Development of a Methodology to Evaluate Projects Using Dynamic Traffic Assignment Models

The identification and selection of performance measures play an important role in any decision making process. Additionally, millions of dollars are spent on appropriate planning and identification of prospective projects for improvements. As a result, current practitioners spend a lot of time and money in prioritizing their limited resources. This research proposes two tasks: 1) estimation of performance measures using a simulation based on dynamic traffic assignment model, and 2) development of a methodology to evaluate multiple projects based on benefit-cost analysis. The model, DynusT, is used for the Las Vegas roadway network during the morning peak time period. A comparative analysis of the results from proposed methodology with existing California Benefit-Cost (Cal-B/C) models is presented. The results indicate that the new methodology provides an accurate benefit-cost ratio of the projects. In addition, it signifies that the existing Cal-B/C models underestimate the benefits associated with the prospective project improvements. The major contribution of this research is the simultaneous estimation of the performance measures and development of a methodology to evaluate multiple projects. This is helpful to decision makers to rank and prioritize future projects in a cost-effective manner. Planning and operational policies for the transportation systems can be developed based on the gained insights from this study.

考虑群体行为异质性的深港跨界口岸交通需求模型

口岸跨界交通是推动对外交流合作、经贸往来的重要支撑,精细化的跨界口岸交通需求分析和预测有助于提升口岸规划和治理水平、完善口岸基础设施服务质量。以深圳和香港地区之间的跨界客流为例,针对多元跨界群体在政策敏感性、目的地选择偏好、口岸选择偏好等方面的异质性,提出总量预测、客流分布、口岸选择“三阶段”跨界口岸交通需求模型框架。在方法上,以引力模型和离散选择模型为基础,充分考虑各类基础数据的现实局限性进行合理建模,使其兼具方法论行为基础和可用性。该模型框架从跨界群体出行行为异质性的角度为跨界口岸交通模型提供新视角,并为其他重大对外基础设施的交通需求建模提供参考。

时变交通拥挤和需求随机的移动设施运营优化

为了优化移动设施(Mobile Facility,MF)的运营,在充分考虑时变交通状况和用户需求随机性的基础上,构建了一个两阶段随机规划模型,以期为决策者提供有力的工具。在第一阶段,模型针对MF的数量、时刻表和路径进行决策;第二阶段则聚焦于用户需求的分配和未满足服务量的确定。在求解此模型的过程中,本研究结合了时间依赖最短路径算法与L-shaped算法。在解决MF的移动路径和用户到达服务点的时间依赖最短路径问题时,将时变路段行驶速度离散化为分段函数,使得路段行驶时间成为连续分段线性函数,并且满足网络先进先出的原则,从而可以修改现有最短路径算法高效求解时间依赖最短路径。在L-shaped算法中,视一阶段模型为主问题,二阶段模型为子问题。首先通过求解主问题获得一阶段的决策变量,然后利用这些变量求解子问题,为主问题生成最优割。通过主、子问题的迭代交互,实现了对模型全局最优解的收敛,同时,通过加入有效不等式,使得算法能够快速收敛。在上海市嘉定区COVID-19核酸检测服务的MF实例中,对所提出的模型和算法进行了实证研究。结果表明:多割L-shaped算法结合有效不等式显著提升求解效率;同时,随着用户需求分布情况数量的增加,完美信息期望值和随机解价值均显著增加,这强调了在决策过程中获取准确信息和考虑时变交通状况与需求随机性的重要性。

慢行交通模型框架研究——以北京东坝北西区为例

针对既有交通模型主要对中长出行距离的机动化出行进行建模,缺乏对慢行交通行为建模,无法满足慢行示范区慢行需求预测。本文梳理了各种慢行交通方式的出行特征,将研究区域划分为低碳示范区内外两类空间单元,低碳示范区内空间单元细分为地块颗粒度,示范区外保持原交通小区颗粒度。基于北京综合交通大调查数据,采用多元回归和重力模型分别构建示范区内外的出行生成和分布模型。依据慢行距离转移曲线确定各慢行方式分担率,再利用logit模型得到剩余方式分担率,根据测试场景下慢行设施设置情况确定路网成本并采用CUBE软件进行示范区内慢行需求交通分配。对北京市东坝北西区远期慢行交通需求进行预测。结果表明,本文构建慢行交通模型框架可对示范区内慢行需求预测,模型结果可支撑区域内慢行设施有无对目的地的可达性分析,助力绿色低碳慢行示范区慢行交通规划建设。

基于灰色关联和重力模型的深港跨界客流预测方法

采用灰色关联法,对深港之间的跨界交通影响因素与客流量的关联大小进行量化计算,经测算,深港两地的人口总量、国内生产总值、旅游收入、进出口贸易总额以及口岸通关能力可作为跨界客流的主要影响因素;基于此,采用广泛应用于城市交通需求预测的重力模型,构建深港跨界客流预测模型,建立跨界客流量与影响因素之间的定量关系;并使用Matlab软件对模型参数进行标定,并将模型预测值和历史实际值进行对比,对模型精度进行检验。结果表明,改进重力模型预测误差可控制在6%以内,模型具有较好的适用性。

融合多源大数据的区域综合交通需求分析与对策

随着城市间联系愈加密切,区域交通需求与日俱增。然而,区域交通出行需求与城市内部出行需求差异显著,现有城市交通调查技术与建模理论难以应用于区域层级,制约了区域交通发展规划与建设。同时,手机信令等多源交通大数据具备刻画交通特征的能力。鉴于此,首先系统分析了区域交通发展现状与既有调查技术手段,并剖析了现阶段区域交通研究面临的主要挑战,包括调查方法局限、调查内容不清晰,模型理论滞后等。然后,提出构建区域交通大数据库、研究融合手机信令数据等多源大数据的区域出行特征提取方法、探索构建区域交通模型并给出模型的基础框架等区域交通发展对策。最后,以成德眉资都市圈为例,利用手机信令数据识别成都市成华区与简阳市雁江区间通勤与非通勤情况下不同出行方式的客流。研究结果表明,目前区域交通客流以非通勤出行客流为主,小汽车仍是区域交通最主要的出行方式,研究揭示了区域交通发展特征和态势。

基于DATA模型的电动汽车充电需求时空演化规律分析

“双碳”目标下,分析电动汽车(EV)交通需求与充电需求的时空分布规律是交通与电力系统协同运行的基础性工作,但现有研究较少能系统阐明私家EV及其充电需求的时空分布机理。文中从交通需求产生的源头出发,首先,分析了多模式交通系统中EV用户的交通行为与充电行为的关联;然后,综合考虑出行者的有限理性决策行为以及出行者之间的异质性,基于可接受规则建立了融合EV的动态活动-出行交通流分配(DATA)模型,刻画EV及其充电需求的时空演化机理;最后,基于route-swapping算法进行算例分析,结果表明所构建的模型能够描述EV及其充电需求的时空分布规律,且充电价格、初始荷电状态与其他出行方式都对充电需求的时空演化规律具有较大影响。

长白山池北区出租车运力预测及管理策略

长白山池北区出租车行业存在运力供应不足和收费不透明等问题,收集池北区经济、人口、交通运输等现状数据,对出租车运力规模进行预测,针对不同情况运用空驶率法和多目标规划模型预测出租车运力需求。该文从运力和管理等方面,提出现实条件下出租车的管理策略。

基于拓扑理论与异常算法的交流充电桩布局选址方法

考虑到传统的充电桩选址方法存在顾客流失量多、温室气体排放量高的问题,提出了基于拓扑理论与异常算法的交流充电桩布局选址方法。在计算电动汽车的充电时长后,结合经济指标计算交流充电桩需求量。采用拓扑理论求解交通分配模型,根据交通分配模型的平凡拓扑结构设计交通分配模型求解算法。利用异常算法计算电动汽车与充电桩的距离,根据充电需求和行驶时间两个关键参数布局路径模块,结合充电桩服务模块拓扑结构设计交流充电桩布局选址模型结构。实验结果表明,该方法不仅可以减少顾客流失量,还可以降低温室气体排放量。

基于供销不平衡模型的园区工人上班拥堵问题研究——以东莞某产业园为例

我国传统工业园和科技园在上下班时间往往面临车流和人流较大的问题,导致园区工人上班时拥堵现象普遍存在。本文以东莞某产业园为研究对象,运用运筹学中的供销不平衡模型对工人的上班路径进行深入研究。通过收集园区宿舍楼和工厂的相关数据,构建运输模型,旨在求解在同一时间段内每栋宿舍到每座工厂的最优上班人数分配方案,以最小化上班周转量之和,从而为制造企业提供科学化通勤建议,缓解园区道路拥堵情况。通过供销不平衡模型的应用,着重解决园区工人上班拥堵问题。通过优化工人的上班路径,提供合理的通勤建议,可以有效减少在上下班高峰期园区交通的拥堵现象,提高工人的上班效率,进而提升生产效率和企业的整体运营效益。本研究的成果将为类似产业园区的交通管理和规划提供有益的借鉴和参考,推动园区交通运行的可持续发展。

手机信令大数据在宏观交通模型中的应用研究

为减少城市交通模型的建模成本、缩短建模周期,有效提高交通模型体系的建模粒度和精度,创新研究基于手机信令大数据的宏观交通模型建设方法。首先,研究手机信令数据处理的算法流程及数据结构定义,提取人口岗位、职住关系和出行OD等指标;其次,研究如何应用手机信令特征结果改进、优化交通模型的算法流程设计和标定方法,包括人口岗位模型、出行分布选择模型、高峰小时模型和对外及过境模型等;最后,以深圳宏观交通模型体系更新与升级为例,探讨了手机信令数据指标的结果及其应用,验证了研究内容的可操作性。

自驾车旅游交通需求的基础研究

为了讨论自驾车旅游引起的交通问题,从旅游交通需求着手,通过分析自驾车旅游需求的构成、特点、出行链的形成,以及不同群体的需求差异,探讨了出行者的经济特征、闲暇时间等影响自驾车旅游交通需求的主要因素,并且在交通调查的基础上建立logit模型,经过初步分析,得到收入是影响出游决策的决定性因素之一.

基于用地和交通特征的停车需求预测模型

为了解决城市停车难问题,对停车需求进行合理预测,考虑目前日益紧张的土地资源和快速增长的交通流量,分析了用地与交通影响预测模型建立的基本原理,采用用地特征函数描述了土地使用性质与停车生成率之间的关系,采用交通影响函数分析了路网流量增长率和停车率对停车需求的影响,在此基础上建立了停车需求预测模型。利用开发的软件系统,根据典型区域的土地资源规划和道路交通调查数据,进行了城市停车需求预测。预测结果表明:随着时间的变化,在各种因素影响下,停车需求近5 a增长较缓慢,而在随后的5 a中停车需求快速增长,且日停车需求量的增长速度明显高于高峰小时的增长速度。

高速公路可变收费标准模型研究

在介绍可变收费的理论基础上,分析影响高速公路可变收费标准制定的主要因素,并讨论不同时段收费费率同交通量的关系。在设定的可变收费方案下,建立了出行者选择的二元logit模型,根据调研样本,采用最小二乘法对模型参数标定并对设定的可变收费方案进行评价,结果证明可变收费能使交通流在各时段合理分布,从而提高了高速公路的服务水平。

诱增交通量理论研究

阐述了诱增交通量的存在性,并通过对诱增交通量产生机理的分析给出了诱增交通量的定义.文章基于新建或改建道路上预测交通量和实际交通量调查数据的比较,给出了诱增交通量存在的直接证据;在分析燃油价格、道路通行能力、出行时间变化及时间价值与诱增交通量关系的基础上,给出了诱增交通量存在的间接证据;然后考察了项目实施前后出行行为反应的变化,对诱增交通量进行了定义.最后给出了关于诱增交通量定量计算的宏观数学模型和微观数学模型.

西方交通需求与土地利用关系相关模型

交通需求与土地利用关系的协调是处理好城市交通体系与空间形态相互关系的重要前提,也是近年来城市研究中的热点内容之一。其中,模型研究又是该领域中的活跃分支。分别从相关模型研究的侧重、模型的研究基础、模型的研究范围和模型建立的理论基础等方面进行概述,认为近年来,随着交叉学科发展与新技术的应用,模型研究向综合化发展,人文主义得到重视,但多数综合模型实证性强,理论性与可移植性尚待加强。

基于活动的出行方式选择模型与交通需求管理策略

应用基于活动的出行需求预测方法研究了长春市实行鼓励公交策略的可行性。通过分析调查数据和总结以往模型,建立了Logistic形式的出行方式选择模型,用长春市居民出行调查数据进行了参数标定和模型验证。应用已建模型初步分析并评价了鼓励公交策略对居民出行方式的影响。结果表明:建立基于活动的方式选择模型预测城市交通方式结构,可以全面有效地进行交通需求管理策略的评价研究,为交通部门制定管理政策提供依据。

大型活动应急疏散交通需求时间加载模型

由于大型活动应急疏散交通需求有明显的时变性特点,需要对应急交通需求分布的时间维度精确刻画,详细分析了场所内部疏散人员进入路网各个阶段的时间分布和场所外部人员疏散时间影响因素,给出了改进的应急交通需求时变曲线函数.以南京奥体中心体育场蔡依林演唱会为例,虚拟大规模爆炸威胁事件,对体育场及其周边区域进行紧急疏散.通过TransCAD仿真分析,预测得到疏散总量、不同交通方式比例和疏散行为反应曲线.

城市交通需求分析方法论的发展

本文评述了城市交通需求分析方法论的发展过程，介绍了四阶段论的几个数学模型和城市交通／土地联合分析的计算机软件，还分析了数学模型在我国城市交通需求分析应用中存在的主要问题。

高速公路可变收费费率模型研究

可变收费是一种在不同时段采取不同收费费率的收费方法,对可变收费理论在高速公路交通需求调控中的应用做了进一步研究;在分析影响高速公路可变收费费率标准的基础上,给出高速公路交通需求模型以及费率同交通量关系模型;根据山东省高速公路调查样本,采用线性回归法对模型进行标定。