应急车辆出行前救援路径选择的多目标规划模型

针对城市中应急车辆的救援路径优化问题,分析了基于交通信息中心的应急车辆最优路径的多目标属性,给出了随机网络中各属性的量化计算方法,以最小化出行时间,最大化行程时间可靠度为目标,考虑了通行可靠性、安全性、道路条件限制等因素,建立了应急车辆出行前最优路径选择的多目标规划模型.模型所求得的解是综合最优路径,反映了应急车辆路径选择的目标需求,克服了以往直接等同于图论中最短路径的缺陷,给出了算法,通过算例验证了模型的合理性和有效性.     

面向出行时间可靠性的最优路径规划

目前城市道路交通普遍存在交通拥挤、交通出行困难等问题。尤其是一些大城市,交通拥挤问题已成为制约城市进一步发展的重要问题。因此,提高出行者的出行效率和可靠性对解决交通拥挤问题具有重大意义。城市道路交通网络是一个典型的动态随机网络,网络中弧和节点的耗费是随机的,且随时间变化。其最优路径问题可以转化为图论网络中的最短路径问题。提出一种基于蒙特卡罗模拟和遗传算法的动态随机网络最短路径算法来解决城市道路交通网络的最优路径问题,并提出基于出行时长95%可靠性的最优路径选择方法来保证出行时间的可靠性。实验表明该算法可以很好地解决城市道路交通网络出行时间可靠性的问题,可以很好地运用到交通出行的路径规划中去。     

公路网络可达性研究

可达性是公路网规划方案的重要评价指标之一。由于研究目的、研究范围等不同,国内外在可达性的定义及模型形式等方面存在一定的差异。文章以公路网络的可达性为研究对象,首先剖析了结点的交通需求、结点层次以及驾驶员路径选择行为对可达性的影响,进而对现有可达性模型进行改进,建立了综合考虑结点的交通需求、结点层次以及驾驶员路径选择行为这三个因素,以结点间最短路线长度和最短出行时间以及结点重要度为变量的公路网络可达性模型。     

不同需求影响下的自行车出行路径规划方法

目前已有自行车出行路径规划方法普遍存在需求差异性考虑不足、方案精度较低等问题,无法满足人们逐步严苛的出行需求,根据出行多样化需求(单一需求、复合需求)进行规划方法研究可以拓宽自行车出行路径选择手段.以通勤性出行、事务性出行、休闲性出行作为主要出行目的,通过文献研究、实地调查和因素分析,确认了出行时间、出行安全和出行环境3个方面的需求以及各需求下的影响因素,基于北京市西城区路网基础数据进行数值标定、算法描述等,分别研究了单一需求和复合需求影响下的自行车出行路径规划方法,根据不同出行目的下的需求差异性分别给出推荐路径.考虑到过街影响提高了出行时间需求下的推荐精度,单一影响与复合影响的差异也可以提供更多自行车出行路径的选择方法.      

基于多成本分析的出发时刻选择模型研究

交通问题的解决,应该从需求和供给两方面进行改善。交通需求管理通过改变出行者的出发时刻、出行路径以及出行方式等措施,将高峰期的交通需求从时间和空间2个方面进行分离,从而有效缓解城市交通压力。文中将经济学思想应用于城市道路,从固定使用成本、出行时间成本以及惩罚费用成本3个方面研究了私人小汽车出行的多成本性,通过分析居民出发时刻选择的决策过程,应用随机用户均衡分配和Logit基本理论,建立了适用于一般城市网络的出发时刻选择模型。运用模型进行一个算例分析,从而验证模型的有效性和实用性。     

出行者有限理性条件下混合策略网络均衡模型

将道路交通网络出行时间连续随机分布条件下的出行用户交通出行作为研究对象,结合我国交通信息系统逐步普及的背景,按其所采用出行策略的不同划分出行用户,将出行者有限理性的特点引入到出行者路径效用函数当中,以累积前景理论为基础,建立出行者的路径感知效用函数.结合Wardrop原理和变分不等式思想建立多类型用户的网络均衡模型,通...     

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.      

弹性需求下的组合出行模型与求解算法

研究了弹性需求下的组合出行行为,利用网络均衡理论和超级网络方法,给出了弹性需求下组合方式出行的混合网络均衡条件,提出了与均衡条件等价的变分不等式模型,讨论了模型解的存在性和唯一性。设计了求解模型的算法,并用一个算例分析了模型参数对模型求解结果和算法收敛性能的影响。结果表明:该模型能够有效地描述人们的组合出行行为。这一研究将有助于加深对交通行为的理解,有助于合理规划与布局停车换乘设施以及协调发展多种交通方式。     

基于多级网络的多模式交通配流研究

为解决多模式复合网络的交通配流问题,将复合网络转化为多级网络形式,并提出多级网络客流分配模型、约束条件,以及其求解算法.将多模式复合网络转化为多级网络结构.以三级网络结构为例,网络第一级为带有组合出行的方式选择网络;网络第二级为基于出行逻辑的平面拓展网络;网络第三级为小汽车出行的道路网络.分析多级网络中的路径阻抗,包括线段阻抗与换乘点阻抗,提出以N-L模型解决多级网络流量的分配问题.根据复合网络构建的实际情况,在模型中加入有效路径筛选、有效换乘筛选与典型组合方式筛选等约束条件,以提高模型求解效率.采用连续平均法对多级网络配流模型进行求解.以三模式叠加的复合网络配流为算例,模型迭代7次即达到收敛条件.结果显示,在算例网络中,轨道换乘出行方式具有一定的竞争力,约占总出行量的40%.通过SP调查验证了该结果的可靠性.该方法在考虑了路径选择、换乘点选择、组合交通方式选择的情况下,将客流分配到多模式复合网络中去,弥补了传统四阶段法在多模式交通配流应用中的不足.      

基于交通效率的大城市合理土地利用形态研究

从交通效率的新视角出发,采用总出行时间来衡量土地利用形态的交通效率和宏观可达性。通过把总出行时间分解为组团内部的出行时间与组团之间的出行时间,推导出指标的函数表达式,并建立了一定经济、土地、人口约束下,总出行时间最小的城市土地利用优化模型。结合城市交通规划模型,提出了能体现土地利用与交通系统循环反馈关系的求解方法,从交通效率最大化或局部最大化的角度,对土地利用—交通系统的一体化规划进行了有益的尝试。     

老城区交通微循环的双层规划模型

老城区道路街巷网络密集，利用交通微循环可以缓解交通干道的压力，提高区域路网的承载力和可达性。以干路饱和度和街道级交通指数为优化目标，支路不拥堵为约束条件，构建上层模型，采用用户均衡交通分配与借助Tran CAD求解下层模型，构建老城区交通微循环的双层规划模型，并通过实例说明了模型的建立与求解过程。     

基于低碳理念的公交线网优化模型

为了满足低碳出行的要求,从优化线网的角度建立了基于低碳理念的公交线网双层优化模型。其中,上层模型是一个以乘客总出行时间最短、能源消耗最小、温室气体和污染物排放最少为目标的公交线网优化模型,下层模型是一个改进的Logit路径选择客流分配模型。针对建立的模型,给出了运用遗传算法求解公交线网双层优化模型的方法和步骤。并用算例说明了所建立模型与求解算法的合理性与可行性。     

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。      

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。     

基于可靠度的城市道路网络优化模型与算法

分析了城市道路网络可靠性,并根据城市道路网络可靠性基础理论,提出了基于可靠度的城市道路网络优化方法,将用户平衡模型作为下层模型,以建设投资费用和用户出行费用最小为上层模型目标函数,可靠度作为上层模型约束条件建立双层城市道路网络优化设计模型,并采用遗传算法进行求解。实例表明,该模型对城市道路优化设计有较好效果。     

Bus travel time modelling using GPS probe and smart card data: A probabilistic approach considering link travel time and station dwell time

Abstract

Path travel time estimation for buses is critical to public transit operation and passenger information system. State-of-the-art methods for estimating path travel time are usually focused on single vehicle with a limited number of road segments, thereby neglecting the interaction among multiple buses, boarding behavior, and traffic flow. This study models path travel time for buses considering link travel time and station dwell time. First, we fit link travel time to shifted lognormal distributions as in previous studies. Then, we propose a probabilistic model to capture interactions among buses in the bus bay as a first-in-first-out queue, with every bus sharing the same set of behaviors: queuing to enter the bus bay, loading/unloading passengers, and merging into traffic flow on the main road. Finally, path travel time distribution is estimated by statistically summarizing link travel time distributions and station dwell time distributions. The path travel time of a bus line in Hangzhou is analyzed to validate the effectiveness of the proposed model. Results show that the model-based estimated path travel time distribution resembles the observed distribution well. Based on the calculation of path travel time, link travel time reliability is identified as the main factor affecting path travel time reliability.     

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。     

基于群决策理论和双层规划模型的交通信号控制优化

基于干道延误时间最小和路段行程速度最大的设计理念,利用智能优化算法和群决策理论,建立了一种双层规划模型下的城市干道交通信号控制方法。算法结合了智能优化策略中的遗传算法和丰富的群体专家意见,并采用模糊数的描述方式实现对不同控制目标的分析评价,给出了一套完善的干道交通信号配时优化方案,使交通问题的分析得以更加客观和实际。最后给出一个实际主干道问题的算例分析,运用MATLAB和Visual C++编程计算对控制方案进行模拟。仿真结果表明,这一方法能有效地改善延误和路段行程速度。     

预约出行条件下私家车通勤客流分配方法

预约能调整城市交通的供需关系, 最大化利用交通资源。针对私家车通勤引发的交通拥堵, 研究了预约出行条件下私家车通勤客流分配方法。将车辆分为受控的预约车辆和不受控的非预约车辆, 道路状态分为可预约状态和不可预约状态, 给出了道路状态判别及车辆行程时间计算方法, 构建了城市通勤私家车的预约出行模型。以Nguyen-Dupuis网络作为算例, 从行程时间和预约数量2个方面评价车辆实施预约出行的效果。结果表明: 预约比例由0%提升至100%时, 路径的行程时间降低20%~30%, 平均行程时间从610 s降低至466 s; 当预约比例为30%时能获得全部预约比例的80%收益; 全部车辆均期望参与预约时, 由于预约需求的不均衡仍有2%的车辆预约失败。得出结论, 当预约出行的比例达到30%~40%时, 即可达到缓解拥堵的预期效果。