An Algorithm for Traffic Equilibrium Flow with Capacity Constraints of Arcs

In the traffic equilibrium problem, we introduce capacity constraints of arcs, extend Beckmann’s formula to include these constraints, and give an algorithm for traffic equilibrium flows with capacity constraints on arcs. Using an example, we illustrate the application of the algorithm and show that Beckmann’s formula is a sufficient condition only, not a necessary condition, for traffic equilibrium with capacity constraints of arcs.

考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略

为了引导电动汽车有序充电,提出了一种考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略。引入交通流理论描述交通路网,建立电动汽车快充负荷时空分布模型;考虑配电网调度和电动汽车快充负荷的弹性需求,构建源-荷互动下的快充电价定价架构,并基于潮流追踪法从时空双维度推导快充电价的计算方法;在此基础上,计及电动汽车负荷弹性响应特性,以提升配电网的负荷均衡性为目标,建立快充电价定价策略,并通过迭代算法求解该定价策略。算例仿真结果表明,所提定价策略能够有效引导电动汽车进行有序快充,激励电动汽车用户与配电网友好互动,提升负荷的时空分布均衡性。

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。

基于合同模式交通分配模型和求解算法

首先,提出了基于合同模式下交叉口的通行权分配问题,根据相邻局中人之间的流量特征和服务水平,建立合同模式的讨价还价模型,并用Nash均衡效用衡量双方谈判的效果。其次,根据有效性和防策略性,证明了局中人价格策略均衡和路网流均衡的条件是所有的旅行者都遵循基于合同模式的路径选择规则,通过路网中局中人之间最终的均衡策略价格,所有的旅行者都按照自己的真实偏好选择报价总和最小的路径,从而实现系统最优和用户最优之间的协调。最后设计了求解合同模式模型的算法,并用一个算例说明了模型和算法的有效性。

交通量观测数据处理的模糊融合算法

交通量数据资料是交通规划的基础,但限于观测手段、观测方式等原因,致使交通量数据不完整、数据失真。针对这些存在的问题,介绍了3路交叉和4路交叉转向交通量的分解方法,提出了路段交通量的模糊融合模型及其求解算法。最后以某简单路网为例对模糊融合模型进行计算,结果证明利用该算法对原始数据进行处理,可以得到完整可靠的交通量数据。该方法借助MATLAB软件求解,简便可行,提高了交通规划工作的效率。

区域交通流特征提取与交通状态评估方法研究

随着城市各种交通控制系统(UTC)的广泛应用,交通控制中心能够采集大量的交通流数据。通过对这些数据的分析来评价区域的交通运行质量和路口状况,从而有助于改进交通控制方案,这是一项新的研究内容。本文通过对区域内路口大量的检测器数据的分析,利用K均值聚类和EM算法相结合的方法,提取出表征路口交通流运行状况的特征向量。然后,给出典型交通区域内路口交通流运行的平衡因子,建立评价区域内路口相似性的相似性矩阵。利用北京市两个典型交通区域的实际交通流数据进行验证,结果表明该评估模型能够很好的反映北京市交通状况,并具有较好的可移植性。

用于求解路径交通流量的改进Frank-Wolfe算法

Frank-Wolfe算法是用于求解交通流量分配问题的经典算法,但该算法是基于路段(Link-Based)的交通流量分配算法,无法用于求解路径交通流量。针对此问题,提出一种用于求解路径交通量的改进Frank-Wolfe算法。通过在Frank-Wolfe原算法中增加求解路径交通流量的计算步骤,根据原算法中"全有全无"加载方法获得的步长,更新源-目的(OD)间所有已配流的路径的交通流量,在原算法迭代计算路段流量的同时,同步计算路径流量。通过算例表明,改进算法是一个有效的算法,在Frank-Wolfe原算法的基础上增加少量的时间和空间成本即可求解路径交通流量,避免穷举交通网络中的所有路径,可以很好地用于用户均衡交通流量分配中。

多车型、多准则、混合策略的网络均衡行为

建立了一个多车型、多准则、混合策略网络均衡行为的变分不等式模型,来预测道路收费和交通信息系统作用下公路交通网络中的流量分布形态.该模型在依据车型和策略对出行用户进行划分的基础上,通过行程费用参数的设置反映不同车型用户在行驶速度、行驶费用、道路收费等方面的差异,通过设置感知行程费用函数反映不同策略出行用户在进行路径选择时优化目标的差异,并提出这种情况下的网络均衡条件.文中还介绍了采用改进连续平均算法进行模型求解的步骤.算例分析表明,该模型可以描述道路收费和交通信息系统对于提高网络效率所发挥的作用,并揭示混合策略网络均衡行为的一些特性.

基于路网子图空间的交通流平衡分析方法

通过定义路网子图空间,提出了基于路网子图空间的Wardrop平衡原理,建立了相应的交通流平衡分析模型,并通过实例阐释了偏态均衡路网交通流的形成机理与演化过程。研究表明:该模型能够很好地解释包括新路开通期的路网交通流、换乘子图空间路网交通流、收费道路偏好子图空间路网交通流等多种情形下由于网络结构被差异性地认知所形成的偏态均衡路网交通流现象,为多标准下交通流的平衡分析建立了新途径;该分析方法有助于道路网络结构设计与道路网络管理方案的优化。

交通流诱导条件下的路网随机平衡双层规划模型

交通流诱导系统的应用,使得传统的路网系统随机用户平衡发生了变化.把交通流诱导系统的效益费用和交通流诱导条件下的随机用户平衡结合起来,以交通流诱导效果和建设费用问题之间的相互关系为基础,寻找交通流诱导系统建设和随机网络平衡的综合优化方案.文章采用双层规划模型描述了系统最优和交通流诱导条件下的随机用户平衡之间的相互作用,并给出了灵敏度分析算法.

ATIS环境下的网络交通流逐日动态演化研究

基于出行者逐日路径选择过程,建立出行者路径选择模型和逐日路径选择学习模型.在2条平行路径的简单路网中进行多次数值实验,结果表明:网络交通流演化是否稳定,以及能否达到随机用户均衡态,与出行者对昨日感知行程时间的依赖程度和先进的出行者信息系统市场占有率两者都有关系.当出行者对昨日实际行程时间完全依赖时,路网系统始终偏离随机用户均衡态;当出行者对昨日感知行程时间完全依赖时,出行者集中选择一条路径,并且网络交通流演化稳定.

拥堵交通网络模型和增强拉格朗日乘子算法

为了更加准确地反映拥堵网络的交通流状态,必须在传统交通网络均衡模型中添加路段容量约束条件,限制路段交通流量的非现实的增长,因此构造了一个容量制约下的均衡交通网络流模型.在拥堵交通网络中,传统的路段特征函数不能反映拥堵的交通特性,修正路段的旅行费用表示为行车时间和因为拥堵而产生的等待延迟的总和,路段容量约束条件的拉格朗日乘子等于该路段的等待延迟.把外惩罚函数和牛顿法相结合构筑成增强拉格朗日乘子算法,用来求解拥堵网络的交通流状态.外惩罚函数通过调整惩罚参数,把容量约束下的网络均衡问题转化成传统网络均衡问题.牛顿法通过移动方向、修正矩阵和移动步长的组合来保证路径或路段交通流量解的可行性,同时获得转化后子问题的最优解.

占道施工影响区车流均衡诱导模型的建立与应用

根据占道施工影响区边界节点OD分布,采用虚拟路径简化交叉口流向,构建了节点间路径行程时间动态可靠度函数;并引入多元Logit概率分布模型,结合剩余通行能力敏感度,建立车流均衡诱导模型;采用该模型计算占道施工影响区路网中各路径的诱导交通量,以实现占道施工影响区路网车流的均衡诱导,重新均衡施工影响区的交通流。对重庆市某施工影响区的案例分析表明,采用车流均衡诱导模型可有效缓解占道施工导致的非均衡交通拥堵问题,提高占道施工影响区的交通运行效率。

交通流问题的有限元分析与模拟(Ⅲ)

将交通流ZhangHM模型和吴正模型改进为包括车道数变化的情况,指出它们与传统的L W理论模型方程的联系和区别,并将Runge Kutta间断Galerkin有限元方法推广应用到这些模型的数值求解.数值模拟包括红绿灯、车道数改变和非平衡状态时的超车行驶等交通流现象.

多用户多准则城市交通网络非稳定均衡分析

为了反映现实中交通出行者实施出行与否的决策过程,通过对实际城市交通网络状态的分析,引入了非稳定均衡网络状态的概念。同时通过对出行者出行选择行为的深入分析,引入了多用户多准则非稳定均衡网络状态的非线性互补问题模型和变分不等式模型,并利用超级网络的概念证明了两者的等价性。新模型能够将出行者的路径选择决策、目的地选择决策、出行方式选择决策以及出行与否决策合理的整合在一起,从而可完整的反映城市交通流的形成模式。给出了求解多用户非稳定均衡态的变分不等式模型的修正投影算法,并通过一个数值例子验证了算法的有效性。结论部分给出了多个可进一步深入研究的方向。

城市轨道交通客流网络分布均衡性评价

复杂网络化运营下的城市轨道交通客流呈现时空分布不均衡特点,为量化表征客流网络分布不均衡程度,应用广义均衡性评价工具Gini系数和Theil指数,以车站客流量和区间断面满载率为评价指标多维度评价客流网络分布状态.以上海轨道交通网络为例,基于洛伦兹曲线求解得到早高峰8:30-8:45、平峰10:45-11:00和晚高峰18:30-18:45这3个时段全网车站客流分布的Gini系数分别为0.527、0.554、0.540.对照评价标准可知,3个时段客流分布均极不均衡;全网区间客流分布的Gini系数分别为0.502、0.366、0.476,表明客流区间分布早高峰极不均衡、平峰相对均衡、晚高峰比较不均衡;基于线路分组的Theil指数求解结果与上述结论一致.最后,分析各线路客流分布不均衡对全网不均衡的贡献率,结果与实际客流分布状态相符,验证了本文方法的可行性与有效性.

城市交通网络非稳定随机均衡分析

阐明了城市交通网络流量均衡的不稳定特征,并提出了非稳定随机均衡分析的概念。通过构建基于路网使用者选择行为判断的超级网络,揭示了基于一般简化网络利用随机用户均衡对非稳定均衡网络状态进行研究的不合理性,并通过增加相对独立的虚拟节点与路段修正了超级网络。基于修正的超级网络对路径选择概率进行分析,构建了基于路段流量加载的不动点流量分配模型。针对该不动点模型给出了相继平均法内嵌基于Monte Carlo模拟的随机加载过程的交通流分配算法,并用算例验证了该算法的有效性。通过比较非稳定均衡与弹性需求下的交通网络用户均衡,说明了非稳定均衡概念在交通网络规划中应用的重要意义。

交通拥挤状态的识别与分析

以交通流理论为基础,用车速和车流密度来描述车流的运行状态。把“密度-速度”曲线图中车速、车流密度、畅行速度三者所围的三角形面积看作的交通拥挤损失量,将交通拥挤度定义为车流运行状态相对于畅行状态时的损失率,推导出拥挤度的计算公式,将该公式作为拥挤度的判定方法。假定道路上的车流服从用户平衡配流原则,则用户平衡状态时的车流运行状态即为拥挤平衡状态。用数值仿真的方法分析拥挤度随车流密度的变化趋势,及拥挤平衡的变化趋势。

基于双层规划的城市公交专用道优化设计

为了提高公交车的服务水平,很多城市开辟了公交专用道,由于公交专用道的设置会降低小汽车的路权,必须从系统整体的角度来设置公交专用道以科学权衡小汽车与公交车的路权分配。文章从城市交通网络的整体出发,以出行者总体出行成本最小为目标,充分考虑出行者的出行选择行为,提出了城市公交专用道优化设计的双层规划模型;结合设置公交专用道的路段上公交车与小汽车的流量特性,提出了基于公交专用道网络的道路阻抗函数,构造双模式交通分配模型;分别使用Frank-Wolfe算法和遗传算法进行下层流量分配和双层规划模型的求解,并运用交通网络进行实例分析,验证了所提模型和算法的有效性。

不同CACC渗透率条件下的混合交通流稳定性分析

未来协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆和传统车辆混合交通流的稳定性决定了CACC技术对交通拥堵、能耗排放的改善程度.鉴于此,研究不同CACC渗透率时这种混合交通流的稳定性.应用基于轨迹数据标定的IDM(Intelligent Driver Model,IDM)模型和由加州伯克利PATH实验室实车测试验证的CACC模型分别作为传统车辆跟驰模型和CACC车辆跟驰模型.依据传统车辆在扰动下的稳定性,确定高稳态速度和低稳态速度,并考虑两种车型相对数量、相对位置的随机性,设计数值仿真实验.实验结果表明,在高稳态速度下,不同CACC渗透率时混合车队均整体稳定;在低稳态速度下,当CACC渗透率较小时,车队整体不稳定,CACC渗透率需达到50%以上时,才有可能使得混合车队由不稳定转变为稳定.