城市網(wǎng)絡(luò)均衡理論主要用來(lái)解決城市網(wǎng)絡(luò)中的交通流量的分配問(wèn)題,即出行需求在整個(gè)城市交通網(wǎng)絡(luò)上的流量分布結(jié)果,從而為交通規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。在過(guò)去幾十年中,隨著城市交通規(guī)劃實(shí)踐的不斷發(fā)展以及人們對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)流的認(rèn)識(shí)的深入,城市網(wǎng)絡(luò)均衡理論得到了蓬勃發(fā)展,不斷促進(jìn)了該理論在城市交通領(lǐng)域的應(yīng)用拓展,比如城市道路設(shè)計(jì)、需求估計(jì)、擁擠收費(fèi)、城市網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)、交通管理措施優(yōu)化、道路交通擁堵瓶頸識(shí)別、電子路票等。這些研究方向的發(fā)展大大提高了交通決策的科學(xué)性,對(duì)節(jié)約交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金、優(yōu)化供給資源配置、引導(dǎo)城市道路流量、緩解擁堵等都有重大的現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)實(shí)中的交通網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)往往會(huì)受到很多因素的影響,比如天氣、時(shí)間、日期、道路施工、交通事故等等。雨雪大風(fēng)等惡劣天氣將大大影響道路的通行能力;同一時(shí)間的不同日期的需求也會(huì)不同,比如周末相對(duì)于工作日來(lái)說(shuō),通往市內(nèi)商務(wù)中心的交通需求將大大減少;道路施工和交通事故的發(fā)生,將使得該道路的一條或多條車道臨時(shí)關(guān)閉,該道路的旅行時(shí)間將大大增加。除了交通網(wǎng)絡(luò)中的隨機(jī)性,出行者之間也存在隨機(jī)性,即出行者之間的異質(zhì)性,如每個(gè)人的時(shí)間價(jià)值根據(jù)成長(zhǎng)環(huán)境的不同會(huì)有很大的差異,而且也會(huì)隨著閱歷的增長(zhǎng)、生活水平的改變而變化。對(duì)于交通網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)性的研究,能夠讓我們從宏觀的角度,更加清晰地理解治理交通擁堵的方法。在本論文中,首先通過(guò)建立基于限速和可靠性的用戶均衡模型,我們研究了路段限速對(duì)可退化交通網(wǎng)絡(luò)效能的影響。通過(guò)路段通行容量的分布推導(dǎo)出限速約束下路段旅行時(shí)間的隨機(jī)分布和累積概率分布,并且由此推導(dǎo)出了路徑旅行時(shí)間的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。由于限速的存在,每個(gè)路段根據(jù)限速值的不同,存在三種不同的可能狀態(tài),并且詳細(xì)闡述了三種狀態(tài)中的臨界路段通行容量、臨界旅行時(shí)間、臨界限速。由此,出行者將旅行時(shí)間預(yù)算作為路徑選擇的標(biāo)準(zhǔn),最終當(dāng)所有的出行者發(fā)現(xiàn)無(wú)法通過(guò)調(diào)整自己的路徑選擇來(lái)使得自己的旅行時(shí)間預(yù)算更小時(shí),就達(dá)到基于限速和可靠性的用戶均衡狀態(tài)。我們通過(guò)一種基于相繼平均法的算法求解均衡解。通過(guò)算例,在某些網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)在某些路段施加適當(dāng)?shù)南匏?可以使得總旅行時(shí)間的均值和標(biāo)準(zhǔn)差同時(shí)減少。同時(shí),在某些網(wǎng)絡(luò)中,無(wú)論如何限速,都無(wú)法降低網(wǎng)絡(luò)的總旅行時(shí)間預(yù)算。接著,通過(guò)建立基于離散出發(fā)時(shí)間和隨機(jī)出行者的瓶頸模型,研究了在隨機(jī)出行者隨機(jī)出行影響下的通勤者的出發(fā)模式。與基礎(chǔ)瓶頸模型中連續(xù)出發(fā)時(shí)間不同,通勤者將從預(yù)先設(shè)定好的出發(fā)時(shí)間集合中選擇出發(fā)時(shí)間。模型中包含兩種出行者:通勤者和隨機(jī)出行者。通勤者將固定的每天在早晨從家出發(fā)前往工作地點(diǎn),理性地選擇出發(fā)時(shí)間;而隨機(jī)出行者會(huì)由于各種原因,比如緊急事件、臨時(shí)起意等,隨機(jī)在每個(gè)出行時(shí)間出行。由于隨機(jī)出行者的存在,通勤者的旅行時(shí)間具有隨機(jī)性。我們通過(guò)引入旅行花費(fèi)預(yù)算的概念,并將其作為通勤者選擇出發(fā)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。我們討論了一種特殊情況:即通勤者出發(fā)前沒(méi)有排隊(duì)的存在。然后我們研究了一般情況的六種可能狀態(tài)和求解方法。在數(shù)值算例中,我們求解了均勻分布和對(duì)數(shù)正態(tài)分布兩種隨機(jī)分布下的均衡解。結(jié)果顯示,部分過(guò)程由于隨機(jī)出行者分布的影響會(huì)消失。而隨機(jī)出行者出行人數(shù)越多,通勤者會(huì)更早地出發(fā)。最后,我們通過(guò)建立隨機(jī)順風(fēng)車均衡模型,探尋順風(fēng)車司機(jī),順風(fēng)車乘客和獨(dú)行者三者之間的關(guān)系。該均衡模型由出行模式選擇模型和路徑選擇模型組成。兩個(gè)模型相互影響,相互制約。最終,隨機(jī)順風(fēng)車均衡條件表述為一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)模型。同時(shí),我們證明了順風(fēng)車均衡解的存在性。數(shù)值算例的結(jié)果顯示,旅行時(shí)間越長(zhǎng),出行者越傾向于作為順風(fēng)車乘客出行。同時(shí),順風(fēng)車收費(fèi)既不能太高,也不能太低。太低或太高的順風(fēng)車收費(fèi)都會(huì)導(dǎo)致順風(fēng)車匹配成功率的下降。最后,我們研究了順風(fēng)車收費(fèi)優(yōu)化問(wèn)題,通過(guò)優(yōu)化順風(fēng)車收費(fèi)以達(dá)到緩解交通網(wǎng)絡(luò)擁堵的目的。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U491
【部分圖文】：

（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１．２相同時(shí)間不同日期的交通需求，其中逡逑（ａ）邋２００６邋年邋２邋月邋２４邋日，８：０４邋（ｂ）邋２００６邋年邋２邋月邋２５邋日，８：０４逡逑１ＵＩＩ逡逑｜ｔｏ逡逑ＳｈＢｈＨＩＨ９逡逑圖１．３道路施工對(duì)道路通行的影響逡逑根據(jù)隨機(jī)性來(lái)源不同，我們可將其劃分為兩個(gè)方面：供給和需求。供給方面逡逑的原因主要是交通網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化，如路段通行容量的變化，而引起路段通行容逡逑量變化的可能因素有很多，比如交通事故、道路施工、交通信號(hào)以及雨雪惡劣天逡逑氣等等。需求方面主要原因是出行需求的變化，而引起出行需求變化的可能因素逡逑有惡劣天氣，特殊日期或事件等。逡逑處理包含隨機(jī)性的交通網(wǎng)絡(luò)均衡問(wèn)題，一般有兩種方法：一是將網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)逡逑性推導(dǎo)出路段和路徑旅行時(shí)間的隨機(jī)分布函數(shù)

１ＵＩＩ逡逑｜ｔｏ逡逑ＳｈＢｈＨＩＨ９逡逑圖１．３道路施工對(duì)道路通行的影響逡逑根據(jù)隨機(jī)性來(lái)源不同，我們可將其劃分為兩個(gè)方面：供給和需求。供給方面逡逑的原因主要是交通網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化，如路段通行容量的變化，而引起路段通行容逡逑量變化的可能因素有很多，比如交通事故、道路施工、交通信號(hào)以及雨雪惡劣天逡逑氣等等。需求方面主要原因是出行需求的變化，而引起出行需求變化的可能因素逡逑有惡劣天氣，特殊日期或事件等。逡逑處理包含隨機(jī)性的交通網(wǎng)絡(luò)均衡問(wèn)題，一般有兩種方法：一是將網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)逡逑性推導(dǎo)出路段和路徑旅行時(shí)間的隨機(jī)分布函數(shù)，將一個(gè)原本隨機(jī)的路徑旅行時(shí)間逡逑函數(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)確定性的基于可靠性的旅行時(shí)間預(yù)算

將公式（１．１４）帶入公式（１．１３），并對(duì)公式（１．１３）求關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，可以得｛ｆｔ邋＋邋Ｔ（ｔ）＜ｔ逡逑ｄｃ（ｔ）邐ｓ邐ｓ逡逑—＾邋＝邋＼邐「邐Ｚ邐（１ａ－＾－——＋邋／邋１邋＋邋—＾——ｉｆ／邋＋邋ｒ（／）＞／逡逑ｓ邐ｓ逡逑根據(jù)均衡的定義，另上式等于零，就得到通勤者的出發(fā)率，如下式所ｒ（０邋＝邋＜邋ｒ２邋＝邐５，邋ｔ２＜ｔ邋＜ｔ３邐（ａ邋＋邋ｙ逡逑０，邐ｔ邋＜／，邋ｏｒｔ邋＞ｔ３逡逑上式中，ｑ為早到通勤者的出發(fā)率，ｒ２為晚到通勤者的出發(fā)率，＆為最工作地點(diǎn)的通勤者的出發(fā)時(shí)間，＾為準(zhǔn)時(shí)到達(dá)工作地點(diǎn)的通勤者的出發(fā)最晚到達(dá)到工作地點(diǎn)的通勤者的出發(fā)時(shí)間。Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ逡逑

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