基于瓶颈模型的交通出行行为分析与管理策略研究

基于瓶颈模型的交通出行行为分析与管理策略研究大城市的交通拥堵问题日益严重,已经成为制约城市可持续发展的主要因素之一,先进的交通需求管理理论是缓解城市交通问题的重要方法。出行者作为出行的主体,其决策行为将直接影响整个交通系统的状态。

只有深入分析出行者的行为规律才能制定有效的交通管理策略。而交通拥堵常常发生在道路的瓶颈处,特别是在早晚高峰期。

因此研究瓶颈模型有助于人们认识城市出行者的通勤出行规律,对于缓解交通拥堵具有重要的意义。本文主要研究了在具有瓶颈的交通网络中,出行者的出发时刻选择行为。

具体的研究内容如下:(1)研究了基于个人感知的瓶颈模型。针对出行者持有早到或者晚到的态度,可以将出行者划分为两类:积极主动者和不积极主动者。

根据出行者的个人感知状况,本文考虑了出行者可能出现的三种情况。并详细分析了这三种情况中达到均衡状态时,出行者的出行选择行为。

相关数值算例表明,出行者的出发时刻选择不仅与每类出行者所占的比例有关,还与其出行感知系数的大小有关。(2)研究了基于瓶颈模型的异质出行者早高峰出行问题。

本文针对高速公路(含有高承载力车道)和普通道路存在瓶颈时,研究了时间价值不同的出行者在早高峰的出行选择行为。基于瓶颈模型的均衡条件,推导出不同收费标准下,出行者改变出行方式时个人早到时间的临界值。

研究发现,当收费较低时,时间价值较低的出行者使用高承载力车辆的数量会增加。当收费达到一定程度时,即使是时间价值较高的出行者也会选择高承载力车辆出行。

数值算例表明设置恰当的收费标准可以降低系统出行时间。(3)研究了双模式瓶颈网络中出行者的出行选择行为。

首先分析了基于边际成本定价和平均成本定价下,实施两种不同的阶段收费与补贴对于出行者选择出行方式的影响。其次通过分析地铁站内的拥堵现象,基于地铁出行者的特性,建立了地铁瓶颈模型。

由于票价作为一种直接有效的经济手段,可以直接影响出行者的出行行为,因此,研究发现在地铁瓶颈模型中实施票价打折策略能够有效地改变出行者的出行选择行为。最后分析了在双模式瓶颈网络中,同时实施道路收费与票价打折策略对于出行者的影响。

(4)建立了基于随机特性的早高峰通勤模型。在普通道路上,受各种随机因素的影响,出行者在道路上的出行时间具有随机性。

基于这种不确定的情况,本文构建了基于随机出行时间的瓶颈模型。根据出行者在同一时间出发,早到或者晚到的可能性,可以将出发时间区间分为三个子区间。

根据均衡条件,推导出了三个子区间的邻界点。另一方面,通过考虑地铁发车间隔的不确定性,得到了出行者的等待时间和发车间隔之间的关系。

同时考虑了车厢内的拥挤效应对于出行者的出发时刻选择行为的影响。在这两者的基础之上,提出了基于随机特性的早高峰通勤模型,并着重分析了随机因素对于出行者选择出发时间和出行方式的影响。