基于元胞傳輸模型的瓶頸路段擁擠收費(fèi)問題研究.pdf

1、隨著城市現(xiàn)代化的快速發(fā)展，城市人口越來越多，同時(shí)人們的生活水平有著很大的改善，私人小汽車擁有量飛速增加，給城市交通和環(huán)境方面造成了嚴(yán)重的影響，出現(xiàn)了城市交通擁堵和環(huán)境污染等問題。面臨嚴(yán)峻的城市交通擁堵，如何治理城市交通擁堵已成為世界各國(guó)都關(guān)注的難題。近年來，中國(guó)一些城市的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展使得交通擁堵現(xiàn)象變得極為嚴(yán)重，因此治理交通擁堵在緩解城市交通問題中占著重要的角色。基于元胞傳輸模型的瓶頸路段擁擠收費(fèi)的提出對(duì)于建立單一收費(fèi)方案，緩解城市交通

2、擁堵問題有重大意義。
　　本文基于元胞傳輸模型，建立了瓶頸路段的單一收費(fèi)方案，并且對(duì)瓶頸路段上存在單用戶和多用戶兩種情況進(jìn)行了研究。主要工作有以下幾個(gè)方面:
　　(1)描述瓶頸路段上單一收費(fèi)方案下單用戶的出行選擇行為。首先基于元胞傳輸模型，分析了瓶頸路段上單用戶流量的演化過程，并計(jì)算每個(gè)時(shí)刻出行者的出行費(fèi)用。通過路段流量與出行費(fèi)用之間的關(guān)系對(duì)每個(gè)時(shí)刻路段流量進(jìn)行更新調(diào)整，直到元胞傳輸模型達(dá)到平衡狀態(tài)。其次，在特定的時(shí)間段內(nèi)設(shè)

3、置一定的擁擠收費(fèi)，分析了實(shí)施擁擠收費(fèi)前后對(duì)流入率的變化和路段擁擠情況，以及不同路段需求量對(duì)路段擁擠的影響和擁擠收費(fèi)對(duì)緩解交通擁堵的作用。
　　(2)根據(jù)不同的優(yōu)化方案對(duì)單用戶的擁擠收費(fèi)水平進(jìn)行優(yōu)化。首先，應(yīng)用元胞傳輸模型得到穩(wěn)定狀態(tài)下單用戶的走行時(shí)間和車輛排隊(duì)長(zhǎng)度。其次，根據(jù)不同的優(yōu)化方案，建立基于元胞傳輸模型的不同上層目標(biāo)函數(shù)的雙層規(guī)劃模型，上層目標(biāo)分別為:瓶頸路段上的單用戶總的走行時(shí)間和瓶頸路段上的車輛排隊(duì)長(zhǎng)度，而下層模型是基

4、于元胞傳輸模擬單用戶的路段出行行為。并用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)兩個(gè)雙層規(guī)劃模型求解，分別得到最優(yōu)的收費(fèi)水平。最后應(yīng)用簡(jiǎn)單的數(shù)例闡述所建立的雙層規(guī)劃模型及算法。
　　(3)描述瓶頸路段上單一收費(fèi)方案下多用戶的出行選擇行為。將瓶頸路段上的多用戶按收入高低分為兩類:一類是時(shí)間價(jià)值較高，可支配時(shí)間較靈活的高收入者;一類是時(shí)間價(jià)值較低，可支配時(shí)間較緊湊的低收入者。二者區(qū)別在于懲罰時(shí)間價(jià)值系數(shù)不同。首先，基于元胞傳輸模型，描述瓶頸路段上多用戶流量的

5、演化過程，并計(jì)算兩類出行者在每個(gè)時(shí)刻的出行費(fèi)用。通過各自的出行費(fèi)用與流量的關(guān)系分別對(duì)兩類出行者的流入率進(jìn)行更新調(diào)整，直到元胞傳輸模型達(dá)到用戶平衡狀態(tài)。文中分別分析了實(shí)施擁擠收費(fèi)前后對(duì)瓶頸路段上交通擁堵的影響和擁擠收費(fèi)對(duì)緩解交通擁堵的效果。
　　進(jìn)一步，對(duì)于存在多用戶的瓶頸路段，優(yōu)化瓶頸路段上的單一擁擠收費(fèi)水平。首先，基于元胞傳輸模型得到穩(wěn)定狀態(tài)下的多用戶的走行時(shí)間和車輛排隊(duì)長(zhǎng)度。其次，建立基于元胞傳輸模型的不同上層目標(biāo)函數(shù)的雙層規(guī)