基于博弈决策的道路通行费最优定价模型研究

道路通行费定价是一个典型双层博弈问题,上层是主管部门与交通参与者决策互动,收费主体通过改变通行费率,影响出行者出行选择,达到预设目标;下层是出行者之间决策互动,出行者基于出行费率的变化,考虑出行成本和其他出行者决策,选择出行效用最大化方案。基于管理者不同决策目标,将道路管理者和交通出行者看成是非合作静态博弈的双方,考虑不同出行者群体时间价值和出行效用差异性,建立双层规划模型,上层研究道路决策主体的决策问题,下层研究不同时间价值的出行者出行博弈过程和出行行为选择,利用博弈论方法来诠释不同决策目标下的道路最优定价,为城市道路通行费合理制定提供决策参考。基于模型约束条件,先对下层N个局中人的纳什-Wardrop均衡模型求解,再利用图解法进行上层N+1局中人非合作静态Stackelberg博弈模型求解,并构建出行情景验证模型的精确性。结果显示,基于博弈决策的道路通行费最优定价模型,可以有效测算不同通行费率下、不同时间价值参与者博弈过程、决策收益和不同决策目标下的最优通行费率。在构建的出行情景下,道路通行费为4时,出行者出行收益和通行费收入最大;当通行费介于4-5之间,社会剩余最大。出行情景模拟结果验证了模型的精确性和可操作性。     

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。     

道路交通拥挤下的博弈分析

近年来,城市交通供需矛盾日益突出,针对交通供需严重不平衡的现实问题,文章在基于政策性的交通需求管理上,采取了优先发展和经济杠杆两大策略。在优先发展优惠公交的策略中,研究了政府、公交企业及乘车者之间的博弈过程,得出政府的保障管制、公交企业的努力及乘车者的监督参与十分重要。在经济杠杆的策略中,研究了出行者与出行者之间、出行者和交通管理者之间的双重博弈,得出通过对私家车收取适当的交通拥挤费并用来补贴公交,可从交通源上影响出行行为,从而改变交通结构,缓解拥堵。     

基于后悔理论的社交网络分享型交通信息的用户价值研究

以社交网络为平台的交通信息对出行者的决策有重要影响.为了研究社交网络分享型交通信息的用户价值,分析了社交网络中交通信息的产生与传播行为,并从信息行为的角度研究了社交网络中交通信息的特征.基于后悔理论建立了社交网络交通信息的用户价值评估模型,并给出出行者的路径选择效用以及交通信息的更新方法.在此基础上,从交通信息有效性与负效用的角度分析了社交网络交通信息的用户价值特征.基于不同的网络信息传播场景,对其中交通信息的用户价值进行了分析.结果表明,社交网络中的交通信息能够对出行者的决策起到辅助作用,在有效场景中出行者决策的后悔值降低了20%;但用户价值随其在社交网络中的持续传播而降低,且过度传播的交通信息将对出行者决策产生负效应.      

交通信息在出行行为中的影响分析

分析了交通信息对出行者在驾驶员路径选择行为中的作用机理和过程,阐述了之间的相互作用关系,论述了交通信息的效用度和出行者信任度之间的影响并提出相应的定性模型。     

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。      

出行者信息类型偏好对其路径选择行为影响研究

城市交通系统本质上是由大量个体出行行为聚集形成的宏观系统,对于城市交通管理者而言,研究微观个体出行者的自身内在因素以及一些外在因素对其选择行为的影响,是制定相关有效管理措施的前提.通过RP调查方法,获取了城市交通出行者个体属性(性别、年龄和驾龄)、信息类型偏好(描述性信息和规范性信息)以及路径选择偏好(最短路径、可接受路径以及固定路径)数据.基于调查数据,研究构建了城市交通出行者信息类型偏好对其路径选择行为影响的结构方程模型,通过对模型的拟合分析,探讨了城市交通出行者的个体属性及信息类型偏好,对其路径选择偏好的影响.研究发现,城市交通出行者个体属性间的差异,使得他们偏好于不同类型的交通信息,有着不同的路径选择行为;描述性信息能够使得城市交通出行者更加倾向于选择最短出行路径,而规范性信息能够使得城市交通出行者更多地打破其固定路径选择行为;但是在交通信息影响下,仍有部分出行者倾向于选择固定路径,即使该固定路径并非是最优出行路径.文中相关研究结果有助于交通管理者更好地去预测,在交通信息影响下不同类型出行者的路径选择行为变化情况.      

从健康的角度呼吁步行和自行车交通发展

在城市交通资源紧缺、环境污染加重的双重约束下,步行和自行车交通因其占用道路资源少、节能低碳的优点"应运而生",并被赋予更多的现实意义:有利于缓解交通拥堵,解决出行的最后一公里;减少环境污染,实现以人为本发展原则等。然而,步行和自行车交通对人们的贡献远不止这些,研究表明,步行和自行车出行还可降低出行者患某些非感染性疾病的风险,提高运动量、加强身体健康。因此步行和自行车交通不仅绿色环保,更加健康时尚。通过收集、整理步行和自行车交通在改善出行者健康方面的研究发现,呼唤城市交通出行者、管理者、决策者从健康的角度重新认识步行和自行车交通。最后,从规划设计、政策鼓励和理念宣传方面对步行和自行车交通发展提出建议。     

交通预测信息对路网流量演化稳定性影响分析

在逐日动态演化模型框架下,引入了ATIS的一致性交通预测信息,以研究其对个体出行者的路径选择行为作用以及对整体路网交通流动态演化过程的影响。按照对ATIS交通预测信息的使用与否,将路网中的所有出行者划分为两类,在此基础上,构建了一个逐日交通流演化模型,模拟路网中两类出行者的路径选择动态调整过程。对演化模型的不动点及其存在性、唯一性等理论特性进行了研究。同时,通过对模型稳定性条件的分析,证明了一致性交通预测信息增强了路网交通流演化的渐进稳定性。数值试验结果表明:出行者接收交通预测信息时受到的误差影响越小,路网交通流演化过程越容易趋于稳定。研究结果将有助于智能交通系统的优化设计。     

公交站台区域电动自行车与行人通行冲突演化博弈模型

为探究公交站台区域进出站台行人与电动自行车发生冲突时，双方的通行策略选择机制，建立行人与电动自行车通行时间延误模型，分析2类出行者选择是否通行或穿越策略的时间收益，利用复制动态方程刻画2类出行者通行策略的博弈学习行为，建立该区域2类出行者之间的冲突演化博弈模型，结合稳定性分析可以得到该区域2类出行者发生冲突时的稳定通行选择策略。利用桂林市6个公交站台区域的实测数据对演化博弈模型进行实证分析，结果表明:选择“通行”策略的行人群体比例越大，其过街安全感越高；发生冲突时，电动自行车做出决策的时间较行人更短，且2类出行者分别做出“通行”或“穿越”的决策时间短于做出“等待”或“减速”的决策时间，电动自行车平均用时减少约23%，行人平均用时减少约24%。      

交通信息影响下的动态路径选择模型研究

考虑交通信息对出行者选择出行路径的动态影响,建立一种动态路径选择模型。将不同类型的出行者对路段（路径）运行时间的预测看作不同的随机过程,通过对出行路径上节点的到达时间取期望值,利用一阶近似表达式,研究交通信息对出行者的出行路径选择行为的影响。     

私家车出行者交通信息需求研究

交通出行信息对私家车出行者行为选择存在不同程度的影响。通过对大连市私家车出行者交通出行信息使用意向调查,获取私家车出行者交通出行信息选择行为特性数据,引入因子分析方法对交通出行信息内容进行合理分类,建立交通出行信息选择累积Logistic回归模型,对私家车出行者交通出行信息需求进行研究。研究结果表明私家车出行者对交通出行信息内容存在不同程度的需求,其中与个人私家车出行质量相关信息的需求最高,面向私家车出行者的城市交通信息服务系统建设与运营应体现针对性。     

基于ATIS的多用户多准则随机均衡交通配流演化模型

为了刻画实现随机用户均衡态的过程,提出一个考虑多用户参与和多准则决策的随机均衡交通配流演化模型。在模型中,根据时间价值的不同,将出行者分为有限类,每类用户的先进出行者信息系统（ATIS）市场占有率由信息收益确定;出行者依据由出行时间和出行费用线性组合的最小感知阻抗选择出行路径;利用不动点定理分析了模型不动点的存在性。数值试验结果表明：提出的模型能够收敛到不动点,可以模拟网络中ATIS市场占有率和流量的演化过程。     

拥挤收费下基于前景理论的出行者路径选择行为分析

出行者（特指私家车出行者）路径选择行为的研究对于城市的交通管理和交通组织都有着重要的意义,而且随着交通出行费用的不断增加,以及道路拥挤收费政策逐步实施,仅仅考虑距离最短、时间最短来对出行者路径选择行为模型进行研究,往往实用性欠佳。针对以往的研究中考虑因素单一、模型实用性不强这一问题,运用能有效描述出行者不确定性条件下决策行为的前景理论,综合考虑出行者的出行时间、出行费用以及出行者的个人偏好、出行经验等因素,建立一个更为贴合实际的出行者路径选择行为模型。以实际算例的形式对比分析了,不同收费标准对不同出行者人群、不同性质出行的路径选择行为的影响程度。结果表明：与拥挤收费政策实施前相比,收费3元时,高收入水平出行者购物出行时的路径发生变化,而对于通勤出行,当收费大于6元时出行路径才发生变化;对于中低收入水平出行者来说,因为其较高收入者对费用更为敏感,所以拥挤收费政策实施后他们的反应也不尽相同。     

自行车共享下的城市慢行交通出行方式选择的博弈分析

通过分析出行者所选择的出行方式,考虑城市公共自行车与共享单车的各自特点,建立了政府与出行者的动态演化博弈模型,并进行了模型平衡点的计算以及不同参数下演化过程和演化稳定趋势分析.研究结果表明,文章所建立的演化博弈模型存在多个稳定点,其中政府加强自行车管理的策略对出行者出行方式的演化趋势起着促进作用.并找到符合实际情况的稳定状态,即政府加大对共享单车的管理和引导,营建良好的出行环境,出行者会选择共享单车出行.最后根据以上研究结果,提出了以加强对共享单车管理,促进共享单车与公共自行车协同发展为主的相关建议.     

基于博弈论的高速公路网络关键路段识别方法

高速公路网络的关键路段识别对于网络的正常运营及潜在危险的评估具有重要意义。作为交通管理者,需要帮助出行者进行路径的选择策略以尽可能的规避风险并实现出行;而各种潜在威胁,以基于路段失效的策略尽可能地使网络服务能力降低,达到攻击网络的目的。将影响高速公路网络性能的潜在威胁看作网络的攻击者,与交通管理者构成攻防博弈的关系,构建了高速公路网络关键路段识别的攻防博弈模型,实现网络关键路段识别与交通流量分配的同步改善。引入加权熵函数,以表征网络攻击者发出攻击网络的信息的不确定性,结合用户均衡分配方法,提出了该博弈模型的求解算法。黑龙江省高速公路网络的算例结果表明,加权熵函数中的参数θ对关键路段排序结果影响不大,在θ=5时,该方法识别出关键路段排序结果均为路网中的问题路段(事故多发、多雨雪、高流量等),与经验情况及实际情况一致。同时,该方法还能够给出相应的路段流量分配比例,为交通规划与管理提供参考。     

博弈论在道路交通管理中的应用

博弈论是研究理性决策主体的决策行为的理论。道路交通管理过程中存在许多利益相互冲突的行为主体,运用博弈论可以深入分析其行为,为科学管理道路交通提供决策依据。首先建立了交通参与者之间抢行的博弈模型,进行了双方博弈的均衡分析,结论表明:交通处罚与交通安全宣传教育2种管理措施可以促成礼让行为。然后建立了交通管理方-交通参与者博弈模型,分析结论表明,两者的博弈是一个混合战略均衡,管理方的检查行为与参与方的违章行为具有概率依存性。     

基于计划延误成本的出发时间选择模型

出行时间不确定性对出行者造成诸多负面影响,其中之一就是计划延误成本增加.向出行者提供交通信息可减少出行时间不确定性的负面影响,减少计划延误成本.为了估计其负面效应和出行时间信息的价值,研究了一个出行时间不确定性下的出发时间选择模型.假定在不同的出发时间下,出行时间分布的形式不同.模型中出行者可得到交通信息服务系统(A T IS)提供的基于平均出行状况的交通信息或基于当日出行状况的交通信息,同时他对得到的信息有自己的感知值,基于此感知预测出行时间并选择出发时间.用算例反映了出行时间不确定性、不同信息状况和信息预测的质量对出行者广义出行阻抗的影响.结果表明交通信息的收益不应该只表现为传统的出行时间节省,它还能减少约30% ~40% 的计划延误成本.      

基于心理因素的公共交通方式选择行为研究

在传统出行交通方式选择中,出行者会在综合考虑时间、费用、环境及可选交通工具等客观因素后理性地决定自己的出行方式,出行者作为有限理性的主体,其主观的心理因素对出行交通方式选择具有重要影响。文中分析心理因素对出行方式选择的影响,构建心理因素影响下出行方式选择模型,并从心理学的角度对出行交通方式选择中心理过程和个性的关系进行分析,进而指出城市公共交通发展中应注意的问题。     

先进的旅行者信息系统对出行者选择行为的影响研究

目前研究先进的旅行者信息系统对出行者选择行为的影响主要集中在对路径选择行为的影响上,而忽略了对出行者出行终点和交通方式选择的影响。假定路网中的出行者一部分装有信息装置,另一部分没有装信息装置,利用离散选择理论中的层次选择结构模型和交通规划理论中的随机均衡方法,研究了先进的旅行者信息系统对出行者终点选择,方式分担和路径选择行为的综合影响,建立了一个与网络均衡条件等价的数学规划模型,设计了模型的求解算法,并用一算例分析了市场渗透率和信息质量对出行者选择行为的影响。