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含拼车的多模式交通网络配流模型及系统优化

黄健  
【摘要】:随着居民出行需求增加和城市汽车保有量的不断增长,城市交通拥堵日益严重。由于可以分享小汽车的运载能力和道路资源,拼车被认为是有效缓解交通拥堵的一种有效途径。随着智能交通系统的发展与应用,拼车已逐渐成为人们接受并采用的一种新型交通出行模式。这一新型交通模式势必对交通均衡产生影响。为了鼓励拼车出行,多个城市为出行者提供HOV/HOT车道,旨在引导出行者的交通模式和出行路径。如何设计HOV/HOT车道需要交通规划者的系统思考。在归纳总结现有交通均衡模型的基础上,本文假设出行者先方式、再模式、最后选择路径的出行选择模型,并根据均衡条件找到与之等价的变分不等式模型,证明了该模型与均衡条件的等价性和模型解的存在性。利用含拼车、自驾和公交三种交通模式的数值算例,分析拼车对道路交通网络均衡及系统总出行成本的影响。发现当存在拼车交通模式的路网达到配流均衡后,各条路段上的交通流量发生了较大变化,并影响出行需求在交通模式之间的划分,交通网络中的出行者的总出行时间和总舒适度损耗得到显著降低。研究还探讨了燃油价格、HOV/HOT车道等相关影响因素对出行选择的影响,发现随着燃油价格的上升,选择拼车出行的比例先上升后下降,设置一条HOV/HOT车道可能降低路网负担,也可能增加路网负担,加剧交通拥堵。综合考虑引入HOV/HOT车道的优化问题,从最小化路网总出行成本的角度构建双层规划模型描述HOV/HOT车道最优设计问题,并给出了求解该双层规划模型的遗传算法。结合含拼车、自驾、公交的多模式交通网络,本文找出给定路网的最优HOV车道设计方案,使得交通网络总出行成本达到最小。在多模式交通网络中,出行需求可能存在高峰低谷,为出行高峰时段设计的HOV车道在出行低谷时的利用率可能不高。当出行需求发生变化,本文计算三种策略下的城市交通网络总出行成本,并通过模型和算法找到使得路网系统总出行成本达到最小的最优HOT车道收费方案。


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