基于交通环境容量的区域交通动态调控模型

近年来,随着社会经济的发展,交通运输系统已经成为一个主要的空气污染源.为了保护城市空气质量,同时尽量满足居民的出行需求,应该把控制机动车排放和改善道路通行效率结合起来考虑.针对此问题,本文引入交通环境容量和宏观交通基本图,采用多目标规划模型来描述区域机动车排放和路网通行能力之间的关系,并通过动态交通调控机制降低重点区域内的交通排放总量.本文将该调控理论应用于南京某路网的管理过程中,仿真结果显示,交通环境控制效果比较显著,同时道路通行能力也得到一定程度的保证.文中相关的理论与实践,可以为城市区域交通管理和污染控制提供重要参考.     

客运专线旅客列车开行方案的客流分配方法

为了制定合理的列车开行方案，从旅客的出行需求及满意度出发，分析了影响客流分配的主要因素；根据开行方案中列车的运行区段及列车停站情况，构造了列车的运行网络；结合旅客的出行心理，给出了将旅客出行成本折算成旅客满意度的方法．在此基础上，建立了确定裔流分配的多目标线性规划模型，模型体现了旅客对列车选择的主动性．通过研究影响客流分配的相关因素，给出了路网客流的合理分配方法.     

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城市轨道交通网络客流时空分布特征是网络化协同运输组织的基础与核心.本文在系统分析城市轨道交通乘客出行行为的基础上,基于Multi-Agent建模技术,构建了网络客流分布动态仿真模型,应用该模型模拟乘客的网络出行过程,统计分析得到路网的客流分布特征.该模型既能反映乘客网络出行行为全过程,又能满足大规模路网仿真需求.最后,开发了城市轨道交通网络客流仿真系统,通过北京市轨道交通网络的实际数据对模型和算法进行验证.     

基于出行剩余理论的运输方式选择研究

突出强调出行本身具有的独立价值及其特性,创建出行剩余理论,以出行剩余价值最大化为准则揭示出行需求主体选择运输服务方式的机理。将出行价值特性总结为认知性、差异性、时效性,并将出行需求基于时效性分为3类,给出相应出行价值函数。将出行代价的特性总结为时效性、差异性、或然性,并建立出行全过程的成本函数。通过联立出行价值与出行成本函数,构建基于出行剩余价值的运输方式选择模型。通过仿真算例验证模型的适用性,结果显示,该模型有效避免了效用理论在需求异质性、出行价值测度等方面的表述局限,可为旅客出行方式选择研究提供新的研究方向。     

城市路网容量约束下的机动车发展规模研究

研究与一个城市道路网络发展规模相适应的机动车辆拥有规模对解决日益严重的城市交通问题具有重要意义.给出了城市路网容量和路网服务水平的概念,建立了路网容量计算模型,得到城市路网容量约束下的城市机动车发展规模的确定方法,为城市机动车需求管理提供了理论支撑.研究方法在确定2010年、2020年重庆市主城区机动车的合理发展规模中得到应用。     

城市路网容量约束下的机动车发展规模研究

研究与一个城市道路网络发展规模相适应的机动车辆拥有规模对解决日益严重的城市交通问题具有重要意义.给出了城市路网容量和路网服务水平的概念,建立了路网容量计算模型,得到城市路网容量约束下的城市机动车发展规模的确定方法,为城市机动车需求管理提供了理论支撑.研究方法在确定2010年、2020年重庆市主城区机动车的合理发展规模中得到应用。     

城市出行选择行为机理研究

交通诱导管理的效用解析研究由于缺乏对出行者行为研究的理论支撑,研究成果缺乏说服力.而出行行为研究由于涉及多门学科,研究的广度和深度难以控制,因此,许多学者都把研究精力放在了基于活动的出行需求建模的研究上,而忽略对于行为机理的解析.本文在结合前人研究的基础之上,提出了出行行为理论研究的框架体系;并运用管理学、心理学以及行为科学的方法,解析了出行需求产生机理,构建了出行需求产生的概念模型;分析出行决策的思维过程,并把出行决策过程结构化;探索出行者的心理活动及行为偏好.期望本文的研究成果能够成为交通诱导管理效用解析研究的基础理论,并为交通需求管理提供理论支撑.     

非常发性瓶颈区可变限速控制方法

通过分析快速路发生非常发性瓶颈时主线通行效率和安全性特征,结合路网均衡分配方法,研究快速路的可变限速控制方法。首先,分析快速路发生非常发性瓶颈时主线通行效率和安全性特征,利用元胞传输模型(CTM)计算可变限速控制下主线通行效率和安全性指标。其次,以快速路主线、辅路和周边主次干道所组成的路网为研究对象,研究限速控制条件下的路网均衡问题。然后,建立可变限速控制条件下的路网均衡双层规划模型。最后,利用算法求解出模型并进行VISSIM仿真,仿真结果表明,可变限速控制能有效提高快速路主线出行的通行效率和安全性。     

基于Multi-agent协商的出行信息个性化服务策略

为了满足个体出行者的信息服务需求、均衡分配路网系统交通量,采用效用理论和multi-agent建模技术,将驾驶员、信息发布单元以及路网管理者分别作为不同的Agent建立模型,提出了基于multi-agent协商的个性化信息服务策略,期望通过Agent之间的协商实现个体出行者与路网管理者之间的利益均衡.应用Starlogo仿真技术,针对5种路网饱和度和6种服务供应-接受比例组合成的30种服务供给模式,分析了该信息服务策略对出行个体和整体路网的影响.仿真结果表明:协商服务最佳适用路况的流量饱和度为0.95,最佳的服务供应比例为60%.     

道路交通网络脆弱性评估

为了更准确地评估道路交通网络脆弱性,本文在用户出行时间变化与路网出行需求变化的基础上引入出行时间增加率阈值σ以及出行需求惩罚参数ε,并以此构建了路网脆弱性评估模型。该模型通过各路段失效后的用户出行时间损失以及路网出行需求损失,对各路段的脆弱性评估值进行计算,并通过网络服务效率评价指标对路网整体脆弱性进行评估。最后,本文以Dail网络对所构建的脆弱性评估模型进行算例分析,并与未加入σ和ε的传统模型进行对比。分析结果表明该模型可以准确识别路网中的脆弱源,计算结果更符合实际情况。     

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综合评述了活动－出行行为研究方法和存在的问题,引入贝叶斯结构学习和参数估计方法,辅以基于活动的出行行为分析理论、非集计建模方法和SP/RP数据融合方法,提出了基于贝叶斯结构学习和参数估计方法的出行行为与TDM策略互动关系分析方法的框架,探索了改进已有研究方法的途径。研究表明,贝叶斯理论可以将居民的个人属性及隐性非样本信息在出行行为预测中充分表达,并解决MNP等复杂非集计模型的参数标定问题。将贝叶斯理论与已有的出行行为分析方法相结合,可以使出行行为预测更为精确、全面和灵活,从而更加准确地描述活动－出行决策行为与TDM策略的互动响应关系,为制定有效的TDM策略,缓解城市交通供需矛盾提供理论依据。     

基于乘客出行费用最小的公交站距优化模型研究

站距是公交线网设计的一个关键因素。它不仅影响乘客的出行,更影响到整个公共交通的运行。在分析城市公交站点布设模型的基础上,提出了以乘客出行费用最小为目标的公交站距优化模型。     

轨迹数据驱动的单点信号交叉口运行效率评价方法

为解决信号交叉口运行效率评价方法偏理论化、实用性不强等问题,以出租车、公交车、驾图 (车联网)多源GPS轨迹数据为基础,充分利用车辆减速、停车、加速等连续速度变化特征及位置信息,提出交叉口个体车辆排队长度、通行时间、停车次数等交通参数提取技术。基于此,构建以信号交叉口运行指数为一级指标,车辆平均通行时间,第95%分位排队长度,两次停车率为第二级指标的评价指标体系,基于高斯混合聚类模型对综合运行指数进行分级量化,最终确定五级服务水平评价标准。实例表明：采用本文方法能够比较准确地反映不同时段交叉口各转向、进口道及交叉口整体运行水平,最大排队长度与实际相对误差约15%左右,优于仿真结果;除样本不足情形以外,服务水平评价结果比仿真更贴近实际运行情况,验证了本文方法的技术可行性及评价结果的客观真实性。     

基于网络对偶均衡的有边约束的交通流分配模型

利用网络对偶均衡理论,依据“局部近视”用户均衡原则建立了具有一般边约束的网络交通流分配模型. 将交通网络中的流量与行程时间看作一对对偶的变量. 从网络的基本组成元素入手,首先考虑网络节点的流量守恒条件与节点距起点最小行程时间对偶关系,然后考虑路段流量与“局部近视”用户路段行程时间约束条件的对偶关系,最后通过整合上述对偶关系,并增加一般边约束建立了新的交通流分配模型. 分析了模型求解过程中如何体现“优先出牌”与“在途调整弹性”两个择路行为假设. 利用模型求解结果中分起讫点对的路段流量唯一的特点,给出了确定有效路径集的搜索算法. 用算例验证了模型及算法的有效性,并对具有一般边约束的流量分配模型的计算结果从拥挤收费和路段排队延误角度进行了解释.     

基于智能卡数据的轨道与公交复合网络通勤方式选择行为研究

轨道交通网络和常规公交网络作为公共交通系统的主要组成部分，研究乘客在两网复合网络上的方式选择行为有助于提升公共交通系统的协同运营。然而，以往的研究通常只对单个网络出行进行研究，未考虑到出行完整性。针对此不足，基于多源数据融合、轨道与公交网络拓扑融合，提出乘客在公共交通复合网络上的完整出行提取方法；复杂网络中方式选择的本质是路径选择，因此在构建耦合换乘站点的公共交通复合网络基础上，建立5种考虑多种因素组合的多项Logit选择模型，以分析在复合网络中对乘客出行行为影响最显著的因素组合；最后将模型应用于北京市某工作日的公共交通网络及刷卡数据。研究结果表明，基于完整出行的选择模型优于基于出行阶段的选择模型；通勤者在公共交通复合网络上的方式选择行为与考虑在车时间、候车时间、换乘时间、换乘次数的出行总时间及票价因素显著相关，且出行总时间的影响更大；换乘、候车时间对通勤乘客在公共交通复合网络中方式选择的影响较低，通勤者更加偏好出行总时间短的路径。研究结果可为提升轨道与公交的协同程度提供技术支持。     

多约束条件下城市道路环卫车优化配置与路径规划

为有效解决当前城市环卫车调度决策过度依赖人工主观经验造成的车辆配置不合理和作业效率低下问题,本文提出一种多约束条件下的城市道路环卫车优化配置与路径规划方法。通过综合考虑环卫车在现实作业中的作业时限、服务次数、行驶速度和车辆退出节点等多种约束条件,将物理道路网络拓展为时空网络,刻画车辆在路网上的时空运行轨迹,进而将环卫车优化配置与路径规划问题从数学上描述为带多类约束条件的弧路径问题(Arc Routing Problem, ARP)。 在此基础上,构建以车辆配置与出行总成本最小化为目标函数的环卫车优化配置与路径规划模型,并通过设计分支定价算法精确求解模型。将所提方法应用于苏州工业园区19个区域路网的环卫车辆配置与调度管理,从经济成本、作业效率和环保效益这3方面评估所提方法的可行性和有效性。结果表明：本文所提方法能够显著节约环卫运营成本,提升环卫车辆作业效率;同时,可有效降低环卫车辆碳排放量,形成良好的经济和社会效益,为智慧环卫提供了行之有效的新方案。     

城市轨道交通快慢车开行方案双层规划模型

针对城市轨道交通客流时空分布不均衡特征和乘客长距离出行时效需求,并考虑乘客的换乘行为,提出基于双层规划模型的快慢车开行方案优化方法.上层模型以乘客出行时间和列车周转时间最小为目标,考虑快慢车开行比例、线路通过能力等主要约束,构建多交路条件下的快慢车开行方案优化模型;下层模型通过设计换乘网络刻画乘客换乘行为,构建快慢车方案下的客流分配模型.设计粒子群算法求解所建双层规划模型,以广州地铁14号线为案例,验证本文构建模型的有效性和适用性.     

基于动态分流元胞传输模型的城市道路网络韧性评估

为全面评估重大扰动事件下城市道路网络抵御扰动并从扰动中快速恢复的能力，提出以改进元胞传输模型模拟路网流量分布状态，以韧性为测度指标的路网性能评估模型。针对传统元胞传输模型交叉口分流比例恒定的不足，明确考虑扰动事件影响期内因出行者调整路径可能导致的路径流量波动，构建出行决策行为与元胞流量传输的强耦合机制，提出一种新的动态分流元胞传输模型；基于动态分流元胞传输模型获得的路网性能参数，以路网效率为路网基础性能指标，构建反映扰动事件影响期内路网效率累积动态变化的韧性指标；并基于Sioux Falls网络开展算例研究。算例结果表明：相比传统元胞传输模型，提出的动态分流元胞传输模型通过设置交叉口动态分流参数，建立出行决策行为与元胞流量传输的动态耦合关系和路径流量变化与交叉口元胞分流比例的自洽机制，可准确描述路网实际流量分布状态；提出的基于路网效率的韧性指标可全面反映扰动事件发生后路网性能退化到恢复全过程的动态累积性能，直观展示路网抵御扰动并从扰动中恢复的能力，契合韧性内涵；韧性评估中若忽视出行决策行为潜在影响，将获得次优甚至明显偏离实际的方案或结果。     

依赖随机参考点的网络均衡配流模型

所建立模型明确考虑了随机参考点作为累积前景理论(CPT)描述出行者有限理性路径选择行为的补充,将其定义为随机最短行程时间和可接受系数的乘积.假设出行者遵循路径累积前景最大化原则进行路径选择,建立相应的随机均衡条件及等价的不动点模型.然后,给出基于Probit 加载和相继平均法(MSA)的启发式算法,并在小型网络上验证所提出的模型和算法.算例结果表明,依赖随机参考点的交通流模式能够较为真实地再现出行者在路径选择时,同时考虑行程时间均值及随机波动的有限理性行为.对参数进行灵敏度分析,基于CPT得到的路网均衡状态基本上不受行程时间随机波动程度变化的影响,当出行者调整出行时间预算时,均衡状态将随之发生改变.     

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所建立模型明确考虑了随机参考点作为累积前景理论(CPT)描述出行者有限理性路径选择行为的补充,将其定义为随机最短行程时间和可接受系数的乘积。假设出行者遵循路径累积前景最大化原则进行路径选择,建立相应的随机均衡条件及等价的不动点模型。然后,给出基于Probit加载和相继平均法(MSA)的启发式算法,并在小型网络上验证所提出的模型和算法。算例结果表明,依赖随机参考点的交通流模式能够较为真实地再现出行者在路径选择时,同时考虑行程时间均值及随机波动的有限理性行为。对参数进行灵敏度分析,基于CPT得到的路网均衡状态基本上不受行程时间随机波动程度变化的影响,当出行者调整出行时间预算时,均衡状态将随之发生改变。