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。     

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...     

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。     

能力约束下的停车行为模型及其求解算法

建立了能力约束下的旅行选择和停车行为模型,模型同时考虑了出行者对旅行路径和停车设施的选择、道路路段和停车设施的能力约束以及道路网络的需求弹性。构造了数学规划模型,证明在非主动能力约束下,网络均衡条件与该数学规划模型等价;当能力约束为主动约束时,该数学规划模型的解不是网络均衡解,但当对路网的饱和路段和饱和停车设施征收某个附加费用之后,网络均衡解满足能力约束。设计了增广的Lagrangian对偶算法和部分线性化算法来求解该模型,并利用算例来验证模型和算法的效率及评价交通政策的效果。计算结果表明:停车收费、新增停车设施、停车设施与目的地之间的步行距离将显著影响出行者的旅行选择和停车行为。     

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。     

考虑出行者有限理性的日变交通分配模型

现有的日变交通分配模型多数是以路径变量为研究对象,其主要有初始路径流量不唯一和忽略了路径之间的相关性等问题;而以路段为研究对象的日变交通分配模型虽然克服了上述不足,但其有限理性仅体现在出行者对最短路成本的认知上,本质上还是基于确定环境下的客观旅行时间进行决策,无法描述出行者在不确定环境下的风险态度和心理特征。基于此,在累计前景理论的框架下,构建了一个以路段变量为研究对象的日变交通分配模型,该模型克服了路径模型的两大缺陷,能够表征有限理性的出行者在不确定风险环境中的决策行为以及面对风险时的主观心理特征。最后,本研究通过一个算例讨论了有限理性、日变模型演化步长和损失规避系数对流量变化的影响,结果表明出行者的有限理性行为会增加路网上流量的波动性,这说明交通管理者应采用相关技术和方法减少出行者的有限理性行为,以达到减缓流量波动的目的。对于流量逐日演化步长和损失规避系数等参数而言,其取值越大,流量波动性也会相应增加,因此,在交通实践中,有必要对参数进行合理调控,如考虑一定程度的出行习惯,适当增加出行者对交通系统的敏感性等,从而减少旅行成本。     

基于节点承载力的高密度路网诱导路径选择方法

针对高密度路网诱导路径选择问题,基于图论对路网进行结构化选取,构建高密度路网模型。从节点评估的角度出发,提出综合考虑结构属性和交通运行状态属性的节点承载力指标。采用均质性、连通性2个指标评价路网节点结构属性,采用流量裕度、通行效率2个指标评价路网节点交通运行状态属性,提出一种基于TOPSIS算法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,优劣解距离法)的综合评价方法,实现对节点承载力的综合量化。基于节点承载力,构造路段承载力指标,采用重力模型和交通分配的方法将节点间的承载力分配到节点相连构成的路段上,并用路段实际交通条件修正即得到路段承载力。基于节点承载力和路段承载力,提出高密度路网诱导路径的确定方法。为证明本研究提出的高密度路网诱导路径选择方法的有效性,构建一高密度路网结构模型,同时采用本算法和传统Dijkstra算法规划诱导路径。结果表明:Dijkstra算法规划的路径虽为数学意义上的最优路径,但该路径途经低级节点,且需频繁切换道路进行交通转换,不符合驾驶员行车期望;本研究提出的基于节点承载力的高密度路网诱导路径选择方法得出的路径虽比Dijkstra算法稍长,但路径均由高等级节点和道路组成,这样的规划结果更符合实际交通诱导系统需求,更能体现驾驶人员选路偏好。     

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。     

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。     

高速公路事故响应控制模式构建

为优化高速公路发生交通事故后的入口匝道调节率,以达到减缓交通拥挤、降低事故冲击的目的,对高速公路交通事故发生后的车流行为进行了研究,以车流行为改变引起的检测信号为基础,建立了控制所需的行为参数集;利用控制理论,构建了高速公路事故动态随机响应控制模式,并利用卡尔曼滤波和线性二次高斯方法求解,通过实例演算进行评析。研究结果表明:提出的控制模式与无控制和定时控制相比较,对中等流量具有较好的控制效果,对较高流量和较低流量具有一定的控制效果,对较高流量和中等流量下的通过率有一定的改善。该控制模式可运用于高速公路智能控制系统之中,提高事故条件下的道路交通服务水平。     

交通流预测控制的机制与方法

应用预测控制的机理,提出基于可校正交通流预测模型和两级遗传算法以实现交通分配和交通控制相结合的交通流系统计算机控制方法。基于伪给定、预测模型、滚动优化和反馈调节的交通流预测控制系统能够实现有性能保障的交通流系统控制,为交通拥堵预防和拥堵恢复畅通提供全局性的分析和决策支持。该系统通过综合集成应用现代信息处理技术、优化技术、专家系统、交通流及交通控制理论,为交通分配和交通控制的结合提供了工程实现途径。     

路段重要度法进行公路网交通量分配的进一步探讨

针对总量控制法中路段重要度交通分配法存在的缺陷,将节点的交通发生强度及交通吸引强度应用于路段重要度分配模型,从而更加真实地反映了节点的社会经济、土地使用特性对交通分配的影响,使交通分配的精度提高,进一步完善了总量控制法理论。     

Connected variable speed limits control and car-following control with vehicle-infrastructure communication to resolve stop-and-go waves

The vision of intelligent vehicles traveling in road networks has prompted numerous concepts to control future traffic flow, one of which is the in-vehicle actuation of traffic control commands. The key of this concept is using intelligent vehicles as actuators for traffic control systems. Under this concept, we design and test a control system that connects a traffic controller with in-vehicle controllers via vehicle-to-infrastructure communication. The link-level traffic controller regulates traffic speeds through variable speed limits (VSL) gantries to resolve stop-and-go waves, while intelligent vehicles control accelerations through vehicle propulsion and brake systems to optimize their local situations. It is assumed that each intelligent vehicle receives VSL commands from the traffic controller and uses them as variable parameters for the local vehicle controller. Feasibility and effectiveness of the connected control paradigm are tested with simulation on a two-lane freeway stretch with intelligent vehicles randomly distributed among human-driven vehicles. Simulation shows that the connected VSL and vehicle control system improves traffic efficiency and sustainability; that is, total time spent in the network and average fuel consumption rate are reduced compared to (uncontrolled and controlled) scenarios with 100% human drivers and to uncontrolled scenarios with the same intelligent vehicle penetration rates.     

交通管制条件下城市道路网络模型及分配算法研究

城市道路网络模型及其算法是城市道路网络分析和分配的基础。本文首先分析了交通管制条件下原有城市道路网络模型和算法的不足,在此基础上提出一种改进模型和算法,并给出算例。这种改进的模型和算法能较好地满足实际分配的要求,在交通规划、交通管理和交通流模拟中都有着十分广阔的应用前景,且已经被成功地应用于郑州市综合交通规划中。     

相关系数法在通道交通需求预测中的应用

通过改进传统的相关系数法进行通道交通需求预测，分析了交通需求的相关影响因素。由通道的综合发展增长率和交通增长率的相关性及相关系数预测通道交通需求总量，并根据可行路径连接的交通集散点的经济特征和支线里程，探讨了吸引权及采用Logit分配模型预测路径交通流量的方法。结合某通道交通需求预测，对该方法进行实际运用，结果表明了该方法的有效性和合理性。     

基于定向树搜索的博弈配流模型

通过将交通路网中路径搜索的定向式启发策略与深度优先的树搜索算法相结合,提出了一种有效路径的定向树搜索算法。该算法利用节点坐标划定有效搜索区,使搜索范围缩小。在具体的求解过程中一是利用已求出的节点位势确定下一步搜索的邻接节点范围,二是利用一个简单的节点估价函数确定进一步要选择的节点。通过给每一个节点一个搜索标记号来记录搜索树的分杈情况,可以顺利的实现有效路径的连续搜索,并结合博弈理论建立了新的交通流分配模型,给出了博弈配流的步骤。新模型合理反映了交通路网中出行者的出行路径决策行为,提供了唯一的路径流量解,因此便于在交通网络的灵敏度分析和优化设计中应用。最后,用一个简单算例说明了该方法的有效性。     

基于满意控制的动态交通分配模型研究

城市交通意外事件易诱发局部交通路网拥堵,为防止交通状况恶化,需采取相应的交通控制、诱导手段。针对交通意外事件造成城市交通路网运行状态突变的现象,从用户平衡原理出发,提出了基于满意控制理论的动态交通分配模型。该模型不仅考虑了动态交通分配过程中各种常规的要求(目标、约束),还考虑了动态交通分配的易操作性和交通流控制、疏导过程中的安全性。通过该模型可寻找易于求解及实现的满意解,快速、平稳地实现区域内交通流的正常运行。算例表明该模型及其算法能够快速获得满意解,有效地解决交通状况突变情况下的动态交通分配问题。     

动态状态交通分配模型及其运用

静态交通分配模型不能很好地反映实际交通状况,而动态交通分配模型计算复杂、计算量大。本文基于动态用户状态均衡条件下,提出一种动态和静态交通分配的折衷方案———动态状态交通分配模型,给出了该模型计算路段平均队列长度和平均通行时间的公式,以及动态状态交通分配算法;最后给出一个运用于正常工作日动态交通分配的例子进行模型检验及其检验的数值结果。     

基于对策理论的交通流分配新方法

建立基于对策理论的交通流分配模型,并以实例阐述其具体应用方法。本方法由于在分配中考虑了路网状况,因而其分配结果更加符合实际,且能实现全有全无分配与多路径分配的统一。