停车诱导可变信息标志影响下的多层路网随机用户均衡分配模型

在传统随机用户均衡分配模型基础上,将路网分为路上行驶层、停车巡泊层和步行层3层,用于定量分析停车诱导可变信息标志对驾驶人出行的影响.引入慢速因子体现驾驶人的停车寻找行为,并利用考虑理解误差的费用函数反映停车诱导可变信息标志对驾驶人停车设施选择行为的影响.在此基础上,构建了停车诱导可变信息标志影响下的多层路网随机用户均衡分配模型,并提出了相应的求解算法.算例结果表明,经平均迭代15次模型能较快收敛,当路网上部分道路处于拥堵状态时,停车诱导可变信息标志的设置效果较好,可节约驾驶人6.2%的出行时间.

基于遗传算法的均衡交通分配研究

分析了用户均衡分配模型,对于某个已经简化的交通网络,确定目标函数及量化方法,建立数学规划模型,确定二进制编码方法,解码方法,适应度函数,探讨了通过一系列步骤计算比例遗传算子,使用单点交叉算子,基本位变异算子,以及确定遗传算法的运行参数,进行程序设计,通过计算机计算得到可靠的最优解,结果表明该方法是行之有效的。

成网条件下浙江省铁路客流预测研究

客流是编制列车开行方案的基础,需要在准确把握旅客出行特征规律和变化趋势的基础上开展客流预测。首先,分析2025年浙江省铁路网概况,并结合近年来浙江省铁路客流对内对外交流数据,分析浙江省铁路客流出行特征及发展趋势。在此基础上,采用四阶段法预测2025年浙江省铁路网客流需求,采用随机用户均衡分配法将客流分配到浙江省铁路网中,分方向、分区段、分时期得出成网条件下浙江省省域铁路网络化客运需求。

基于双层规划模型的高速公路差异化收费定价研究

为了提高高速公路利用率,减轻平行国省道的交通负担,综合考虑高速公路经营者和使用者双方的利益,建立了以实现高速公路运营收益增加为上层目标,以实现路网多用户随机均衡分配为下层目标的差异化收费定价模型,设计了遗传算法和模拟退火算法与迭代加权法组合的模型求解算法。在分析山东省龙青高速及其平行国省道交通流特征的基础上,运用设计的模型有针对性地制定分出入口路段、分时段、分车型的高速公差异化收费方案。研究结果表明最优的差异化收费方案能使龙青高速北向南方向的运营收益增加786.19万元/年,道路使用者的出行成本减少716.51万元/年,验证了差异化收费定价模型的实用性,进一步完善了高速公路多模式差异化收费方案。

基于多成本分析的出发时刻选择模型研究

交通问题的解决,应该从需求和供给两方面进行改善。交通需求管理通过改变出行者的出发时刻、出行路径以及出行方式等措施,将高峰期的交通需求从时间和空间2个方面进行分离,从而有效缓解城市交通压力。文中将经济学思想应用于城市道路,从固定使用成本、出行时间成本以及惩罚费用成本3个方面研究了私人小汽车出行的多成本性,通过分析居民出发时刻选择的决策过程,应用随机用户均衡分配和Logit基本理论,建立了适用于一般城市网络的出发时刻选择模型。运用模型进行一个算例分析,从而验证模型的有效性和实用性。

考虑路侧停车需求的城市办公区单行交通组织优化

为提高道路网通行能力、缓解停车供需矛盾,从道路负荷度、车辆绕行及路侧停车需求三方面出发,构建针对城市办公区路网单行交通组织的双层规划模型。上层模型以最小干道路段平均饱和度、车辆最小绕行系数及最大停车泊位增长率为目标,力图优化单行方案以使目标函数最小;下层模型假定出行者遵循用户平衡分配原则选择路径,在此基础上设计遗传算法处理多目标问题。最后对北京市某办公区进行算例分析。研究结果表明:相较组织单行交通之前,干道饱和度明显降低,支路利用率显著提高;同时在保证较低的车均绕行距离的前提下,路侧可设置泊位数增大,支路可增设的路侧停车泊位为实施单行交通组织前的2.9倍。由此可见,研究提出的优化模型可为办公区等停车供需矛盾突出的城市中心区域组织单行交通提供理论支持。

道路网单向交通优化设计模型

为了提高道路网的通行能力和服务水平,提出了单向交通组织的双层规划模型。上层模型的目标函数为最小总走行时间、最短绕行距离和最少交叉口冲突点数量,用于求解单向交通的优化方案;下层模型为用户均衡交通量分配模型,用于计算上层模型给出的道路网中的路段交通流特征。提出路段组合、可行解判断等方法减少决策变量和解空间,设计多目标遗传算法进行求解,并以威海市数据进行实例分析。分析结果表明:在实施单向交通组织后,机动车流量与道路容量的平均比值由0.516 1下降至0.487 1,平均值的方差从0.418 9下降至0.379 1,机动车的平均出行时间由27.1min下降至25.4min,单行引起的平均绕行时间仅有0.61min。可见,提出的模型可应用于中等城市道路网的单向交通方案设计。

基于潜在瓶颈路段识别的可变信息标志选址分析

为了降低交通事故和交通拥堵对城市交通的影响程度,科学、合理地确定可变信息标志(Variable Message Signs,VMS)规划布设的点位并最大地发挥其交通诱导功能,以VMS的交通分流作用作为其选址的前提,首先利用路段脆弱度指标进行潜在瓶颈路段的识别,并在此基础上结合VMS的影响范围,明确VMS选址的路段候选集合;其次,引用驾驶人对于交通标志记忆的统计数据,得到标志信息随行程距离的衰减规律以确定信息效益,采用ARCGIS软件的网络分析模块寻求可替换路径以确定绕行效益,运用改进的用户均衡交通分配模型求解从VMS候选路段出发的节点间重新分流路径以确定路网总行程时间;最后将VMS信息利用最大化、绕行效益最大化和路网总行程时间最小化作为优化目标,以VMS布设成本作为约束,建立VMS选址优化模型,并以快速分类的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对选址优化模型进行运算。研究结果表明:以西安城区局部路网为例,可求得不同VMS设置数量下的点位布设非劣方案,从而验证模型和算法的可行性;随着路网VMS设置数量的增加,各Pareto解集的总体信息效益和绕行效益呈线性上升趋势,总行程时间呈线性下降趋势;合理的VMS设置数量能够使各选址方案的目标效益分布趋于集中。

城市路网运输性能退化成本评估模型

路网的运行受到诸多因素的影响而使得路网运输性能发生退化,分析了路网运输性能退化的影响因素和作用机理,给出了路网运输性能退化及退化的极端情况路段失效的成本分析过程框架。基于BPR路阻函数和用户均衡分配理论分析路网运输性能退化的成本函数,建立了拥堵情况下城市路网路段失效的成本评估模型。最后,通过实例分析了路网运输性能退化对出行成本影响的变化规律,给出了路网运输性能退化的极端情况路段失效成本评估的具体过程,研究表明路网运输性能退化对出行成本具有很大的影响,二者成显著的正相关关系。

基于多方式广义费用模型的超级交通网络需求预测技术应用

针对综合交通网络规划各方式缺乏有机融合问题,通过建立以虚拟概化线连接的铁路、公路、水运、民航各方式交通线网和火车站、港口、机场等枢纽节点一体衔接的超级交通网络模型,运用广义费用函数计算客货在路网、枢纽及虚拟概化线上流动产生的广义费用,实现各方式交通网络融合。考虑公路客货运周转量占全方式总量比例高,但客货运平均运距短,以县级行政单元为基础将全国划分为2 540个综合交通小区,获取2018年各运输方式全年客货运起讫点(OD)数据,通过聚合、拆分等方法,将各方式OD表叠加形成现状综合交通小区客货运输量OD表;采用总量预测、自上而下分层控制的技术路线,对2050年全国总量、分区域总量和综合交通小区客货运发生吸引量进行预测,计算2050年综合交通小区客货运输量OD,实现各方式运输需求融合。基于Fisk模型,构建组合出行情况下多方式、多类别随机用户均衡分配模型(SUE),采用连续权重平均(MSWA)法对模型进行求解,并通过算例验证了模型和算法的有效性。结果表明:模型能够体现“宜铁则铁、宜公则公、宜水则水”的规划理念,实现乘客组合出行和货物多式联运,预测精度较高。研究成果可应用于宏观交通趋势判断,为实现综合交通网络规划中各方式有机融合提供借鉴,并成功应用于国家综合立体交通网规划研究中。