺序统计量期望的线性组合，给出了避免遍历所有子样本的线性矩估计方法。根据线性矩概念，探究了L-偏度和L-峰度的数学含义和其表征行程时间可变性的有效性，以及样本L-偏度和L-峰度的计算方法。理论研究发现，在表征范围和样本估计质量方面，相较于传统偏度和峰度，L-偏度和L-峰度对行程时间可变性具有更加优越的表征能力。采用深圳市车牌照识别系统的行程时间数据集进行案例分析，从无偏性、鲁棒性和有效性3个维度证明了L-偏度和L-峰度相较于传统偏度和峰度的优越性。分析结果如下：样本L-偏度和L-峰度在样本量不足时仍然是总体近似的无偏估计，而传统偏度和峰度的系统性误差较大；L-偏度和L-峰度对离群值具有鲁棒性，而传统偏度和峰度对离群值过于敏感；样本L-偏度和L-峰度对总体的估计波动小且精度高，具有良好的估计有效性；L-偏度和L-峰度分别与传统偏度和峰度有较高相关性，但又能够辨识出不同时空下行程时间可变性分布的差异。基于L-偏度和L-峰度所表征的行程时间可变性信息，出行者、规划者和管理者能够更加精准地认知不确定性的路网运行状态，从而做出更合理的行为选择和优化决策。     

最小二乘拟合法确定行程时间

根据数值计算方法的研究成果,提出了一种新的行程时间确定方法——最小二乘拟合法,即利用最小二乘拟合原理,以两调查地点的流量偏差平方和最小为目标来确定两调查地点间的行程时间。利用北京快速路系统调查数据检验了该方法的实际效果,分析了该方法的适用性:该方法适用于交通流比较稳定或者变化比较均匀的状态。最后在综合对比分析各种行程时间调查方法的基础上,对定点调查确定行程时间应采取的方法给出了具体的建议。     

初始条件对驾驶员逐日路径选择行为和网络交通流演化的影响

从查阅到的文献可以看到,在驾驶员逐日路径选择行为及网络交通流演化的研究中,均假定驾驶员第1天对路径的理解行程时间相同,也即初始条件中没有考虑驾驶员的个体差异性。首先,对初始条件和驾驶员逐日路径选择过程建模,在2条平行路径的简单路网中,运用Agent仿真方法模拟了不同初始条件下驾驶员逐日路径选择过程。结果表明：路网达到平衡所需的时间与驾驶员对历史信息的依赖程度显著相关,而与第1天驾驶员对路径行程时间理解的相关差异性不显著;路网平衡和用户平衡的差别与两者均显著相关。虽然在不同情况下路网均能够达到近似的用户平衡状态,但是平衡时驾驶员对2条路径的理解行程时间存在较大差异。