本文關(guān)鍵詞：隨機交通網(wǎng)絡(luò)中出行者路徑選擇建模及其影響分析

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【摘要】：隨機性是現(xiàn)實情況下交通網(wǎng)絡(luò)的重要特征。本文在隨機交通網(wǎng)絡(luò)的背景下分析了出行者的路徑選擇行為,依據(jù)風險測度理論,行為經(jīng)濟學理論和有限理性理論,構(gòu)建了風險規(guī)避出行者的路徑選擇模型。本文進一步從交通網(wǎng)絡(luò)均衡建模和交通網(wǎng)絡(luò)總體旅行時間可靠度評價兩個方面分析了出行者的路徑選擇行為對交通網(wǎng)絡(luò)導致的影響,為交通政策的制定和實施,以及交通的實時管理和控制等提供了科學依據(jù)。具體的研究內(nèi)容以及取得的結(jié)果如下所示:首先,構(gòu)建了非期望路徑旅行時間模型。該模型的理論基礎(chǔ)為行為經(jīng)濟學中的等級依賴期望效用理論;證明了該模型在特定條件下為風險規(guī)避的;提出兩種不同的方法將該模型轉(zhuǎn)化為出行時間預算模型和均值-超量旅行時間模型,分別是基于特定扭曲函數(shù)的方法和基于一般化扭曲函數(shù)的方法,也就是構(gòu)建了風險規(guī)避出行者路徑選擇的概括性框架;進一步將該模型拓展為非期望風險規(guī)避用戶均衡模型,表示成為變分不等式問題,提出基于列生成的啟發(fā)式梯度投影算法對用戶均衡模型進行求解;在示例性交通網(wǎng)絡(luò)中驗證了出行者路徑選擇與均衡流量之間的關(guān)系,在大型交通網(wǎng)絡(luò)中驗證了所提出算法的有效性。然后,構(gòu)建了主觀效用路徑旅行時間模型。在出行時間預算和均值-超量旅行時間模型中,出行者需要預先給定置信水平,但逐日旅行時間的波動性導致合理的置信水平難以獲得;假設(shè)出行者維持一定的置信水平區(qū)間,采用三種主觀效用函數(shù)對區(qū)間內(nèi)的置信水平賦予權(quán)重,不同的效用函數(shù)反映了出行者對區(qū)間內(nèi)置信水平的風險態(tài)度;結(jié)合出行時間預算模型,構(gòu)建主觀效用路徑旅行時間模型,探討了該模型與出行時間預算模型,均值-超量旅行時間模型以及非期望路徑旅行時間模型之間的關(guān)系;進一步將該模型拓展為主觀效用風險規(guī)避用戶均衡模型,表示成為變分不等式問題,提出啟發(fā)式連續(xù)平均算法對用戶均衡模型進行求解;在示例性交通網(wǎng)絡(luò)中驗證了出行者路徑選擇與均衡流量之間的關(guān)系,在多起訖點交通網(wǎng)絡(luò)中驗證了所提出算法的有效性。隨后,構(gòu)建了多因素影響下基于目標的路徑效用模型。在Simon滿意度模型的啟發(fā)下,同時考慮了路徑旅行時間,路徑晚到懲罰和路徑距離這三種因素對風險規(guī)避出行者路徑選擇行為的影響,提出了多因素影響下基于目標的路徑效用模型;考慮了不同影響影響因素之間的關(guān)聯(lián)性,采用Copula函數(shù)進行刻畫,通過所證明的影響因素之間的同單調(diào)關(guān)系,得到Copula函數(shù)的精確形式;考慮了不同目標之間的相互作用,也就是互補關(guān)系和替代關(guān)系,揭示了出行者的行為意愿;進一步將該模型拓展為多因素影響下基于目標的用戶均衡模型,表示成為變分不等式問題,提出啟發(fā)式連續(xù)平均算法對用戶均衡模型進行求解;在示例性交通網(wǎng)絡(luò)中驗證了不同影響因素的目標對均衡流量的影響,在多起訖點交通網(wǎng)絡(luò)中驗證了所提出算法的有效性。最后,構(gòu)建了基于矩信息的交通網(wǎng)絡(luò)總體旅行時間可靠度評價模型,刻畫了出行者路徑選擇行為所導致的系統(tǒng)表現(xiàn)。提出不可靠度函數(shù)來反映交通網(wǎng)絡(luò)總體旅行時間的可靠度,計算不可靠度函數(shù)的上界來實現(xiàn)評價的目的;結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)中不確定性的矩信息,構(gòu)建了廣義矩問題來計算不可靠度函數(shù)的上界,該方法屬于不依賴于概率分布的方法;所設(shè)計的求解算法包括去示性函數(shù)和Lasserre松弛兩個部分,將廣義矩問題轉(zhuǎn)化為半定規(guī)劃問題;分別基于一階矩信息和二階矩信息驗證了所求解的不可靠度函數(shù)上界的緊致性,進一步基于高階矩信息驗證了高階矩信息的作用。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U491

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