【摘要】：近幾年,中國城鎮(zhèn)化進程的快速發(fā)展以及汽車保有量的迅猛增長,交通擁擠已成為一個公認的社會問題,嚴重威脅到城市交通的可持續(xù)性發(fā)展.道路網(wǎng)絡擁擠收費已被認為是交通擁擠管理的最有效方式,在理論和實踐方面普遍受到交通工程學家及相關政府部門的重視,通過在特定時段對特定的區(qū)域和路段收取一定的道路通行費用,引導道路使用者正視出行成本,合理安排出行規(guī)劃,促使部分交通需求在時間和空間上進行轉(zhuǎn)移,從而減少擁擠區(qū)域和路段的交通負荷,并以此來增加交通網(wǎng)絡的利用效率. 本文首先研究了在轉(zhuǎn)向限制和速度約束網(wǎng)絡中基于時間的邊界擁擠收費問題,進入邊界區(qū)域的出行者以在該區(qū)域行駛時間長度為基礎征收一定的通行費用.在假定出行者服從確定型用戶均衡原則下,將擁擠收費問題轉(zhuǎn)化為一個均衡約束數(shù)學規(guī)劃問題并采用直接優(yōu)化算法-Hooke-Jeeves模式搜索法求解.由于交通網(wǎng)絡存在轉(zhuǎn)向限制,本文首先考察了帶轉(zhuǎn)向限制的最短路問題,根據(jù)轉(zhuǎn)向限制最短路模型設計了一種比較實用的分支定界算法,然后將帶轉(zhuǎn)向限制最短路問題的分支定界算法和相繼平均法結(jié)合求解確定型交通均衡問題,最后給出相應的數(shù)值試驗,驗證了轉(zhuǎn)向限制最短路問題的分支定界法和基于時間的邊界擁擠收費問題模式搜索法的有效性,并探討了四種不同收費方案的特征和效果. 然后,在軌道網(wǎng)絡和公路網(wǎng)并存的雙模式網(wǎng)絡研究了雙模式C-logit隨機用戶均衡與擁擠收費問題,C-logit隨機用戶均衡模型通過共性因子反映了不同路線之間的路段重疊問題,能夠獲得更加現(xiàn)實的交通流分布模式.同時分析了基于長度的雙模式C-logit SUE和基于擁擠的雙模式C-logit SUE問題,而模式劃分采用通常的二元logit模型.通過定義合適的路段費用函數(shù)可以簡化雙模式C-logit SUE,使雙模式網(wǎng)絡融合成單一模式網(wǎng)絡以便于模型開發(fā)建立和算法設計,即：基于長度的雙模式C-logit SUE可以轉(zhuǎn)化為一個無約束最優(yōu)化問題,基于擁擠的雙模式C-logit SUE模型等價于一個變分不等式問題;證明了兩種模型在其均衡點處均滿足雙模式C-logit SUE條件,從而可以采用已有的算法求解.分別將兩種雙模式C-logit SUE做約束,分析雙模式次優(yōu)收費問題,可相應地采用雙參數(shù)懲罰函數(shù)法和增廣Lagrange乘子法求解,最后進行了數(shù)值實驗,并分析了次優(yōu)擁擠收費對模式劃分和道路網(wǎng)交通流分布的影響. 再次,在退化交通網(wǎng)絡研究了基于時間可靠性的魯棒擁擠收費問題,路段容量隨機退化導致出行者路徑行駛時間的不確定性,因此可以通過魯棒有效路徑行駛時間來刻畫出行者的路徑選擇行為.對于出行者不同的風險規(guī)避程度,均衡模型可以表示為基于路徑變量的多風險類型變分不等式模型,證明了解的存在性,并引入列生成技術和相繼平均法求解該模型.隨后將變分不等式模型作為一個約束,設計了路網(wǎng)魯棒擁擠收費的新模型并采用基于靈敏度分析的共軛次梯度投影算法求解.通過數(shù)值實驗展示均衡配流算法的有效性,并分析了擁擠收費模型在應用上的特性. 最后,設計和分析一種新的交易旅行信用方案(交易旅行電子路票方案)以管理通常交通網(wǎng)絡中出行者的路徑選擇行為,該方案是一種信用征收加補償機制,試圖誘導出行者合理規(guī)劃自己的出行路徑以減緩路網(wǎng)的交通擁擠.當出行者使用低旅行費用但高擁擠路徑時征收旅行信用,而使用可供選擇的低擁擠但高旅行費用路徑時可能補償一定量的旅行信用,并建立一個自由交易的信用交易市場使需要支付旅行信用的出行者從贏得旅行信用的出行者處購買,當總補償?shù)扔诳傁臅r,交易金額只在出行者內(nèi)部轉(zhuǎn)移,從而避免了擁擠收費的不公平問題.在通常的交通網(wǎng)絡,這種類型的信用定價方案可以轉(zhuǎn)化為一個具有均衡約束的數(shù)學規(guī)劃模型,隨后在固定需求和彈性需求兩方面研究了可行目標交通流給定情況下系統(tǒng)最優(yōu)和Pareto-Improving的系統(tǒng)最優(yōu)旅行信用定價方案.
[Abstract]:......
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U491

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本文編號：2364971