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。     

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。     

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。     

公交专用道优化设计的双层规划模型

为了实现公交专用道科学规划与布局,对城市公交专用道的优化设计问题进行了研究。考虑专用道的规划布局对出行者出行路径选择行为的影响,将该问题抽象成一个双层规划模型进行研究。上层模型以路网系统效益最优为目标进行公交专用道的优化布局;下层模型针对小汽车和公交客流分别建模,在优化后的路网上进行相应的客流分配,其分配结果又会影响专用道的优化设计。然后采用遗传算法对该双层模型求解,并给出了具体求解流程图。最后利用北京市部分区域路网对该方法进行应用。研究结果表明:建立的公交专用道双层优化模型能够在保证交通系统利益最大时实现专用道的优化布局。     

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。     

竞争条件下公共交通最优出行方式选择

多种交通方式共线运行为出行者提供了便利,但也使得出行者面临最优出行方式选择问题。为了在竞争条件下对出行者的出行方式选择进行科学的引导,提高出行者的出行效率并实现交通资源的最优配置,引入固定出行成本和可变出行成本概念,对步行、共享单车、常规公交和轨道交通4类常用出行方式的成本问题进行研究。具体方法为:分别将4类出行方式的成本量化为出行距离的函数,然后分析平均出行成本(即出行效益)随出行距离的变化规律,分别建立了单一方式与多种方式组合联运条件下的最优出行方式优化模型,最后以成都市某轨道交通枢纽周边区域为例对模型进行了验证。实证结果表明:当出行距离增加时,共享单车、常规公交、轨道交通的平均出行成本具有规模效应,即出行距离增加时,其出行单位出行成本降低;在研究区域内,按照出行距离递增的顺序,考虑出行成本因素下出行者最优出行方式依次为步行、共享单车、常规公交、轨道交通;在常规公交最优选择区间,轨道交通平均成本与其差距不大,形成了很大竞争。因此,为了实现资源高效利用,应提高常规公交竞争活力,如提升舒适性,减小发车间隔。     

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。     

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。     

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...     

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%...     

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。     

动态网络交通信号配时模型研究

讨论了均衡网络交通信号醒时问题，提出了一个同时进行动态交通分配和最优信号配时的动态网络交通信号配时多层规划模型。该模型的下层问题是应用最优控制理论建立的动态用户最优模型，能够实时描述出行者对任意给定的信号控制策略的反应。模型的上层问题在考虑出行者路径选择行为的基础上，优化系统运行指标以获得时变的绿信比。     

基于群体公平差异的公交网络双层优化模型

为准确刻画公交网络优化对不同居民群体的公平性影响,建立了考虑不同群体的人均道路占有面积、出行成本差异等因素的公交网络双层优化模型。上层模型以出行成本剥夺系数与道路面积基尼系数最小化为目标,用于求解考虑交通公平约束的公交网络优化方案;下层模型为多模式多用户随机均衡交通分配模型,用于描述上层给出的公交优化方案中不同群体对于不同交通方式的复杂选择行为。采用非劣排序遗传算法-Ⅱ求解模型,并以一个简单网络进行算例分析。结果表明：公交网络优化前,小汽车、公交车与自行车的出行分担率分别为42%,47%,11%;优化后,各出行方式的分担率分别为7%,82%,11%,部分拥有小汽车的高、中收入用户改用公交出行,3类群体的出行成本剥夺系数下降了20.68%,道路面积基尼系数下降了87.76%,低收入群体的交通公平感受与客观资源分配均显著改善。研究结果可为公交网络优化提供理论依据与模型基础,是改善交通规划方案公平性的全新尝试。     

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...     

高速公路可变收费货车出行者出行时间选择模型研究

以效用理论为基础,通过意向调查研究了高速公路货车出行者出行选择模型。针对许多高速公路在高峰时段交通量较大,而其他时段交通量较小的现状,在不同时段采用不同的收费标准,分析可变收费实施后不同属性货车出行者出行选择行为,确定影响出行者出行时间选择的模型变量,得到货车出行者在各水平收费标准时的出行时间选择模型。以京沪高速为实例,设计调查问卷,进行意向调查,通过对调查结果进行分析,选择货车所载货物类型、车货重量作为属性变量,建立了该高速公路货车出行者在两种不同方案下的出行时间选择模型并进行了标定。利用模型标定结果可对可变收费方案进行评价,从而优化可变收费方案,提高高速公路的运行效率。     

基于粒子群算法城市道路网络容量最优设置研究

从对道路使用者(出行者)与政府追求不同的目标分析入手,建立上层为交通网络系统社会效益最优化,下层为弹性需求的交通均衡分配的双层规划模型,采用改进粒子群算法求解,研究城市交通网络最佳设置问题。通过实例计算证明其可行性。     

出行者环保意识对低碳交通政策支持度的影响

为减少汽车尾气污染,政府部门应制定交通政策推动出行者采用低碳出行方式.有效的交通政策需要深入了解影响出行者低碳出行的心理因素.通过实证分析,研究出行者环保态度、环保行为、公交偏好等潜在变量对低碳交通政策支持度的影响.基于结构方程模型(SEM模型)的基本原理,建立模型假设,并通过Mplus进行数据分析.研究发现,环保态度...     

交通信息作用下的活动-出行决策行为研究

从交通信息对出行者出发时刻、出行路径、出行方式选择和日活动安排的影响及其作用机制等方面,评价了以活动理论为基础的各种研究方法和模型系统的优缺点;分析总结了近十几年间交通信息作用下的出行行为研究领域的研究进展;探索了改进信息作用下活动-出行行为预测方法的途径.结果表明:信息在诱导人们出行行为方面既有积极作用,也存在一定局限性,规划管理部门应正确认识和合理利用交通信息.     

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。