公交主导型多方式交通网络的协同机理与耦合理论2013年度报告

该研究紧密结合我国城市交通结构发展现状和公交优先国家目标需求,立足于公交主导型交通网络条件下居民出行特征与多方式网络承载力特性的深入研究,揭示地面公交网络—轨道网络—道路网络的相互作用机理,建立交通网络多方式系统耦合理论,并将理论研究成果应用于多方式交通网络效能评估。项目研究总体上从公交主导型多方式交通网络出行需求与供给特性分析、公交主导型多层次交通网络相互作用与系统耦合、多方式交通网络效能评估这3个紧密相关、依次递进方面上开展理论与应用研究。首先,基于对公交主导型交通网络条件下居民出行行为特征与出行需求的合理认知、把握与诊断,该年度开展大量调查,获取并分析公交主导型交通网络条件下居民出行特征基础数据,实现公交主导型多方式交通网络下基础数据的采集及数据库的建立,构建公交出行行为辨识模型、基于满意度的公交服务贝叶斯网络模型以及以大运量公交为主的多方式联合出行整体效用模型,解析公交主导型多方式网络中的多重复杂出行需求;其次,从多方式交通网络的地面公交运行特性与通行能力出发,研究多层次交通网络对客流影响,探讨地面公交与轨道运输能力一体化的衔接方法,构建宏观客流在多层次交通网络上的转移模型;再次,在宏观层面上对居民出行分布与公交主导型网络结构的耦合关系进行了分析,形成基于结构耦合模型的公交网络等级配置、公交网络布局以及轨道交通与地面交通网络换乘设施的优化方法,深入分析公交主导型多层次交通网络系统耦合作用机制;最后,在明确了轨道网络与地面交通网络的耦合内涵基础上,综合宏观网络层面与微观通行层面,建立了包含出行效率、公交承载力、排放与能耗、建设费用在内的差异化指标评价体系,并采用实地调查获取的道路及交通流参数建立多方式交通网络效能分析实证平台,提出了基于公交及社会车辆通行效率评价的优先策略反馈机制和基于MATLAB的污染物浓度分布可视化展现。为成果在交通结构优化和节能减排方面的推广应用提供扎实的基础和可靠的依据。

低碳排放约束下城市多方式交通网络道路收费研究

为控制和降低城市交通碳排放,研究了低碳排放约束下的城市多方式交通网络道路收费问题。以私家车、常规公交和地铁组成的多方式交通网络为研究对象,以CO_(2)预期减排量和CO环境容量为约束,建立了最小化CO_(2)排放总量和用户出行总时间的双目标道路收费模型。模型采用基于博弈论的双层优化方法刻画决策者和出行者间的领导-跟随关系,上层为决策者在低碳排放约束下制定道路收费方案以权衡双目标,下层为出行者根据收费措施做出交通方式及路径选择。运用变分不等式描述了交通方式间的不对称影响及出行者的出行行为。针对所构建的非线性双目标道路收费模型,设计了改进型非支配排序遗传算法进行求解。算例结果表明:道路收费措施可有效地调节各种交通方式的出行比例,使得私家车出行者转移至公共交通(常规公交和地铁),从而缓解路网拥堵且达到低碳减排的目标;相比于道路收费前的初始状态,收费措施可至少提升43%的公共交通出行量,且使CO_(2)减排量达到32%以上;Pareto前沿验证了2个目标之间的负相关关系,若不增加初始状态的出行总时间,路网能够达到的最大减排比例为32%~59%;若欲达到高于60%的CO_(2)预期减排目标,需提高公共交通的供给水平,减少由私家车转移至公共交通的时间损失,提高系统的运输效率。

多方式条件下城市交通分配研究

随着城市综合交通体系的不断发展和完善,城市出行多方式化的特征日益突出.本文在充分考虑城市多方式交通网络结构特性的基础上,构建方式及路径联合选择模型,研究多方式条件下的交通分配方法.首先,基于随机效用最大化理论构建出行方式和路径联合选择的Nested Logit(NL)模型;其次,运用路段实测交通流数据标定道路混合交通流条件下的交通阻抗函数;最后,基于构造的多方式交通网络进行多方式交通分配,分析出行量在网络上的时空分布.结果表明,本文所提出的多方式条件下的交通分配方法,能够有效地描述城市多方式交通网络条件下的出行方式和路径选择行为,以及交通出行在交通网络上的时空分布规律,对于完善城市综合交通体系具有重要意义.

不同市场机制下多种交通方式定价模型研究

停车费和公交票价是平衡交通方式分担的有效交通需求管理措施.在分析私家车和公交车两种交通方式并存的路网中出行者的旅行选择均衡行为的基础上,建立了路段及停车设施能力约束下等价的网络均衡模型.然后,给出了不同市场经营机制下多种交通方式的定价模型,其中市场机制包括垄断、寡头竞争和社会最优.模型考虑了停车费和公交票价定价策略对出行者交通方式和路径选择行为的影响以及出行需求弹性.最后,给出一算例说明文中所提出模型的应用,并解释了不同市场机制下解的经济含义.

基于出行链的城市客运交通枢纽换乘需求预测模型

城市客运交通枢纽的换乘需求预测具有一定复杂性,还没有一种固定有效的计算模式。本文首先分析了基于出行链的客运枢纽客流构成,然后通过构建一个虚拟三维网络模型来描述多方式交通系统,提出了将方式划分与路径选择联合的客流预测模型,使得客运枢纽多种方式间的两两换乘需求预测简化为求解换乘弧上流量的问题。最后使用TransCAD给出一个算例,结果表明此法具有原理清晰,应用方便的优点。