【摘要】：現(xiàn)代社會的快速發(fā)展帶來了更加龐大的機(jī)動車保有量以及出行需求,導(dǎo)致城市交通擁堵成為了一個不可忽視且日益嚴(yán)重的問題,在某些擁堵嚴(yán)重的城市甚至造成了難以估量的時間與經(jīng)濟(jì)損失。為了緩解擁堵,應(yīng)該鼓勵出行者采用更有效的方式出行。其中,合乘作為一種良好的交通出行方式,可以減少道路上的車流量而不抑制交通需求,應(yīng)當(dāng)?shù)玫酱罅μ岢�。但目前合乘并沒有完全發(fā)揮作用。其中非常重要的原因是因為相當(dāng)一部分出行者出于對費用、隱私等因素的考慮,不愿意主動選擇合乘,或因合乘的配套政策設(shè)施等不完善,導(dǎo)致很多出行者放棄合乘。因此有必要探索合適的方案,促進(jìn)合乘,優(yōu)化交通系統(tǒng)。目前雖有一些相關(guān)措施如HOT車道、道路收費、提供合乘網(wǎng)絡(luò)平臺等鼓勵合乘或優(yōu)化交通系統(tǒng),但效果一直存在爭議,且有的會在實施方面由于公眾反對而遇到阻礙,如HOT車道,道路收費等等。隨著交通管理政策的發(fā)展,全世界各地都應(yīng)用了不同的交通管理措施,以緩解擁堵,使交通系統(tǒng)具有更高的效率。受已有的交通管理措施啟發(fā),本文針對路網(wǎng)中設(shè)置了HOV車道和未設(shè)置HOV車道的情況,基于道路限行和限速政策,提出鼓勵合乘的方案,優(yōu)化具有合乘方式的交通路網(wǎng),以緩解擁堵,提高社會福利。本文主要的研究內(nèi)容包括如下幾個部分:1.介紹了研究背景并說明了本論文的研究意義。針對論文的研究內(nèi)容,對交通出行方式劃分與交通流分配、合乘、道路限行、道路限速幾個部分分別作了文獻(xiàn)綜述,總結(jié)了研究現(xiàn)狀,提出本文的研究內(nèi)容并闡明了技術(shù)路線。2.介紹了交通需求管理的定義、各種措施以及作用機(jī)理。介紹了合乘、道路限行、道路限速條件下出行者的出行費用函數(shù),進(jìn)一步介紹了相關(guān)的交通均衡狀態(tài),從供給與需求的角度出發(fā),從數(shù)學(xué)形式的角度出發(fā)介紹了描述了各種均衡狀態(tài)的最優(yōu)化模型,并對其機(jī)理作了闡述,為后面的研究內(nèi)容提供了必要的基礎(chǔ)。3.介紹了在沒有設(shè)置HOV的交通系統(tǒng)中,準(zhǔn)許未被限行的單獨駕駛出行者與合乘出行者進(jìn)入限行區(qū)域的方案。通過一個變分不等式描述了出行者組合出行的出行產(chǎn)生、出行方式選擇和路徑選擇,證明了此變分不等式與Logit方式劃分以及UE用戶均衡等價且可以采用常規(guī)方法求解。在一個簡單的算例中檢查了具有不同限行區(qū)域與不同限行比例的幾種方案的效果,結(jié)果表明由于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)或需求的不同,更高的合乘分擔(dān)率不一定會導(dǎo)致更高的社會福利。建立了一個雙層規(guī)劃模型設(shè)計了最佳限行方案,通過遺傳算法求解,可以同時得到最佳限行連通區(qū)域與最佳限行比例。同時根據(jù)現(xiàn)實情況,制定了符合限行區(qū)域和限行比例的要求的限行方案。最后結(jié)果表明,限行比例越高并不一定導(dǎo)致合乘需求越高,而合乘需求越高也不一定導(dǎo)致社會福利越高,需要具體問題具體分析。4.介紹了在設(shè)置HOV車道的情況下,準(zhǔn)許一定比例的單獨駕駛出行者進(jìn)入HOV車道的方案。由于情景設(shè)定為高峰期,考慮需求為固定需求的情況。首先研究了單一路段的交通系統(tǒng),建立了相應(yīng)的系統(tǒng)最優(yōu)模型,并推導(dǎo)了一階最優(yōu)條件,闡述了單獨駕駛出行者與合乘出行者的邊際效用。然后將此方案擴(kuò)展到一個路網(wǎng)中,建立變分不等式描述了符合Logit出行方式劃分與UE均衡的變分不等式模型,并以一個已設(shè)置了HOV車道的路網(wǎng)為例,檢查了此方案的效果。結(jié)果表明此方案具有優(yōu)化交通系統(tǒng),減少系統(tǒng)總費用的作用,同時驗證了HOV車道的平滑效果。通過一個最優(yōu)化模型,以總費用最小化為目標(biāo),設(shè)計了最佳方案,包括HOV車道位置與開放的比例的確定。采用遺傳+代理輔助算法求解該模型,并將其應(yīng)用到Sioux Falls網(wǎng)絡(luò)中,驗證了模型與算法的有效性,并表明了在現(xiàn)實中運用的可能性。5.介紹了在設(shè)置HOV車道的情形下,在非HOV車道(LOV車道)上限速,以促進(jìn)合乘并優(yōu)化系統(tǒng)的方案。由于情景設(shè)定為平峰期,需求波動較大,因此考慮在彈性需求下研究此方案。首先考慮單一路段的情況,建立了系統(tǒng)最優(yōu)模型,推導(dǎo)了一階最優(yōu)條件,并闡述了求解限速值范圍的方法。然后建立了一個變分不等式模型描述出行者的組合出行模式,并證明了此模型符合Logit方式劃分與UE均衡的交通方式。通過一個簡單路網(wǎng)的算例檢查了此方案的效果,說明了最優(yōu)方案的設(shè)計必須同時考慮社會福利與系統(tǒng)事故量。建立了一個數(shù)學(xué)規(guī)劃模型設(shè)計最優(yōu)方案,并通過NSGA II算法求解此模型。通過一個簡單路網(wǎng)的算例求得非支配最優(yōu)解集并描繪了非支配解邊界,結(jié)果顯示有的非支配解不能同時優(yōu)化社會福利與系統(tǒng)事故量,因此在制定方案時需要決定側(cè)重點。以Sioux Falls網(wǎng)絡(luò)作為算例說明了此方案在現(xiàn)實中的可行性。6.總結(jié)了全文的研究內(nèi)容與研究結(jié)論,并闡明了論文主要的創(chuàng)新點。同時針對文章中的不足,提出未來可行的研究方向。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U491
【圖文】：

(c) 方案3（1） (d) 方案3（2）圖 3-5 各方案最佳限行區(qū)域表 3-6 各方案效果方案1 方案2 方案3（1） 方案3（2） 無限行比例 10% 34% 50% 20% —

圖 4-3(a) 不同合乘成本與開放比例下的總費用圖 4-3(b) 不同合乘成本與開放比例下的總費用圖 4-3(a)反映了當(dāng)合乘成本從 5 變到 15、開放比例總 0.1 到 1 時的總費用。圖中可以看出，當(dāng)開放比例不變時，總費用會隨著合乘成本的升高而升高，因為高合乘成

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本文編號：2805763