基于出行时间预算的多模式多类用户城市交通均衡分析

在道路交通与轨道交通组成的多模式城市交通网络中,考虑路径出行时间的不确定性,对用户的交通模式与路径的选择行为进行分析,建立基于出行时问预算的多模式多类用户均衡交通分配模型,设计基于路径配流的求解算法.研究结果表明:该算法适用于路径费用不具备可加性的交通均衡模型的求解;交通需求、路网降级及用户所需的可靠度水平对交通模式及路径选择均具有显著影响;随着交通需求水平的提高或路网降级加剧,用户选择轨道交通出行的份额增加,且可靠度需求较高的用户选择轨道交通的份额增幅更高.     

随机路网中风险爱好出行者的路径选择分析

为探究随机路网中有风险偏好倾向的驾车出行者的交通路径选择影响及风险倾向与路网路段拥堵之间的关系,结合风险偏好型出行者的等价路段负效用函数与Weibull随机用户均衡建立随机路网Weibull随机用户均衡(SUE)模型,以等价负效用最小化为路径选择准则设计了求解模型的算法.采用测试算例及在广州调查得到的驾车出行者风险倾向系数,分别使用等价路段负效用函数和美国联邦公路局函数作为路段绩效函数进行随机路网Weibull随机用户均衡与Logit随机用户均衡交通分配,并比较分配结果.由算例结果可以发现风险爱好型的路径选择行为会加剧某些路段拥塞.通过算例对文中提出的Weibull-SUE模型进行敏感度分析,结果表明风险偏好系数对于一些路段交通量有显著影响.这一研究将有助于展示现实随机路网中风险爱好出行者的交通流分布形态,加深对交通行为的理解.     

非对称网络容量约束用户均衡交通分配仿真算法

针对非对称网络路段容量约束交通均衡分配模型计算困难,设计了一种带路段容量约束的用户均衡交通分配仿真算法。在算法迭代过程中,将按全有全无法在当前最短路上分配流量与前一轮迭代所得到的流量加权组合,各O-D对的组合系数依Logit模型来确定;并不断自适应调节路段排队延误因子和误差因子来模拟实际路段行驶时间,使路段流量逐步低于路段容量,从而达到广义用户均衡,克服了容量约束均衡分配计算量大及Logit随机分配法要求枚举所有路径的困难。随后证明了算法的收敛性,并对一个小型路网进行了数值试验。     

基于路径长度的Logit型随机用户均衡模型

为了克服传统路径选择模型内在的IID假设,将考虑路径长度的Logit模型(path-sizelogit,PSL)引入随机用户均衡模型,构建了基于PSL的SUE模型.通过数学证明该模型的解与随机用户平衡解的一致性,以及模型解的唯一性.基于PSL的SUE模型考虑了路径长度的因素,从而可部分消除由于传统Logit模型对误差项的IID假设而引起的IIA问题.设计了MSA算法作为模型的求解算法,对比分析了考虑路径长度的Logit型随机用户均衡模型和传统Logit型随机用户均衡模型的分配结果,结果表明,在SUE模型中采用PSL模型能够处理各个路径之间长度的差异性.     

兼顾管理者需求和用户可接受性的交通诱导系统MPC设计

针对交通诱导系统中可变信息标志(VMS)的控制策略设计,该文在宏观Metanet交通流模型的基础上,研究了VMS诱导控制信号对驾驶员路径选择行为的影响,建立了路网诱导控制的状态方程模型。在模型预测控制(MPC)框架下设计了VMS诱导控制策略,以优化路网所有车辆的总旅行时间和VMS切换性能为目标函数,通过对诱导控制变量引入用户可接受约束,有效兼顾了交通管理者对系统最优的控制需求和交通用户对VMS推荐路径的可接受性。最后设计了基于禁忌搜索的双层并行求解算法对MPC诱导策略进行求解,利用并行计算保证MPC控制的实时性要求。仿真结果表明,该文设计的诱导控制策略能缓解路网拥挤,提高路网通行能力,对系统随机扰动具有较好的抗干扰能力。与基于系统最优的诱导策略和基于用户均衡的诱导策略相比,该控制策略不仅能满足管理者的控制需求,而且能均衡路网车流分布,减少交通用户的延误时间,提高用户对交通诱导系统的满意度。     

突发事件交通网络VMS发布点优化

交通事故发生时路段因通行能力下降会产生拥堵,在事故路段上游合理布置可变情报板（Variable Message Sign,VMS）能有效疏导车流。研究了道路网络中VMS发布点的优化模型,分析了VMS在路网诱导中的转移率模型和VMS对于减少拥堵效用的计算方法;建立了路网中VMS发布点的优化模型,通过VMS信息发布点的优化减少出行时间;提出应用离散离子群算法求解优化模型;在虚拟路网中的数值实验表明,模型能有效减少总的出行时间,但是随着VMS数量的增加,出行时间的减少不明显。     

方式划分与路网配流联合模型

利用方式划分和交通分配联合模型将公交OD在轨道交通和普通公交路网形成的广义路网上进行分配.构造了广义旅行费用函数,利用惩罚系数模拟乘客的心理行为,改进了BPR路段经验阻抗函数,对公交的拥挤条件进行描述,讨论乘客平均等车时间.基于广义旅行费用在广义公交路网上提出了满足用户平衡(UE)的方式划分与交通分配的联合模型和多路径增量分配法来近似模拟用户平衡状态的分配算法,提高了分配算法的效率.并给出简单的算例说明该联合模型能够实时地反映公交线路的实际客流量对旅行时间以及公交服务水平的影响.     

基于期望-超额行程时间与有限理性的城市交通分配模型

为完善现有交通分配方法,综合考虑路网与出行者两方面不确定性因素对随机出行行为的影响,建立基于代理的城市路网交通分配模型。首先,采用期望-超额行程时间反映路网行程时间的客观不确定性,并构建通行能力随机退化条件下的出行成本函数。随后,引入出行者对路径成本的感知更新过程,采用有限理性理论描述出行者的主观不确定性,并结合Logit公式确定路径决策算法。接着,采用轮盘赌随机算法生成出行者每日出行选择,完成城市交通分配模型构建。最后,将所建立的模型分别应用于双路径网络、九点网络与Sioux-Falls网络,分析模型优势及参数变化对路网性能的影响。研究结果表明：路网达到稳定所需的天数随路网退化程度、出行者对成本差异的敏感程度和经验学习能力的提高而变长;稳定状态下的路网总成本随路网退化程度、出行者对行程时间可靠度要求的升高而变大;追求个人行程时间的可靠性会导致稳定状态下的路网总成本升高,可靠度越高,所需的缓冲时间越多;路网退化越剧烈,这种“升高”越明显,因为超额时间也在增大;相比于用户均衡(UE)模型、有限理性(BR)模型和期望-超额行程时间(METT)模型,所建模型兼顾主客观不确定性,能有效克服传统...     

基于交叉口多相位信号控制的路网容量

构建了一种用于描述交叉口多相位信号控制路网容量的双层规划模型.其中,下层模型是一个交叉口多相位信号控制路网用户均衡分配模型,用以求解给定信号配时参数和交通需求量下的路段均衡流量,该模型考虑了各相位下的信号延误.上层模型是一个非线性规划模型,模型以路网容量最大为目标,对信号配时参数和O-D需求量进行优化.双层规划模型采用基于灵敏度分析的BLABD算法求解,算法的主要思想是通过差商的方法估计路段均衡流量对设计变量的导数,从而将上层模型中未知路段流量函数展开为一个线性函数.算例分析结果显示,该算法能有效求解多相位信号控制路网容量问题,具有实用价值.     

基于停车换乘随机网络可靠性交通分配模型

针对目前大多数组合方式交通分配模型都没有考虑可靠性因素对出行行为的影响,提出了一个基于可靠性的组合方式交通分配模型.该模型考虑了组合方式出行下路网的随机波动因素,更好地反映了出行者方式、路径选择行为.基于K优路径和连续平均法,设计了模型的求解算法,并以上海北外滩实际路网为例,验证了模型的合理性和算法的有效性.与传统组合方式交通分配模型结果进行对比,分析了停车换乘措施的实施对减少交通拥堵、提高路段可靠性所起的作用,阐明了2种出行方式需求之间的比例与可靠性偏好因子和出行者需求效用因子的三维变化关系.     

多模式下城市交通动态网络分配研究

为描述时变的交通量在道路网是如何分配的,假定在路网随机变化的情况下,出行者以估计广义出行费用最小为路径选择标准,构建多模式下的动态网络分配模型,和与平衡条件等价的变分不等式模型,并给出了求解算法。     

非可加平衡交通分配问题的列生成算法

为求解非可加平衡交通分配问题,基于列生成算法基本框架,采用K最短路算法生成需要的路径,采用幂罚函数法求解平衡路径流问题,提出一种新的算法,并进行数值模拟,将算法用于求解含路径特定行驶费用和路段容量随机降级下的路径行驶预算2类非可加费用情形。结果表明,所提出的算法能有效求解非可加平衡交通分配问题,并获得高精度的满足 Wardrop用户平衡准则的平衡路径流(误差E≤10-9),即对于每一个O D对,流量大于0的路径的行驶费用几乎都相等,且等于最小行驶费用。     

多用户类弹性需求随机用户均衡模型及其求解

随机用户均衡交通分配模型统一了随机分配和Wardrop均衡的概念,可以获得更加符合实际的交通流分配结果.但传统的随机用户均衡模型既没有考虑弹性需求,也没有考虑出行者的社会经济特性.利用路网均衡建模理论构建了多用户类弹性需求随机用户均衡交通分配模型,证明了模型解的等价性和唯一性.基于无环简单路径搜索方法,设计了模型求解算法,并进行了算例计算与分析.     

基于K-短路径的路网关键路段集合的辨识与分析

为了提高高速公路网络化运营监管与公众服务的水平,需要准确可靠地辨识出综合多种因素的关键路段,采用交通分配理论及K-短路径算法研究了路网运行关键路段集的辨识问题。综合考虑路网结构、交通需求影响、出行行为特征等多方面因素,以系统内所有用户的旅行时间为交通网络性能度量指标,建立了路网运行关键路段评价模型;考虑多路段失效的联合效应,提出了路段集的重要度评估模型及其求解算法。该模型相对于传统的结构可靠性模型,考虑了出行者路径选择行为影响和多路段失效的联合效应,更符合路网运行管理的实际需求。研究结果表明:在相同交通需求的OD对之间,结构密度较低的区域,被选中为关键路段集的概率大;合理的K取值得到的关键路段集与全路网分配所得结果相近,可有效提升计算效率;多路段失效情况下,路段的联合效应明显。     

交通生命线系统震后应急调度模型及方法

震后交通应急调度是地震救灾工作中的一个重要环节.对震后交通生命线系统的功能进行分析,将震后道路里程、车辆速度、行程延误、交通负荷度以及路网连通可靠度等因素遴选为震后交通生命线系统的交通阻抗效用指标,提出将这些效用指标转化为一种广义交通阻抗即运输时间的理论方法,考虑到震后应急物资调度是基于时间链的动态过程,假设调度至受灾点的物资是被连续消耗的,进而建立震后多需求点多服务点应急调度的双层决策优化数学模型,给出双层规划问题的动态优化算法,得到最优的应急调度连续可行方案.通过一个仿真算例进行了验证.     

双准则交通分配和方式划分相结合的网络均衡

分析了综合交通体系下不同时间价值的出行者路径和方式的时间、费用交易选择行为.运用了交通方式路径虚拟和对路径费用重新排序的方法,给出了双准则交通分配和方式划分的综合模型、有效路径算法和用户均衡算法.通过计算机模拟的方法,举例分析了交通改进措施和交通政策对交通分配和方式划分的灵敏度.模型可以更加真实地反映出行者在权衡时间价值和费用下的路径和方式选择,并可定量研究交通方式服务水平提高和交通政策对交通方式引导和缓解路段拥挤的作用.     

降级路网组合出行交通流分配模型与算法

研究降级路网条件下的组合出行交通平衡问题。首先,基于出行者对降级路网的不同风险态度,将出行者分为3类:守时型、冒险型和平均型。其次,考虑小汽车出行和小汽车换乘地铁出行2种出行模式,分析降级路网条件下不同用户类的组合出行行为,建立相应的多用户变分不等式交通分配模型,讨论模型解的性质。最后,设计模型的求解算法,并通过算例说明模型和算法的有效性。结果表明:不同出行时间预算的出行者在降级路网中的路径选择行为存在较大差异,路网降级程度对出行者出行选择行为影响显著;随着道路通行能力的降低,出行者更倾向于选择组合出行模式。     

基于服务水平可靠性的连续交通网络设计模型与算法

传统路网设计很少同时考虑交通供需的随机性和服务水平可靠性对交通运行效率的影响,难以获得鲁棒性好、可靠度高的路网设计方案。针对此缺陷,假定路网中的交通需求服从对数正态分布,通过双层规划理论构建了考虑需求随机性及路网可靠性的连续均衡交通网络设计模型;其中上层规划是在满足投资预算的约束条件下使得系统期望的总阻抗最小,下层规划通过用户均衡交通分配模型来刻画出行者的路径选择行为。根据模型特点,设计了一种带罚函数的、基于蒙特卡洛仿真的多种群遗传求解算法;并用算例验证模型和算法的有效性。结果表明该模型能较好地解决交通供需的随机性和服务水平可靠性对交通运行效率的要求。     

基于分层Logit的多方式随机用户均衡分配模型

为了完善现有的交通分配模型,综合考虑出行者的方式选择与路径选择行为,建立了基于分层Logit的多方式随机用户均衡分配模型。首先,在多方式交通网络中,根据出行者出行决策的2个步骤,即首先选择合适的交通出行方式、然后选择该方式交通网络中的出行路径,采用分层Logit模型描述出行者的交通方式和路径联合选择行为。在建立的分层Logit模型中,出行效用与流量分布相互制约,出行效用受路网流量影响,而路网流量由效用所决定,最终要达到平衡。接着,构造了一个数学规划模型来求平衡解,证明数学规划模型的最优解与分层Logit模型的流量解等价,并进一步证明等价数学规划模型的目标函数是凸的,而约束集也是凸的,因此等价数学规划模型是一个凸规划问题,模型的解是唯一的。随后,给出了求解提出的基于分层Logit的多方式随机用户均衡分配模型改进的方向搜索算法步骤。最后,以含公交车和小汽车2种方式的方格形路网为算例,分析公交票价、出行者的时间价值和分层Logit模型的层间比例参数的变化对交通分配结果的影响。结果表明:公交车票价对流量分配的影响不大;公交需求量随出行者时间价值的增加而下降;当出行者的时间价值较低时,公交需求量随分层Logit模型的层间比例参数增加而增加,当出行者的时间价值较高时,公交需求量随分层Logit模型的层间比例参数的增加而减小。     

VMS影响下快速路驾驶员路径选择行为分析

可变情报板(Variable Message Signs,VMS)已成为城市快速路上驾驶员获得实时交通信息的一个重要手段。为了深入了解VMS对快速路驾驶员路径选择行为的影响,结合车牌识别数据进行了相关分析。研究结果表明,快速路驾驶员路径选择行为与VMS实时诱导之间存在明显的反馈调节关联,而且VMS路径选择行为的影响效果十分显著,可以一定程度上优化快速路网的交通流分配。