基于驾驶员路径选择的动态交通仿真模型

描述一个基于路径的动态交通仿真模型(RDTS)，它使用一个微观交通流仿真器结合一个驾驶员路径策划器来实现路网中每辆车从出发地到目的地行程的模拟。应用开发的时间相关最短路模型，驾驶员在向目的地前进途中可以根据交通条件的动态变化而动态地选择和变更路径。RDTS模型采用一个路径选择模型来模拟详细的动态交通分配过程，并且致力于反映路网中个别车辆的行为表现及其相互作用，其中包含车辆生成、路径选择和车辆移动模型，可以很好地应用于驾驶员动态路径诱导领域。     

诱导信息条件下驾驶员路径选择行为研究

驾驶员的路径选择行为是影响交通诱导成效的一个关键因素。建立了诱导信息条件下驾驶员路径选择行为模型,仿真分析了诱导信息和驾驶员的经验对驾驶员路径选择行为、路网交通流分布、系统整体效益的影响。研究结果表明,随着出行次数的增加,2条路径的交通流波动逐步减小,系统总行程时间逐渐减少,逐渐趋于系统均衡。驾驶员的长期经验、诱导信息的长期准确对驾驶员的路径选择行为、系统均衡具有重要影响。     

基于行程质量的随机用户平衡分配模型

提出行程质量的概念以描述出行者在不确定环境下的路径选择准则。将行程质量定义为行程时间和行程时间可靠性的线性加权和,综合了影响路径选择的两个不同的重要因素:行程时间和行程时间可靠性。假定在路段通行能力随机变化的情况下出行者以估计行程质量费用最小作为路径选择的标准,建立了基于行程质量的随机用户平衡分配模型。证明了模型解的等价性和唯一性,给出了求解模型的MSA算法。在一个小型测试网络上的计算结果表明:模型能够反映出行者在随机路网中的路径选择行为。     

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。     

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。     

基于动态行程时间可靠性的单车辆路径选择算法研究

为了提高出行者的路径选择效率,从微观层面对随机动态路网条件下的单车辆路径选择问题进行深入研究。随机动态路网条件下,作为车辆路径构成单元的路段,不同时刻车辆在其上的行程时间具有明显的动态变化特征,若使用传统的最短路算法进行车辆路径选择,将某一时点的路段行程时间作为路段权值不能反映路段行程时间动态变化产生的影响,车辆路径选择结果容易造成误判。为解决此问题,按照集散波理论对于路段车辆运行状态的划分方式,首先以路段下游信号转换时刻目标车辆与排队车流队尾的相对位置关系为切入点,对路段行程时间进行分状态分类随机动态预测,然后建立对应可接受水平下的路段行程时间可靠性计算模型,最终分别针对简单网络和复杂网络的单车辆路径选择问题提出使用行程时间可靠性作为关键控制变量的三阶段车辆路径选择模型和权值异化的Dijkstra车辆路径选择算法。通过案例及对比分析表明,在出行者面临的简单网络中使用行程时间可靠性进行车辆路径选择可纠正仅仅按照单一行程时间进行车辆路径选择造成的选择误判,在复杂网络中使用行程时间可靠性作为路段权值异化的Dijkstra算法可迅速求出最可靠路径,有效解决了随机动态路网环境下的单车辆路径选择问题,是对路径选择问题研究的深入拓展。     

应急条件下区域路网行程时间可靠性研究

为了研究应急条件下的区域路网可靠性,建立绍兴市区域路网Vissim仿真模型并进行校准.提出基于交通仿真和蒙特卡洛方法的应急条件下路段行程时间计算模型并结合实测与仿真数据对模型进行修正,并分析路网拓扑空间关系依次建立应急条件下路径、OD对、路网行程时间可靠性模型.量化分级行程时间可靠性,对绍兴市典型路段和典型区域进行仿真与评价分析.研究结果表明,路网行程时间可靠性随应急事件的降低而降低,当越城区和诸暨市应急事件等级由正常降至一级,路网行程时间可靠性由0.519和0.534降低至0.201和0.173.同等应急条件对同一地区不同区域路网存在差异性影响,同等应急条件下诸暨市的路网行程时间可靠性下降比相对于越城区高4.5% ~9.9%,主要由于其自由式路网交通疏散能力较差且非城区交通管理水平较低.      

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。     

基于元胞自动机的VMS诱导信息系统研究

VMS诱导信息系统的特点是系统的性能高度依赖驾驶员对信息的反应，诱导信息类型一直是研究的重点。已有的研究多侧重于将行程时间作为诱导信息，如当前行程时间、预测行程时间。有学者基于两条等长路径尝试将速度信息作为诱导信息，并对最近驶出车辆的行程时间信息和平均速度信息的诱导效果进行对比，结果表明速度诱导信息效果更好。考虑实际路网中．替换路径长度通常不等，文中以元胞自动机为工具，对发布平均行程时间诱导信息和平均速度诱导信息的效果进行模拟，并对结果进行分析。     

基于累积前景理论的拥挤阈值计算模型

信息诱导是缓解交通拥挤的有效途径,为了描述道路拥挤程度对出行者路径选择决策的影响机理,基于累积前景理论分析了出行者的出行决策过程,分析了出行者拥挤认知模式以及不同出行方式的拥挤信息需求。解析了拥挤阈值的概念,将行程时间作为累积前景理论决策指标建立了拥挤阈值的计算模型,以1个简单路网进行算例分析,模拟驾驶员的拥挤认知及出行活动决策。算例结果揭示了拥挤阈值对路径选择决策行为的影响,同时验证了拥挤阈值是出行者在决策过程中的决策变化分界点。出行时间在拥挤阈值内出行者不改变出行路径;出行时间超过拥挤阈值,出行者将改变出行路径。      

基于双层规划模型的应急救援调度与路径选择集成优化

城市中突发事件发生后,为有效降低财产损失和人员伤亡,减少应急救援在调度和路径选择等环节的响应时间损失,保障应急救援任务顺利完成,需要对各类应急救援交通资源进行合理调度,并在起讫点间根据路网实时交通状态,动态选择行驶路径,减少其路段行程时间。在多目标应急救援调度和最优路径选择目标分析的基础上,提出了一种考虑不同类型应急车辆调度和最优路径选择的双层规划的集成优化模型。在上层模型中,主要考虑应急救援车辆的调度费用成本,通过最小化应急救援车辆的固定成本、容量成本和时间成本,来确定不同类型应急车辆的出救位置和相应出动车辆数;下层模型中,主要考虑应急救援车辆的路径在途行程时间,通过最小化动态路网下应急救援的路段行程时间和信号延误时间来确定救援通过的路径,并根据固定的时间间隔动态更新路网的交通状态,使救援车辆尽可能选择避开交通拥堵的路段行驶,从而更快速到达目的地。案例分析结果表明,基于双层规划的应急车辆调度和路径选择集成模型与仅考虑调度或路径选择的模型相比,总调度成本降低了2.67%,总在途行程时间减少了21.05%,路径选择中能有效降低通过沿线拥堵道路的比例,表明模型具有很好的适用性和实用价值。     

基于多智能体博弈的路径选择策略仿真研究

系统最优与用户最优代表了交通分配中路网管理者与出行者两种不同的利益出发点。在综合考虑两者在路径选择过程中动态交互特点的基础上,引入博弈论的思想协调两者的利益冲突,建立了路网系统管理者与出行者之间的路径选择博弈模型。为验证模型的有效性,结合多智能体技术进行了相应的仿真实验,并利用多智能体仿真软件Starlogo进行模拟。通过对无信息无博弈（随机）出行、用户最优出行、有信息有博弈出行以及系统最优出行等4种不同仿真方案的比较分析,验证了系统与出行个体之间协调的博弈模型性能满足了驾驶员出行需求,提高了路网整体效率,为建立实用的诱导策略提供了参考。     

考虑路段容量降级的均衡流模式研究

为探究降级路网和非降级路网两种情形下交通网络流量的波动情况及演化规律,通过均匀分布来刻画路段容量的随机变化,在此基础上构建降级路网下基于传统路径更新规则的更新模型,该模型利用前一天使用路径的实际出行时间和前一天感知路径出行时间期望值来更新,并通过算例分析依赖参数和容量降级系数对降级路网交通流演化的影响。结果表明,降级路网和非降级路网下交通网络均能演化至稳定状态,但均演化不到随机用户均衡状态;相较于非降级路网,降级路网下交通网络演化至稳定状态所消耗的时间更长。     

基于蚁群优化算法与出租车GPS数据的公众出行路径优化

以出租车GPS采集的浮动车数据为依据,研究出租车驾驶员路径选择的认知及类蚂蚁的行为特征。根据城市道路功能等级与出租车的通行频率等信息素,建立出租车驾驶员路径选择信息素等级路网,并以此作为路网初始信息素,综合考虑路径通行时间、通行距离、路径信息素等级等多个因素,提出了基于蚁群优化算法的公众出行路径规划优化算法。以武汉市路网和浮动车为试验数据,将模型规划的道路与浮动车数据库中的轨迹进行了比较。结果表明:基于蚁群优化算法与出租车GPS数据的公众出行路径同出租车驾驶员选择的出行路径相似度很高,能为公众出行提供出租车驾驶员选择的行车路径。     

出行者对不同交通方式行程时间可靠度和车内拥挤度的感知差异性

为了更科学合理地对配置多模式交通设施资源提供理论依据,利用效用平衡原理与平面设计原则,构建了一种融合多影响因素(费用、行程时间、行程时间可靠度、车内拥挤程度)和多种交通方式(自驾、地铁、停车换乘、公交车)用于分析出行选择行为的SP调查设计方法。采用一对一、面对面调查方法收集有效行为数据,利用离散选择理论定量化分析了各种因素对出行方式选择的影响,探究了多模式交通网络中的方式选择行为,解析了出行者对不同交通方式行程时间可靠度和车内拥挤度的感知差异性。研究结果表明:地铁的可靠度价值比公交车和小汽车的可靠度价值分别高59.8%和32.1%;公交车的车内拥挤度价值比地铁和停车换乘的车内拥挤度价值高26%和84%,表明出行者对不同交通方式行程时间可靠度和车内拥挤存在显著的感知差异性,感知差异性显著影响方式选择模型预测结果而应该在模型中被充分考虑;行程时间可靠度和车内拥挤度显著影响通勤出行者的方式选择;平均时间价值和行程时间可靠度价值分别为49.8,81.97元·h~(-1),出行者愿意增加超过50%的平均出行时间来避免过度的车内拥挤;定量化的支付意愿等结果可用于多模式交通设施的规划设计与评价。     

基于驾驶员行为的交通信息发布方式选择研究

信息技术在交通方面的应用越来越广泛,交通诱导信息的发布可大大提高路网的运营能力,为缓解交通供需矛盾提供了一个有力工具。交通诱导信息作为城市交通流分布的重要影响因素,通过改变驾驶员的出行时间、出行方式和出行路径,使道路上的交通流重新分配。本文以SP调查数据为支撑,从出行行为角度分析交通诱导信息方式对驾驶员出行选择行为的影响。利用非集计模型建立驾驶员选择行为模型,预测分析拥堵状态下,驾驶员对不同交通诱导方式的选择行为,进而有序地引导驾驶员出行选择,以达到缓解交通拥堵的目的。     

基于实时交通信息的行程时间估算及路径选择分析

路段行程时间的估计和预测是诱导系统的关键技术之一。由于路网参数不断变化,路段行程时间的估计必须满足实时性的要求。以城市交通控制系统的基本设施为基础,根据我国城市交通目前的发展状况,分析了影响路段行程时间的各种因素和路段行程时间的组成。利用设置在路段上的车辆自动检测装置搜集到的实时交通流信息,并结合随机服务系统的相关理论建立了城市道路路段行程时间的动态计算模型,提出了一种具有真实最短路径意义的实时动态最短路径选择的方法。     

小型突发事件场景下的应急车辆优先通行策略研究

对于高峰期发生的小型突发事件, 应急车辆优先通行可能对路网造成强负外部性, 同时为保证应急车辆优先通行而采取的信号协调策略可能导致路径选择不可靠。因此, 提出1种基于双层规划模型的应急车辆优先通行策略, 综合考虑应急车辆的时效性以及交通系统的运行效率。路径选择受路径长度等物理条件以及交通状态的影响, 信号控制改变车道通行能力和上下游流量, 进而改变路网状态。以车道组饱和度作为表征路网状态的参数, 并以此联系路径选择与信号控制, 进而构建应急车辆优先通行的双层规划模型。具体地, 上层目标为应急车辆行程时间最短以保证应急车辆出行的时效性, 下层目标为信号控制对交通系统的社会车辆效益最大, 采用改进的前N条最短路径多重标号算法求解。算例结果表明: 相较于传统方案, 应急车辆行程时间增加8.7%, 对社会车辆的延误降低261%, 即应急车辆每降低1%的行程时间以交通系统增加30%的延误为代价。该方案能够以较小的应急车辆延误为代价降低高峰期交通系统较大的延误。      

非均衡网络交通流动态演化规律研究

为描述非均衡网络交通流实际成本-流量状态,考虑置存成本和路段行程时间,建立行程时间动态函数,将其引入用户均衡模型,构建基于出行总成本动态、路径流量动态、路段行程时间动态的交通流演化模型。利用简单网络,采用四阶龙格库塔方法对建立的模型进行数值模拟。动态模型弹性需求下,出行成本调整范围由大到小,趋于平衡值;路径流量迅速增加后,以较小调整范围,趋于平衡值;路段行程时间迅速增加后,逐步趋向于平衡值。固定需求下的出行成本、路径流量、路段行程时间均是反复调整多次后趋近于平衡值,调整范围缩小,次数增加。算例模拟结果表明,模型能够描述网络交通流从一种非均衡状态到另一种非均衡状态的动态调整过程。     

基于多用户类型随机用户平衡的连续网络设计

用多用户类型随机用户平衡描述实际路网中出行者的路径选择行为。根据出行者对路网状况认识的不同程度,将出行者划分为具有相同特性的多个类型。将多用户类型随机用户平衡问题表示为一个无约束极小化问题,并提出了该问题的一种基于路段水平的灵敏度分析方法。建立了多用户类型随机用户平衡条件下的连续网络设计问题的双层规划模型,并给出了基于灵敏度分析的启发式算法。实例的结果表明模型具有一般性和适应性。