考虑多目标的城市停车换乘选址优化模型及算法

停车换乘选址问题是城市交通网络设计研究的重点领域,已有研究的优化目标多集中在系统总费用方面,而对交通可持续发展方面考虑不足。为此,提出综合考虑多方面目标的停车换乘设施选址优化模型及其求解算法。首先,基于超网络理论,提出多方式城市交通系统的超网络模型并定义O-D (Origin-destination)间的超路径、有效超路径及子路径,结合出行者出行过程及交通网络拥挤特征,给出超路径费用的数学表达;其次,基于多方式交通网络随机均衡配流结果,构建交通总阻抗、污染物排放量以及交通系统公平性等系统优化指标的计算模型,并建立用以描述停车换乘设施选址问题的多目标优化模型;进而,以多目标系统优化模型为上层问题,以超网络下满足Logit分配的多方式交通网络配流模型为下层问题,构建描述城市多方式交通系统停车换乘设施选址问题的双层规划模型,并基于模型特征,结合“记录-搜索”思想设计非支配排序遗传算法进行求解;最后,基于Sioux Falls网络设计算例。研究结果表明：算法能够在有限的步骤内搜索到90%以上的Pareto最优解;平均而言,停车换乘措施使得交通总阻抗减小了0.31%,污染物排放量减少了7.32%...     

基于时刻表的公交网络随机用户均衡配流算法研究

提高公共交通规划管理及信息化水平,需要制定科学的公交规划管理策略,公交客流分配是公交规划与管理的核心内容之一。为促进公交配流理论研究,提高公交客流分配结果科学性,分析了国内外公交配流研究现状,对于城市广义公交网络,结合公交时刻表,定义了公交连接、连接片段以及吸引连接集合,建立了容量限制下基于时刻表的公交网络随机用户均衡配流算法（VRT-SUE）,对算法原理和求解步骤进行了探讨。构建实例公交网络进行分析测试,配流结果显示该模型能够很好的反映出出发时间、到达时间、换乘次数及费用等对乘客公交出行的影响,算法是合理和有效的。     

城市道路交通网络系统容量评估模型

以出行者出行行为选择为基础,以最大化网络容量为目标,建立了城市道路交通网络容量双层规划评估模型。其中下层引入停车路段（搜索停车设施所行驶的路段）和步行路段,把停车设施转化为道路路段,以出行分布、方式分担和均衡配流组合模型来反映出行者出行目的地、出行方式服从多项式Logit和出行路径服从用户均衡原则的出行选择行为;上层以网络储备容量最大化为目标,考虑网络的路段通行能力、外部环境以及服务水平要求等约束条件下的最大流量问题。最后给出了相应的启发式求解算法。研究结果表明：该模型和算法有效且易于操作。     

城市混合交通网络系统优化模型及其算法

针对中国城市混合交通网络的特点,考虑影响出行者交通选择的主要因素,分析了城市混合交通网络中出行者的交通选择行为(包括交通方式选择和路径选择);从交通需求的角度出发,基于BPR公式构造了城市混合交通网络的路段阻抗函数,提出了城市混合交通网络流量分离及分配的变分不等式模型.在此基础上,以城市交通网络系统总阻抗最小为目标,以城市交通管理的政策为手段,采用双层规划方法构造了城市混合交通网络的系统优化模型,并设计了其求解算法.最后通过数值算例,分析了不同交通需求条件下,各种出行方式的流量变化情况以及应采取的系统优化策略.计算结果表明:无论在拥挤条件下还是在非拥挤条件下,优先发展公共交通都是降低网络总费用的有效手段.     

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。     

基于网络均衡的运输通道客流分配模型

根据各运输方式的经济技术特征,构建了运输通道的时空运营网络来描述各运输方式的竞争性。认为旅客的时间价值(VOT)服从某种分布,旅客的广义出行费用取决于票价和时间两个参数。运用城市交通分配网络均衡思想,提出基于网络的区域运输通道多交通模式客流分配模型,建立了用户最优和系统最优两个目标函数,并给出了模型的求解方法。用一数值示例验证了模型的有效性。     

基于K最短路的流量分配算法研究

结合国内城市轨道交通无缝换乘的运营特点,充分考虑影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素及轨道交通网络的特有属性,用运行时间、换乘时间、拥挤附加时间构造城市轨道交通网络广义费用函数,分析乘客在城市轨道交通网络中的路径选择行为;在此基础上,基于图的理论和随机用户平衡原则提出城市轨道交通网络客流分配数学优化模型,设计基于费用约束的K最短路算法进行求解,得出更符合实际的有效路径集合,并通过一组数据对模型和算法进行了验证。     

拥挤道路收费与停车收费组合优化模型研究

道路拥挤收费和停车收费是交通需求管理中的两大有效手段,合理地实施收费可以达到缓解交通拥挤的目的.文中针对交通网络中私家车用户可以在任意公交站点处发生换乘这一广泛情形,讨论了弹性需求下的路段拥挤收费和停车收费组合优化策略,并给出基于混沌优化方法的启发式算法求解所建立的双层规划模型.结果表明,所建模型有助于个体出行方式和出行路径的决策,且组合收费在使得公众易于接受实施拥挤收费政策的同时,也可以吸引更多出行者选择换乘公共交通方式,这将有利于减轻交通拥挤程度和环境压力.     

时变网络下轨道交通出行路径动态选择模型——以武汉市为例

轨道乘客出行路径选择模型在轨道站台设计、线网规划、运营管理等领域应用广泛.为解决传统换乘路径分配方法在考虑乘客出行自主性方面及在应对供需动态演化方面存在不足的问题,提出一种基于时变网络载体的轨道交通出行路径动态选择模型,可用于真实模拟不同时段的客运强度与设施服务对路径选择的影响.并结合全网乘客进出站信息、轨道运行时刻表、人工调查、静态线网结构等数据,分析个体出行与网络整体满载情况的相关性.在此基础上,将基于站点的轨道网络简化为基于换乘区间的拓扑结构,并结合客流指标获取算法,进行武汉市轨道乘客出行特征仿真测试.实验结果表明,该模型强调网络环境的时效差异,能够更加精细、完备地模拟出行偏好,模型具有普适性,并具有与轨道交通规划、土地利用规划等专项规划相结合的潜力.      

基于排队网络均衡条件的最优信号设置

提出了交通网络中交通分配和信号配时的双层规划组合模型,下层表示具有排队约束的Wardrop均衡模型用于预测驾驶员对信号控制模式的响应,上层用于确定最优信号控制以使网络中总的出行时间最少,并利用灵敏度分析法对该模型进行了求解。     

Robust traffic assignment model: Formulation,solution algorithms and empirical application

ABSTRACT

The deterministic traffic assignment problem based on Wardrop's first criterion of traffic network utilization has been widely studied in the literature. However, the assumption of deterministic travel times in these models is restrictive, given the large degree of uncertainty prevalent in urban transportation networks. In this context, this paper proposes a robust traffic assignment model that generalizes Wardrop's principle of traffic network equilibrium to networks with stochastic and correlated link travel times and incorporates the aversion of commuters to unreliable routes.

The user response to travel time uncertainty is modeled using the robust cost (RC) measure (defined as a weighted combination of the mean and standard deviation of path travel time) and the corresponding robust user equilibrium (UE) conditions are defined. The robust traffic assignment problem (RTAP) is subsequently formulated as a Variational Inequality problem. To solve the RTAP, a Gradient Projection algorithm is proposed, which involves solving a series of minimum RC path sub-problems that are theoretically and practically harder than deterministic shortest path problems. In addition, an origin-based heuristic is proposed to enhance computational performance on large networks. Numerical experiments examine the computational performance and convergence characteristics of the exact algorithm and establish the accuracy and efficiency of the origin-based heuristic on various real-world networks. Finally, the proposed RTA model is applied to the Chennai road network using empirical data, and its benefits as a normative benchmark are quantified through comparisons against the standard UE and System Optimum (SO) models.     

通行能力约束下的弹性需求交通投影动态演化模型

利用投影动态系统理论建立了具有路段通行能力约束的弹性需求交通网络动态演化模型.通过分析节点路段处交通流量与出行阻抗关系,揭示了出行者在网络局部对出行路线进行调整的决策过程,并分别建立了有通行能力约束的路段流量更新方程和弹性交通需求下的节点最短行程时间估计方程.通过在整个网络上整合上述两类方程,得到最终的交通网络投影动态...     

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...     

快速公交路径优化设计模型及算法研究

分析了当前大城市多模式公交网络结构,构建了多模式公交超级网络;研究了公交出行者的策略选择行为,在考虑行程时间可靠性、座位期望以及诸多延误因子的基础上改进了策略阻抗模型;提出了BRT网络设计的双层规划模型:下层模型以改进策略阻抗模型为前提,进行了多模式公交网络平衡配流,上层模型旨在优化BRT的线路走向和布局;基于遗传算法和粒子群优化,设计了求解该双层规划模型的混合启发式算法,并用一个简单算例验证了本研究中模型与算法的可行性,提出了BRT线网优化设计的建议。     

基于社会互动视角的出行方式选择行为机理分析

回顾以往的交通行为分析模型,多半隐含片面假设:个体决策是独立于他人行为的.因此,在分析社会互动作用较大的交通行为时,无法准确地反映出交通的宏观态势.有鉴于此,将"出行方式选择"视为一种集体行为,在考虑社会互动效应的前提下,分析出行方式选择行为的均衡转移状态.将停车收费水平视为政策干预变量,利用出行方式选择行为阈值模型对消除劣势均衡(私家车无节制出行)的政策干预阈值进行定量估计.研究结果表明,停车收费水平提高至每次15元以上,将使集体行为达到均衡转移阈值,导致公共交通出行的比例由现状的19.3%提升到约72.3%.      

路段最大加载饱和度及其相应行程时间

探讨了城市路网交通分配预测结果中，路段饱和度过大的原因，推导了路段最大加载饱和度、行程时间和行程车速的理论计算公式。结合实例探讨了最大加载饱和度和行程车速一般性数值。有关研究可供确定时间阻抗函数时参考。     

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。     

一种多模式下考虑排放的交通分配模型及其算法研究

讨论了一类考虑排放的、非可加路径费用下的交通分配问题.在Venigalla等人研究的基础上,进一步完善了考虑不同发动机启动模式下考虑排放的交通分配模型,并采用一种基于路径的、非集计的单纯分解算法求解,然后应用到一个网络实例中进行了数值验证.数值计算结果表明,在求最优解的迭代过程中,基于非集计的单纯分解算法比基于F-W算法的收敛速度快,适用于求解非可加路径费用的大规模交通分配问题.