城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究

1、城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究（此文檔為word格式，下載后您可任意修改編輯）20030611 摘要對路線導(dǎo)行系統(tǒng)及其導(dǎo)行策略近年的研究成果進(jìn)行了綜述分析。以城市交通系統(tǒng)為背景，從管理者利益和用戶需求兩方面進(jìn)行分析, 對的功能進(jìn)行定位，認(rèn)為導(dǎo)行系統(tǒng)的功能原則能夠同時(shí)滿足管理者和出行者的利益需 求。在對管理者所追求的系統(tǒng)目標(biāo)和用戶出行行為原則z間相互妥協(xié)的可能性、必然性進(jìn)行分 析之后，確定出不同交通狀態(tài)下具有實(shí)用意義的導(dǎo)行目標(biāo)，即:在非擁擠狀態(tài)下采用模式，在擁 擠，交通異常存在狀態(tài)下采用以為主導(dǎo)的艦混合均衡模式。以出行者旅行時(shí)間作為出行費(fèi)用，對其進(jìn)行了預(yù)測建模分析。在對以往的研 究成果進(jìn)行分

2、析之后，結(jié)合的最新研究結(jié)果，給出了考慮有初始排隊(duì)影響的一般性交叉口 延誤估計(jì)模型。交叉口延誤是一個(gè)隨即性很強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)過程，本文根據(jù)這一特征建立了交 叉口延誤的概率統(tǒng)計(jì)模型，同時(shí)考慮有初始排隊(duì)存在情況下對模型進(jìn)行修正，給出了通用性算 式。在對該模型進(jìn)行實(shí)用性分析屮，給出了模型的實(shí)用特點(diǎn)，通過計(jì)算列表說明了模型的有效 性和實(shí)用效率。在算例分析中，對比了該模型與模型的延誤計(jì)算結(jié)果，并與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 初步得出該模型計(jì)算結(jié)果更為接近實(shí)測數(shù)據(jù)的結(jié)論。對實(shí)地觀測收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,建立起路段行程時(shí)間與上游交叉口飽和度 的函數(shù)關(guān)系。利用交叉口延課模型計(jì)算結(jié)果，得出不同飽和度下交叉口延謀時(shí)間的變化增 量情況

3、。結(jié)果表明路段行程時(shí)間對飽和度的變化是不敏感的，與交叉口延誤時(shí)間的變化相比較, 路段行程時(shí)間的變化可忽略不計(jì)。而交叉口延誤時(shí)間則相對于飽和度的增減表現(xiàn)出強(qiáng)烈的敏 感變化。在實(shí)現(xiàn)/混合均衡模式的系統(tǒng)目標(biāo)時(shí)，可以確定路網(wǎng)中交叉口飽和度為導(dǎo)行控制依 據(jù)。最后建立了以飽和度為導(dǎo)行依據(jù)的導(dǎo)行方法，給出了導(dǎo)行路線優(yōu)化流程圖。在非擁擠 狀態(tài)下，建議實(shí)施多路線導(dǎo)行策略，以均衡路網(wǎng)交通需求;在擁擠/交通異常存在狀態(tài)下則實(shí)施 飽和度導(dǎo)行策略，并對飽和度導(dǎo)行方法中的控制變量進(jìn)行了分析說明。關(guān)鍵詞城市交通路網(wǎng)，路線導(dǎo)行系統(tǒng)，基木策略，出行費(fèi)用，交叉口延誤，概率方法， 飽和度，導(dǎo)仃控制艦.,.,ii論了匕第一章弟一早緒

4、珀交通問題是城市發(fā)展過程屮一直需要解決的主要矛盾z。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的 發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市交通需求急劇增加，使得交通擁擠、阻塞日益嚴(yán)重，交通 事故和環(huán)境污染問題也凸顯出來。改善交通設(shè)施、新增擴(kuò)建城市路網(wǎng)、增加道路容量，是 解決城市交通問題最基本、有效的辦法。但新增擴(kuò)建路網(wǎng)又在空間上、經(jīng)濟(jì)財(cái)力上以及環(huán)境 問題上遇到許多難以克服的障礙。同時(shí)，從長遠(yuǎn)意義上看,路網(wǎng)交通狀況的改善仍然會誘增新 的交通需求，一定時(shí)期后還會出現(xiàn)交通設(shè)施不能滿足交通出行需求的矛盾。因此,新建道 路越來越不可能成為解決交通問題的較佳選擇。從世紀(jì)開始，人們就開始研究交通信號，用交通控制的方法來提高城市路網(wǎng) 的通行能力。發(fā)展

5、到今天，交通控制已成為城市交通系統(tǒng)正常運(yùn)行的技術(shù)保障。從 單點(diǎn)交叉口信號燈控制，到周定配時(shí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，再到fi前已成熟運(yùn)用的自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制 系統(tǒng)，交通控制在疏導(dǎo)交通、保障交通暢通的過程屮發(fā)揮了關(guān)鍵作用。近年來，隨著信息處 理、電子通信等技術(shù)的發(fā)展，尤其是發(fā)送、接收裝置的高性能實(shí)用化的進(jìn)步，使移動通信技術(shù) 的應(yīng)用有了更廣泛的領(lǐng)域。將這些先進(jìn)的通信技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代化的交通控制系統(tǒng)中來，止 是當(dāng)今世界上許多發(fā)達(dá)國家所致力開發(fā)研究的智能交通系統(tǒng)，的技術(shù)基礎(chǔ)。是將先進(jìn)的衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖象處理技術(shù)、數(shù)據(jù) 通信技術(shù)、傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)等高新技術(shù)有效地運(yùn)用于交通運(yùn)輸服務(wù)、控制管理 和車

6、輛制造等方而,從而使車輛靠自身的智能系統(tǒng)在道路上安全行駛，駕駛員通過系統(tǒng)來了 解道路的交通情況,管理人員通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對交通網(wǎng)絡(luò)的管理控制。這樣就可以保障交通安 全，極大地提高交通運(yùn)輸效率，改善交通環(huán)境質(zhì)量。目前隨著研究領(lǐng)域的不斷深入拓展，逐漸形成了以美國、歐洲和日木為代表 的三大體系。三個(gè)體系中的研究內(nèi)容不盡相同，各有側(cè)重。其中美國的研究領(lǐng)域較 為廣泛，我們以其為例,介紹所涉及的研究內(nèi)容。年美國將劃分為六個(gè)子系統(tǒng)，即先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)八先進(jìn)的出行者信息 系統(tǒng)，、商用車輛運(yùn)行管理系統(tǒng)，、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng),、先進(jìn)的公共交通管理系統(tǒng)和先進(jìn)的郊區(qū)交通管理系統(tǒng),。目前美國在對其的研究集中在個(gè)領(lǐng)域共項(xiàng)研

7、究內(nèi)容上，見表。可見，的研究領(lǐng)域是非常廣闊的。本文研究所要涉及的路線導(dǎo)行系統(tǒng),正是體系中基本的核心內(nèi)容之一。xx大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究研究背景的功能是應(yīng)出行者請求，向其提供理想的出行路線信息，幫助其順利完全出 行。在體系中，主要是依靠和兩大予系統(tǒng)提供的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)功能的。作為一項(xiàng)能減少擁擠、提高交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率的新技術(shù)，正口益引起世界范圍的廣 管泛關(guān)注。一個(gè)車輛行駛路線引導(dǎo)在研究中岀現(xiàn)過兩個(gè)基木概念，一個(gè)是路線導(dǎo)行是車輛導(dǎo)航。美國用戶服務(wù)中則將此項(xiàng)服務(wù)稱為路線規(guī)劃與導(dǎo)行。導(dǎo)航一詞原用于航空、航海領(lǐng)域中。與導(dǎo)行相比，導(dǎo)航可理解為在受導(dǎo)者出行者不識路線的情況下引導(dǎo)其完成出

8、行;而導(dǎo)行則是在受導(dǎo)者出行者識路的情況下,給出一 條較優(yōu)真至最優(yōu)路線引導(dǎo)其高效率地完成出行。由此可見,導(dǎo)行是比導(dǎo)航更高一級的服 務(wù)，導(dǎo)行的功能涵概了導(dǎo)航。在城市交通屮，顯然大部分出行者的要求是導(dǎo)行而非導(dǎo)航。表美國研究內(nèi)容公共交通運(yùn)輸公共交通管理途中換乘信息管理系統(tǒng)個(gè)體的公交運(yùn)輸靈活的公交車輛公共交通安全 導(dǎo)行系統(tǒng)的發(fā)展歷史交通路線導(dǎo)行系統(tǒng)的發(fā)展至今已有三十多年的歷史。年美國成立了小組開始 了對道路交通信息處理的研究。該項(xiàng)目可以說是世界上最早的研究，同時(shí)也被認(rèn)為是最早的研究之一。到了年代末，許多國 家相繼上馬了一批研究項(xiàng)目。具有代表性的有:美國的、歐洲的、h本的等。正是由于交通導(dǎo)行系統(tǒng)的研究開發(fā)

9、，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用，并進(jìn)一步形成了運(yùn)輸系統(tǒng)智能化的大趨 勢。以美國為例，隨著項(xiàng)目研究范圍的不斷擴(kuò)大，于年成立了 研究組織。年月開始了研究計(jì)劃，明確將發(fā)展作為道路運(yùn)輸政策,并于年xx大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論月將正式更名為,其它各國的總體框架也基木上由的研究逐步擴(kuò)展開來。根據(jù)的發(fā)展，可相應(yīng)地將交通導(dǎo)行系統(tǒng)發(fā)展分為三個(gè)階段，即早期、時(shí)期和時(shí)期。圖?描述 了國外導(dǎo)行系統(tǒng)與發(fā)展歷程曾松，。瞄岫打/略傭冉咖耳只靠涵憾羹q.皂置躊/哪 “iioo附卩轉(zhuǎn).喂棚打唧豉淵姊?日白一艮日目盯 噱、vi岱日奉嘲瓜嘲早期村璐時(shí)期圖.國外導(dǎo)行系統(tǒng)與發(fā)展歷程示意早期也稱前時(shí)期，是指從年代開

10、始研究交通導(dǎo)行系統(tǒng)到出現(xiàn)以前的這段時(shí)期。美國的的目的是向駕駛員提供最優(yōu)路線，但后來這一研究中斷,未得到推廣應(yīng)用。歐洲最早出現(xiàn)的導(dǎo)行系統(tǒng)項(xiàng)目是德國的由和合作開發(fā)，于年至年在德國的高速公路上進(jìn)行了試驗(yàn)。日本年年研究開發(fā)的，釧年建設(shè)省研究開發(fā)的，年一年警視廳研究開發(fā)的，均未能實(shí)施。在時(shí)期年提出至年取代和時(shí)期年以后，由于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，交通導(dǎo)行系統(tǒng)得到了較快的發(fā)展。年代后，美國進(jìn)行 了、等以動態(tài)交通導(dǎo)行為主要內(nèi)容的現(xiàn)場運(yùn)營實(shí)驗(yàn)。歐洲則在德國的,的基礎(chǔ)上開發(fā)統(tǒng)一的.，同時(shí)還開發(fā)了廣播動態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)。以和為基礎(chǔ)，日木警視廳、建設(shè)省、郵電省年開始聯(lián)合開發(fā)，年完成。翌年開始在東京試運(yùn)行，得到成功后于年在東京都縣

11、開始運(yùn)營，并于年組織全國推廣。年h本提出計(jì)劃包括個(gè)分系統(tǒng)，其中之一就是動態(tài)交通導(dǎo)行系統(tǒng)。早期的交通導(dǎo)行系統(tǒng)是各國獨(dú)自開發(fā)的,而且與其它的交通管理系統(tǒng)如交通 控制系統(tǒng)并xx大大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究無緊密聯(lián)系，主要的研究重點(diǎn)也放到了有關(guān)通信技術(shù)的研究上。從時(shí)期開始?xì)W洲的計(jì)劃要早一些，隨著、等交通智能化總體計(jì)劃的提出，導(dǎo)行系統(tǒng)與其它的管理、信息等系統(tǒng)均被納入總體計(jì)劃 中統(tǒng)一研究開發(fā)。時(shí)期,各種系統(tǒng)在總體計(jì)劃下集成化的趨勢已十分明顯，如日本的集成于。歐洲則將導(dǎo)行系統(tǒng)納入計(jì)劃中。導(dǎo)行系統(tǒng)已經(jīng)成為功能全而的系統(tǒng)中的一個(gè) 重要予系統(tǒng)，在研究開發(fā)和運(yùn)營上都與其它系統(tǒng)緊密結(jié)合，并統(tǒng)一

12、于總體計(jì) 劃下。從美國、日本和歐洲導(dǎo)行系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀看來,美國在研究的系統(tǒng)性方而領(lǐng) 先,其在計(jì)算機(jī)和通信等技術(shù)上的優(yōu)勢為系統(tǒng)的研究開發(fā)提供了有利條件。歐洲比較重 視開發(fā)基于廣播的動態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)。日本在動態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)的開發(fā)、部署和應(yīng)用方面居于 領(lǐng)先地位,，所開發(fā)的、均己投入運(yùn)營。經(jīng)過十多年的研究開發(fā),交通導(dǎo)行系統(tǒng)已從最初的靜態(tài)導(dǎo)行發(fā)展到目前的動 態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)堆。靜態(tài)導(dǎo)行使用交通狀況歷史數(shù)據(jù)庫和數(shù)字地圖進(jìn)行路線引導(dǎo)，動態(tài)交通 導(dǎo)行使用歷史數(shù)據(jù)庫、數(shù)字地圖與實(shí)時(shí)交通信息結(jié)合來進(jìn)行導(dǎo)行。動態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)向車輛提供優(yōu)化線路信息來改善交通服務(wù)和在路網(wǎng)上合理分 配交通量，以減輕交通擁擠。動態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)的重點(diǎn)在于導(dǎo)行信息

13、的實(shí)時(shí)提供問題。根據(jù)導(dǎo) 行策略的不同，可以區(qū)分為群體導(dǎo)行和個(gè)體導(dǎo)行，前者面向道路上的所有車輛，通過交通專 用廣播或等設(shè)備實(shí)現(xiàn),后者主要是通過車載單元，由存貯的電子地圖和道路交通信息 或接受導(dǎo)行控制中心發(fā)送的信息來實(shí)現(xiàn)。本文后面所提及的交通導(dǎo)行系統(tǒng)，非具體說明者均系動態(tài)交通導(dǎo)行系統(tǒng)。.交通導(dǎo)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架及分類的結(jié)構(gòu)概括地講，由車輛運(yùn)行定位子系統(tǒng)、信息采集及通訊子系統(tǒng)和行車優(yōu)化子系 統(tǒng)所組成。?車輛定位子系統(tǒng)的功能是跟蹤車輛在道路網(wǎng)絡(luò)中的位置。它所使用的數(shù)據(jù) 源有傳感器數(shù)據(jù)、數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫和全球定位系統(tǒng)信號。該子系統(tǒng)將輸出車輛當(dāng)前的絕 對位置經(jīng)度、緯度、高度和車輛在地圖上的相對位置,完成此功能

14、需要進(jìn)行航位測 定、地圖兀配和絕對位置修正。目前己有的導(dǎo)行系統(tǒng)大多是通過車載單元與安裝在道路邊上的信號標(biāo)桿,在進(jìn)行雙向通信的同時(shí)完成 車倆定位檢測的。?信息采集及通訊子系統(tǒng)的功能是采集路網(wǎng)交通信息，實(shí)現(xiàn)信息采集設(shè)備、車 輛和交通控制屮心z間的數(shù)據(jù)交換。信息采集設(shè)備包括感應(yīng)線圈、雷達(dá)、攝像機(jī)、磁 場傳感器和紅外線接發(fā)裝置等。通過這些設(shè)備全面收集路網(wǎng)實(shí)吋交通信息。通訊方式主要有 射頻通訊無線電廣播通訊、紅外通訊、微波通訊、蜂窩狀移動電話通訊等。?行車路線優(yōu)化子系統(tǒng)的功能包括導(dǎo)行路線的計(jì)算確定、路線的引導(dǎo)及信息 顯示。它的工作原理是依據(jù)車輛定位子系統(tǒng)所確定的車輛在網(wǎng)絡(luò)中的位置和出行者輸 入的目的地，

15、結(jié)合xx大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)穆肪W(wǎng)交通信息，為用戶提供能夠減少延誤、避免擁 擠、高效率到達(dá)終點(diǎn)的行車路線。的分類按照導(dǎo)行路線的計(jì)算模式，動態(tài)交通導(dǎo)行系統(tǒng)可以分為中心決定式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)兩大類。?中心決定式系統(tǒng)在中，由交通信息中心的主機(jī)完成路線規(guī)劃工作，為每一可能的對計(jì)算最優(yōu)或準(zhǔn)最優(yōu)路線,通過通信系統(tǒng)將所要求路線提供給用戶。的路線 規(guī)劃是基于系統(tǒng)整體的多車輛路線規(guī)劃。按人機(jī)界而的不同，分為廣播型和交互型兩類。其屮交互型被認(rèn)為是未來導(dǎo)行系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。?分布式系統(tǒng)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)按接收分布式系統(tǒng)又稱車載單元決定式到的實(shí)時(shí)信息，由車載單元進(jìn)行路線計(jì)算，導(dǎo)行由每輛車自己完

16、成，使用自身 存儲的數(shù)據(jù)選擇車輛自身的優(yōu)化線路。由于未考慮路網(wǎng)上交通流的動態(tài)變化和其它導(dǎo)行車 輛的行為，此項(xiàng)技術(shù)可能產(chǎn)生較差的導(dǎo)行效果，且有可能使許多車輛都選擇同一路線，造成 新的交通阻塞。一般情況下,在城市間岀行或交通狀況良好無交通擁擠現(xiàn)象吋可采用分布式 導(dǎo)行。在城市交通出行時(shí)通常釆用中心決定式系統(tǒng)。.實(shí)驗(yàn)性導(dǎo)行系統(tǒng)介紹目前各國實(shí)施的實(shí)驗(yàn)性導(dǎo)行項(xiàng)目有許多o這些項(xiàng)目實(shí)施的碩件環(huán)境及技術(shù)支 持已不存在大的障礙，這里我們所關(guān)注和探討的是導(dǎo)行系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制一導(dǎo)行原則及最 優(yōu)路線的計(jì)算方法等，也就是系統(tǒng)的導(dǎo)行策略。下面對一些典型的實(shí)驗(yàn)性導(dǎo)行系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行 介紹。是美國伊利諾斯州芝加哥實(shí)施的導(dǎo)行項(xiàng)目。年伊

17、利諾斯州運(yùn)輸部開始設(shè)想通過導(dǎo)行來減輕交通擁擠,在高速道路和主干道 上進(jìn)行了動態(tài)導(dǎo)行的測試。項(xiàng)目年月至年月為動態(tài)導(dǎo)行系統(tǒng)建立了系統(tǒng)性的研究基礎(chǔ)，系統(tǒng)是一種基于實(shí)時(shí)交通條件當(dāng)前路段行程吋間的分布式導(dǎo)行系 統(tǒng)。車輛定位主要采用差分，在處于盲區(qū)時(shí)則輔以基于車輪速度和方向傳感 器的航位測定算法進(jìn)行定位。項(xiàng)目中，裝備有導(dǎo)行設(shè)備的車輛使用車載單元尋找最優(yōu)路線。交通信息中心 以一定周期向車載單元發(fā)送路網(wǎng)交通狀況的更新信息。使用無線電發(fā)射器, 按行程時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行路線優(yōu)化。在行程時(shí)間計(jì)算中，使用兩種類型的路段行程時(shí)間模式。第一種為靜態(tài)模式, 按路段交通流狀況歷史數(shù)據(jù)確定;第二種為動態(tài)模式,使用動態(tài)

18、模式對靜態(tài) 模式的數(shù)據(jù)xx大大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究進(jìn)行更新，當(dāng)實(shí)時(shí)行程時(shí)間與歷史數(shù)據(jù)差異較大吋，用車輛檢測器和探測車 輛提供的數(shù)據(jù)計(jì)算路段行程時(shí)間平均值和方差。將動態(tài)模式和靜態(tài)模式的差別 傳送給車載單元，由車載單元完成路線計(jì)算。在兩者差界不大時(shí)，則使用靜態(tài)模式的歷史數(shù)據(jù) 來計(jì)算路線?？紤]路段行稈時(shí)間是動態(tài)隨機(jī)性的，使用路段行稈時(shí)間的方著來估算行稈時(shí) 間。但最終在車輛導(dǎo)行過程屮使用的實(shí)際信息為平均路段僻線行程時(shí)間，即 路線優(yōu)化中并未考慮路段/路線行程時(shí)間的隨機(jī)性。在的開發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)因其在數(shù)據(jù)采集、處理和發(fā)布方而的復(fù)雜性，的開發(fā)比原來想象的更具挑戰(zhàn)性，市場滲入率也比預(yù)

19、期的低，導(dǎo)致方案規(guī)模 調(diào)整縮小。和是歐洲在方面展開的兩個(gè)項(xiàng)目。目前項(xiàng)目己進(jìn)入第三階段的研究即，該項(xiàng)目所支持的為系統(tǒng)，其原型就是由德國開發(fā)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)年在柏林實(shí)施，屬中心，后來稱為。目前已由歐盟統(tǒng)一研究開發(fā)。圖趟系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，由中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行路線優(yōu)化，將找到的最佳路線信息通過路邊信標(biāo)傳送給車載單元。路邊信標(biāo)通常設(shè)置于主要交叉口。估算行程時(shí)間的方法是使 用常比例方法來從歷史行程時(shí)間預(yù)測未來行程時(shí)間，即預(yù)測方法多是通過假定 偏差導(dǎo)數(shù)在整個(gè)預(yù)測時(shí)段內(nèi)保持不變來預(yù)測下一階段狀態(tài)。和提出一種與類似的方法,不同之處是他們用指數(shù)折減方法，由間歷史行程時(shí)間和實(shí)時(shí) 行程時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差來預(yù)測真實(shí)行程時(shí)間。當(dāng)問歷史行程

20、時(shí)間和/或?qū)崟r(shí)行程時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差增加xx大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論時(shí)，這一模型得到的未來行程時(shí)間與歷史型類似。凰/砒是由美國奧蘭多市、佛羅里達(dá)州運(yùn)輸部、聯(lián)邦公路局、通用汽車公司和美國汽車聯(lián)合會合作開發(fā)的交通導(dǎo)行項(xiàng)目。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于擁 擠和事故等實(shí)時(shí)交通狀況的導(dǎo)行，具有為出行者服務(wù)的“黃頁”信息。尤其適用于 對該地區(qū)不熟悉的出行者使用。在中，使用實(shí)時(shí)行程時(shí)間計(jì)算最優(yōu)路線，估計(jì)的實(shí)時(shí)路段行程時(shí)間基于各種 數(shù)據(jù)源的輸入,通過模糊邏輯數(shù)據(jù)結(jié)合處理。在中，將當(dāng)前行程時(shí)間化為擁擠水 平，顯示于車內(nèi)屏幕上。系統(tǒng)使用歷史和仿真兩種模式的結(jié)合來計(jì)算最優(yōu)路線。 模型估算干道上的延誤,求出模糊邏輯的最大高度解。數(shù)據(jù)由兩個(gè)

21、模型變量:質(zhì)量和 數(shù)據(jù)獲取時(shí)間來表示。系統(tǒng)通過分析質(zhì)量來給每個(gè)數(shù)據(jù)源評分，并使用時(shí)效參數(shù)在每分鐘 減少其得分，以反映其時(shí)效性。然后選出使用最佳數(shù)據(jù)源來估算行程時(shí)間。這一方法的不足 z處是在一次處理中實(shí)際上使用了一個(gè)來源的數(shù)據(jù)，不但浪費(fèi)了其它來源的數(shù)據(jù)，對預(yù)測的準(zhǔn)確性也有較大影響。是由口本豐公司與警察廳、郵政廳、建設(shè)省共同開發(fā)的基于全球定位系統(tǒng) 和道路車倆信息通信系統(tǒng)的導(dǎo)行項(xiàng)目，為h本現(xiàn)存應(yīng)用項(xiàng)目的自然擴(kuò)展，始 于和的集成。其最新的建設(shè)動向是集成種交通信息系統(tǒng):、多路復(fù)用廣播和基于電子地圖的車內(nèi)交通信息。的行程時(shí)間預(yù)測模型類似于模型，不同的是讓駕駛員白己確定路線選擇標(biāo)準(zhǔn)，它給駕駛員提供了較大的選

22、擇余 地，圖.為的信息傳輸流程。/年間由英國政府提出，曾以“”作為其吸引駕駛員的廣告詞，為駕駛員在擁擠的市區(qū)中尋找較好的行駛路線。該系統(tǒng)使用紅外信標(biāo)進(jìn)行雙 向通信。在vi】中，導(dǎo)行車輛被當(dāng)作探測車來報(bào)告路段行程時(shí)間。最優(yōu)路線的計(jì)算使用 與系統(tǒng)連接的中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行。車載單元按主動導(dǎo)行模式發(fā)送路線推薦方案, 方案可在途中更新。多段接力式動態(tài)標(biāo)志路線導(dǎo)行系統(tǒng)我國對交通導(dǎo)行系統(tǒng)的研究起步較晚，目前處于對定位系統(tǒng)、電子地圖、雙 向通信等環(huán)節(jié)的研究階段，投入使用的基本上都是以無線電廣播為基礎(chǔ)的初級導(dǎo)行手段?；诩和ㄐ?、可變標(biāo)牌的導(dǎo)行系統(tǒng)正處于研究和試驗(yàn)階段，而比較全面的城市交通 導(dǎo)行系統(tǒng)的研究成果尚未見

23、到。xx大大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究用吟？?-?. ?. . ?o?.圖.的信息傳輸流程多段接力動態(tài)標(biāo)志路線引導(dǎo)系統(tǒng)屬于車外誘導(dǎo)型系統(tǒng),是由上海交警總隊(duì)和 xx大學(xué)于年月合作完成的，通過可變標(biāo)牌和交通，“播電臺實(shí)現(xiàn)交通流導(dǎo)行。由于該系 統(tǒng)是僅顯示單一路段交通信息的可變標(biāo)牌路線導(dǎo)行系統(tǒng),因此只適合于路線較為簡單 的高速公路圖多段接力式動態(tài)標(biāo)志路線導(dǎo)行系統(tǒng)構(gòu)成xx大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論快速道路網(wǎng)。該系統(tǒng)采用在相鄰交叉口前連續(xù)設(shè)置顯示多路段交通信息可交 標(biāo)牌的辦法，類似接力棒傳遞那樣，通過各個(gè)交叉口處的多路段動態(tài)交通信息，把車倆逐 段引導(dǎo)到不擁擠的路段上，直到冃的地。多段

24、接力式動態(tài)路線引導(dǎo)系統(tǒng)由個(gè)部分組成圖.： 交通信息采集系統(tǒng);交通信息評價(jià)處理單元:數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng);屮央計(jì)算機(jī)處理 系統(tǒng);可交標(biāo)牌、交通信息廣播臺及其控制單元。研究目的、內(nèi)容和方法 研究目的交通導(dǎo)行系統(tǒng)為解決城市交通問題提供了嶄新的技術(shù)支持，目前尚未解決的 是導(dǎo)行系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制即導(dǎo)行策略問題，也就是導(dǎo)行依據(jù)和導(dǎo)行方法。把什么樣的信息 提供給用戶才能達(dá)到避免擁擠、提高路網(wǎng)使用效率的目的，如何在短時(shí)間內(nèi)得到這些信息, 以及如何根據(jù)這些信息快速確定出最佳出行路線，系統(tǒng)如何保證用戶的出行利益，這些都制 定導(dǎo)行策略時(shí)要考慮的核心問題。解決這些問題所涉及的理論基礎(chǔ)，是交通工程領(lǐng)域中個(gè)經(jīng) 典、前沿的理論問題?動

25、態(tài)交通分配理論。近年來，世界各國在這個(gè)研究領(lǐng)域進(jìn)行了許多 努力,取得了較為可觀的成果，但仍無法解決模型計(jì)算量大、算法優(yōu)化時(shí)間長以及無法得 到瞬時(shí)流量等問題，難以滿足實(shí)吋交通導(dǎo)行的需要。理論上的不成熟影響了交通導(dǎo)行系 統(tǒng)的實(shí)施效果，以至于阻礙了導(dǎo)行系統(tǒng)的推廣應(yīng)用進(jìn)程。因此，研究面向應(yīng)用、實(shí)用性較強(qiáng) 的導(dǎo)行策略就成了較為迫切的研究課題，本文既以大城市交通為背景,對實(shí)用性導(dǎo)行策略進(jìn) 行探討。 研究內(nèi)容策略是指專為某項(xiàng)行動或某種目標(biāo)而制定的行動方針和方法,而路線導(dǎo)行系 統(tǒng)中的導(dǎo)行策略則可理解為為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行系統(tǒng)目標(biāo)而確定的導(dǎo)行依據(jù)因素及所采取的方 式、方法。因此導(dǎo)行目標(biāo)、導(dǎo)行因素和路線優(yōu)化方法既為導(dǎo)行策略

26、的三項(xiàng)基木要素。如果 將導(dǎo)行比作一個(gè)最優(yōu)化問題,則導(dǎo)行目標(biāo)、導(dǎo)行變量和路線尋找方法分別對應(yīng)著優(yōu)化過程的 目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化變量和優(yōu)化算法。?導(dǎo)行目標(biāo)導(dǎo)行目標(biāo)是指導(dǎo)行所要達(dá)到的最優(yōu)目標(biāo)。導(dǎo)行系統(tǒng)服務(wù)的對象是廣大出行者 用戶，出行者對導(dǎo)行系統(tǒng)的要求是能夠滿足他們線路短、速度快、安全舒適的線路選擇, 導(dǎo)行目標(biāo)要能夠保證和滿足出行者利益要求。但同時(shí)，做為導(dǎo)行服務(wù)提供者的交通管理部 門來說，他們希望的導(dǎo)行目標(biāo)是能夠保證高效、通暢的路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。導(dǎo)行系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)管 理者和出行者的利益沖突，如何將兩者的目標(biāo)要求協(xié)調(diào)一致,將是確定導(dǎo)行目標(biāo)時(shí)需要研究 解決的問題。?導(dǎo)行因素導(dǎo)行因素指的是尋找最優(yōu)路線的依據(jù)，體現(xiàn)在相

27、應(yīng)的模型和算法中即為導(dǎo)行 變量。對于出行者，選擇路線的依據(jù)是路線費(fèi)用最優(yōu)。這個(gè)費(fèi)用中包括出行路線距離、旅xx大大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究行時(shí)間、路線舒適度等內(nèi)容。一般出行者選擇路線所要考慮的依據(jù)是旅行時(shí) 間和路線距離本文研究以大城市現(xiàn)實(shí)路網(wǎng)交通為背景，暫不考慮收費(fèi)交通對出行者路線選擇 的影響。而對于管理者來說，他所關(guān)心的是路網(wǎng)交通流分布狀況及擁擠程度，因此管理者的 導(dǎo)行依據(jù)應(yīng)該是反應(yīng)路網(wǎng)交通狀態(tài)的交叉口延誤、交叉口飽和度、線網(wǎng)流量密度及總出行費(fèi) 用等指標(biāo)。在確定的導(dǎo)行目標(biāo)下，需要找出相應(yīng)的導(dǎo)行因素來標(biāo)定目標(biāo)函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功 能。?路線優(yōu)化方法路線優(yōu)化的算法研究目前已較

28、為成熟，但應(yīng)用于導(dǎo)行系統(tǒng)中的路線優(yōu)化是基 于預(yù)測的路網(wǎng)狀態(tài)而進(jìn)行的，預(yù)測內(nèi)容包括路網(wǎng)交通流變化趨勢和駕駛員路線選擇行為, 具有典型的動態(tài)特征。此外，城市路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交叉口數(shù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對路線優(yōu)化算法的效率提出了更高的要求,為滿足導(dǎo)行系統(tǒng)的運(yùn)行要求，需要開發(fā)出高效率的路線優(yōu)化方 法。.研究方法首先在對國內(nèi)外有關(guān)導(dǎo)行策略的研究成果進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，找出本論 文的研究方向，明確研究內(nèi)容及重點(diǎn)。交通研究領(lǐng)域中有關(guān)研究數(shù)據(jù)一般分為兩類，一類 是實(shí)際數(shù)，數(shù)據(jù)，一類是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)。本文研究以實(shí)用性為基木要求，因此進(jìn)行了多次現(xiàn)場觀測，收集了大量的數(shù)據(jù)。在對這些 數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行分析之后得岀相應(yīng)結(jié)論。

29、在研究中，述進(jìn)行了模擬計(jì)算和問卷 調(diào)查等內(nèi)容,得到了有效的數(shù)據(jù)，為相關(guān)理論的確立提供了全而的分析支持。論文結(jié)構(gòu)安排論文由章構(gòu)成。第一章對研究背景進(jìn)行綜合介紹,在此基礎(chǔ)上導(dǎo)岀本文的研究目的、研究內(nèi) 容及方法。第二章對導(dǎo)行策略研究成果進(jìn)行全而綜述。通過對導(dǎo)行策略有關(guān)研究成果的 評析，確定本論文的研究方向。第三章對城市路網(wǎng)中的功能進(jìn)行分析,確定導(dǎo)行基本策略。通過對城市交通特征及環(huán)境的分析，結(jié)合城市交通控制系統(tǒng)的功能要求，明確的系統(tǒng)功能,并在此 基礎(chǔ)上對管理者控制目標(biāo)和出行者需求進(jìn)行分析，確立能夠?qū)崿F(xiàn)功能的導(dǎo)行目標(biāo)。第四章出行費(fèi)用分析。以旅行吋間作為唯一指標(biāo)對出行費(fèi)用進(jìn)行分析。城市 路網(wǎng)出行的旅行時(shí)間

30、可分為路段行程時(shí)間和交叉口延誤時(shí)間兩部分，木章分別對這兩部 分費(fèi)用的預(yù)測估計(jì)進(jìn)行分析建模討論。第五章飽和度導(dǎo)行控制及其方法。通過實(shí)測數(shù)據(jù)，建立路段行程時(shí)間與路段 上游交叉口飽和度的函數(shù)關(guān)系。以此為基礎(chǔ),對交叉飽和度變化引起的路段行程時(shí)間和 交叉口延誤時(shí)間增減狀況進(jìn)行靈敏性比較分析，確定飽和度導(dǎo)行控制策略。并建立飽和度 導(dǎo)行控制方法？第六章總結(jié)全文，討論研究過程中得出的結(jié)論及出現(xiàn)的問題,探討后續(xù)研究 方向。xx大學(xué)博士學(xué)位論文第二章導(dǎo)行策略研究成果綜述分析導(dǎo)行策略的研究與傳統(tǒng)的城市交通理論研究是一脈相承的。在城市交通系統(tǒng)中，出行者路線選擇后的出行行為形成路網(wǎng)交通流量，對此過程的理論描述就是交通分

31、 配理論。在交叉口信號燈進(jìn)入城市交通系統(tǒng)中后，以此為手段的交通控制問題也融入了交通 分配理論體系。早期的信號控制所引致的“流量再分配”現(xiàn)象是管理者無意的，沒有預(yù)料到 的行為，有時(shí)對路網(wǎng)交通狀況也會產(chǎn)生負(fù)面有害的影響。隨之就出現(xiàn)了交通分配與信號控制 組合問題。在這一領(lǐng)域中所包括的研究內(nèi)容有:交通分配模型、交通流理論、交通參數(shù)分析 與預(yù)測、交通控制理論與方法等。在概念岀現(xiàn)后，人們將納入了城市交通控制系統(tǒng)中，寄希望 于通過功能的實(shí)現(xiàn)，來拓展原有控制功能、延伸控制范圍。因此導(dǎo)行策略所涉及 的研究領(lǐng)域分為：?交通流狀態(tài)的描述，動態(tài)交通分配模型的研究?導(dǎo)行目標(biāo)；?交通狀態(tài)預(yù)測，包括交通流量和行程時(shí)間?導(dǎo)行

32、依據(jù)；?駕駛員路線選擇機(jī)制?導(dǎo)行依據(jù)：?路線優(yōu)化方法。交通分配模型在城市交通出行中，駕駛員出行者總是力圖選擇從起點(diǎn)到訖點(diǎn)之間費(fèi)用阻抗 最小路徑。這個(gè)出行費(fèi)用包含多項(xiàng)內(nèi)容:旅行時(shí)間、安全、成本、舒適度等。但旅行時(shí)間常常被用作出行費(fèi)用的唯一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，這是由于經(jīng)驗(yàn)研究表明，旅行時(shí)間是影 響交通流量的主要阻力;幾乎所有其它費(fèi)用均與旅行時(shí)間密切相關(guān)，且有相同的升降趨勢; 旅行時(shí)間要比其它費(fèi)用易于測定，即使有必要用到其它費(fèi)用，也常常將其轉(zhuǎn)換成吋間來 度量。 用戶均衡，模型雖然出行者力圖選擇一條費(fèi)用最小路徑，但由于路段費(fèi)用隨流量變化，因此 有相同起i乞點(diǎn)的出行者不一定會選擇同一條路。只有當(dāng)不存在駕駛員能單方

33、面改變其路 徑并能降低其費(fèi)用時(shí)，一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)才算是達(dá)到，這就是“用戶平衡條件”的特征。給出的用 戶均衡分配模式的定義為;在交通網(wǎng)絡(luò)中的用戶了解網(wǎng)絡(luò)全部狀態(tài)并且總是選擇 對自己費(fèi)用最小的路線。達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，任一對之間，各條被使用的路線費(fèi)用相等且不大于 未被使用的其它路線的費(fèi)用。用戶均衡原理等價(jià)的數(shù)量規(guī)劃模型如下式。xx大學(xué)博上學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究:芝o|萬五式屮符號定義：iv網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合：彳一網(wǎng)絡(luò)有向孤即路段的集合；j卜一產(chǎn)生交通量的起始節(jié)點(diǎn)集合，丘iv;一吸收交通量的終訖節(jié)點(diǎn)集合,不一定是空集;廣個(gè)起始節(jié)點(diǎn)，；，個(gè)終訖節(jié)點(diǎn)，；鏟連接對的所有路徑的集合：廠所研究時(shí)段內(nèi)從,

34、到的交通需求量；翰一在路段上的交通流量，口 w么；產(chǎn)路段上的費(fèi)用行程時(shí)間，鏟幻翩；ii ?對之間路徑上的流量,w麟;” ？對之間路徑的費(fèi)用，七g%;豫一如果路段在對的路徑上，其值為，否則為， ， u o于是有凹既乞提出的這一模式為非線性規(guī)劃模型，采用算法，可求解該模型。法是使用線性規(guī)劃逐步逼近非線性規(guī)劃來求解的。有關(guān)交通分配模型求解算法的問題本文不做更多的討論。在實(shí)際出行中，由于不完全的網(wǎng)絡(luò)信息、費(fèi)用感知上的課差，以及路徑選擇標(biāo) 準(zhǔn)上的差異等，駕駛員并不能夠完全識別對屮所有路徑費(fèi)用的差異。我們將駕駛員對 路段費(fèi)用的理解值與實(shí)際值之間的差別視為隨機(jī)變量，相應(yīng)地定義出隨機(jī)用戶均衡條件:系統(tǒng)中不再存

35、在駕駛員認(rèn)為他能通過單邊改變路徑來降低其費(fèi)用的 機(jī)會。條件屮的這一隨機(jī)特征可以通過在路段費(fèi)用函數(shù)屮引入誤差項(xiàng)來表示%占口而其中，如表示出行者對路段的感知行程時(shí)間，假定課差項(xiàng)占。服從期望為的概率分布。事實(shí)上，該誤差項(xiàng)亦能夠描述網(wǎng)絡(luò)供給因素的變化,如因道 路施工、突發(fā)事件或天氣狀況所引致的道路通行能力變化。當(dāng)口。時(shí)，也就是出行者對 路段費(fèi)用的理解值完全正確時(shí)，就成為，所以是的一種極端情況。xx大學(xué)博士學(xué)位論文第二章導(dǎo)行策略研究成果綜述分析.系統(tǒng)最優(yōu)，模型模型中，每位出行者只從自身利益出發(fā)去尋找最小費(fèi)用路線，出行者之間互 不協(xié)商，經(jīng)過不斷的系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)整后，達(dá)成一個(gè)平衡狀態(tài)。在交通控制引入交通系統(tǒng) z

36、后，管理者致力于利用控制技術(shù)來把握城市路網(wǎng)交通狀況，使路網(wǎng)中的交通分配方案能夠 達(dá)到系統(tǒng)效益最佳。第二原理即系統(tǒng)最大原理，給出了系統(tǒng)最優(yōu)的意義:如果對路網(wǎng)屮的每個(gè)對，所有被使用路徑的邊際費(fèi)用都相等,而且小于那些未被使用的路徑上由 單個(gè)出行者增加所引起的邊際費(fèi)用，則路網(wǎng)處于系統(tǒng)最優(yōu)?？梢员硎境扇缦碌臄?shù)學(xué)規(guī)劃問題；2 o o i o工珂口 m%在路徑選擇環(huán)境中，沒有任何駕駛員能夠轉(zhuǎn)換到其它路徑口而不增加系統(tǒng)費(fèi) 用。它要求駕駛員接受統(tǒng)一調(diào)度，大家的共同目的是使系統(tǒng)的總的費(fèi)用最小.有趣的是，當(dāng)路網(wǎng)上略去擁擠效應(yīng)時(shí)，和模型的目標(biāo)函數(shù)是相等的。設(shè)而月，口，口是常數(shù),則的目標(biāo)函數(shù)變成：乞工吒'口而的

37、目標(biāo)函數(shù)是：9 "l “疵刀口 '可見兩式相式。和規(guī)劃模型十分類似，事實(shí)上兩者的差別具體在路段費(fèi)用函數(shù)的構(gòu)造上。如 果將費(fèi)用函數(shù)作適當(dāng)交換，兩模型則有相同的解黃海軍，o當(dāng)路網(wǎng)上的擁擠程度 較低時(shí)，即/很小時(shí)，與解十分接近，這種情況在實(shí)際交通狀態(tài)屮是存在的。這一特點(diǎn)將對我們解析導(dǎo)行策略中的導(dǎo)行目標(biāo)時(shí)帶來重要的啟迪，本文將在下一章節(jié)中進(jìn)一步討論。.動態(tài)交通分配上兩節(jié)中討論的交通分配問題均是假定路網(wǎng)矩陣在研究時(shí)段內(nèi)是常數(shù)，所建 立的、模型均是靜態(tài)的。如果考慮交通需求和交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動態(tài)變化特征, 即矩陣是時(shí)變函數(shù)，就產(chǎn)生了動態(tài)交通分配問題。動態(tài)交通分配問題由于其理 論復(fù)雜性，計(jì)算x

38、x大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究上的難度和對的重要性，已引起交通研究學(xué)者、運(yùn)籌學(xué)專家、應(yīng)用數(shù)學(xué)家和 計(jì)算機(jī)專家的廣泛注意。這里只做概要介紹。?動態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)和為多起點(diǎn)和單訖點(diǎn)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)建立了系統(tǒng)最優(yōu)分配模型，模型用離散時(shí)間、非線性非凸數(shù)學(xué)規(guī)劃表達(dá)黃海軍，。證明和模型具有線性無相關(guān)約束，并構(gòu)造了凸規(guī)劃表達(dá)模型。?動態(tài)用戶最優(yōu)給出了動態(tài)用戶最優(yōu)的定義為:在交通網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)且僅當(dāng)每一對間以及任一時(shí)刻明，沿著被使用的路徑的個(gè)人費(fèi)用相等且最小時(shí)達(dá)到動態(tài)用戶最優(yōu)。?動態(tài)隨機(jī)用戶最優(yōu)為描述駕駛員選擇行為的隨機(jī)性,等基于動態(tài)用戶最優(yōu)提出了動態(tài)隨機(jī)用戶 最優(yōu)理論。其路線選擇原則表明用戶只選擇當(dāng)時(shí)所

39、理解的最小瞬時(shí)阻抗路線，這 一選擇決策既可能發(fā)生在起始節(jié)點(diǎn)，也可能發(fā)生在路線中任意的中間節(jié)點(diǎn)。如果 任意時(shí)刻和在任意選擇的節(jié)點(diǎn)一終點(diǎn)對z間，從該節(jié)點(diǎn)到終點(diǎn)的所有正在被選用的路徑上的 當(dāng)前瞬態(tài)行駛費(fèi)用相等，并等于最小費(fèi)用，則相應(yīng)的時(shí)變交通流就是動態(tài)用戶平衡流。利用最優(yōu)控制理論建立的模型有多起點(diǎn)單終點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)時(shí)間最優(yōu)控制論模型，并 證明了該模型的最優(yōu)解對應(yīng)于動態(tài)用戶均衡原則解黃海軍，o根據(jù)用戶費(fèi)用的定義的不同，有兩類用戶最優(yōu)模型。預(yù)測型用戶最優(yōu)以當(dāng)駕駛員在時(shí)刻到達(dá)將進(jìn)入路段的交叉點(diǎn)時(shí),將會在上花費(fèi)的實(shí)際行程時(shí)間為分配費(fèi)用。而反應(yīng)型用戶最優(yōu)以在路段目前狀態(tài)下通過路段所花費(fèi)的理想時(shí)間為分配費(fèi)用。顯然

40、，根據(jù)反應(yīng)型用戶最優(yōu)原則來配流，并不一定要求同一時(shí)刻從同一節(jié)點(diǎn) 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的車輛到達(dá)終點(diǎn)時(shí)耗用相等的費(fèi)用，它只要求在相同的節(jié)點(diǎn)一終點(diǎn)對z間正在 被使用的所有路徑上，瞬時(shí)測得的費(fèi)用相等。這兩類規(guī)則實(shí)質(zhì)上是對岀行者路徑選擇行為的 不同假定。兩種用戶最優(yōu)模型均有其適用的交通環(huán)境。預(yù)測型用戶最優(yōu)使用范圍為:交通 網(wǎng)絡(luò)中交通條件每日變化不大，交通條件可預(yù)測;出行者了解這些交通條件。這吋,用戶可 以根據(jù)未來的交通狀況來估計(jì)出行費(fèi)用，選擇岀行路徑。反應(yīng)型用戶最優(yōu)適用范圍為:交 通網(wǎng)絡(luò)屮交通條件是不可預(yù)測的例如由于事故等隨機(jī)因素造成:岀行者缺乏完善的交通 信息服務(wù)。這時(shí)，用戶只能根據(jù)當(dāng)前的交通條件來選擇出行路徑

41、。盡管兩類動態(tài)用戶最優(yōu) 的定義大不相同，但在靜態(tài)條件下均會轉(zhuǎn)化為相同的靜態(tài)最優(yōu)，而且在一定條件下交通狀況良 好且出行費(fèi)用穩(wěn)定不變，兩者的結(jié)果也會達(dá)到一致。根據(jù)上述用戶最優(yōu)定義，同一對、同一時(shí)間出發(fā)的出行者可能有不同的實(shí)際 旅行時(shí)間。如果我們假定用戶能夠根據(jù)路網(wǎng)上的交通狀態(tài)正確地選擇出發(fā)時(shí)刻和出 行路徑，則可以定義出發(fā)時(shí)刻和出行路徑意義上的均衡狀態(tài)，而非靜態(tài)用戶路徑選擇均衡狀 態(tài)的范疇。當(dāng)在xx大學(xué)博士學(xué)位論文第二章導(dǎo)行策略研究成果綜述分析任一對中，用戶出行選擇出發(fā)時(shí)刻、出行路徑均有相同的負(fù)效用時(shí)，則達(dá)到動 態(tài)用戶均衡。這時(shí)由于交通擁擠的外在性，用戶仍會選擇不同的出行時(shí)間、岀行 路徑，從而形成隨

42、時(shí)間變化的交通流以及隨時(shí)間變化的擁擠程度。和給出動態(tài)用戶均衡狀態(tài)定義為:如果對于每一個(gè)對，從出發(fā)時(shí)刻至到達(dá)時(shí)刻，被利用路徑上的單位費(fèi)用，包括早到、遲到的時(shí)間等效費(fèi)用，均 相同且等于最小單位路徑費(fèi)用，即達(dá)到了動態(tài)用戶均衡。這一定義的均衡狀態(tài)很難數(shù)學(xué)規(guī) 劃式表達(dá)，一般應(yīng)用變分不等式建模陸化普，o和對反應(yīng)型用戶最優(yōu)模型提出疑問，他們認(rèn)為如果假設(shè)使用者沒有預(yù)測未來交通流的變化，只是一味地根據(jù)當(dāng)前的瞬時(shí)旅行時(shí)間選擇岀行路徑，這樣 會導(dǎo)致低為的解或不現(xiàn)實(shí)的交通流分布形態(tài)陸化普，0事實(shí)上，兩類用戶最優(yōu)都是基于對用戶 行為做出的假定，而真實(shí)情況下駕駛員的行為究竟如何，還有待深入研究。實(shí)際應(yīng)用 中應(yīng)及時(shí)獲取用戶

43、行為反饋來修正有關(guān)模型，而不是簡單地依照某種假定，因?yàn)閷?shí)時(shí)獲取 駕駛員個(gè)體的詳細(xì)特征進(jìn)行分類是不現(xiàn)實(shí)的。.交通分配模型在導(dǎo)行策略中的應(yīng)用導(dǎo)行系統(tǒng)需要動態(tài)響應(yīng)用戶的出行請求，向其提供路線，可以認(rèn)為這一過程 是管理者將車輛動態(tài)地分配到道路網(wǎng)絡(luò)屮。在目前實(shí)施的不少導(dǎo)行項(xiàng)目屮，如、.等，通常都是直接通過探測車和檢測器的數(shù)據(jù)來預(yù)測下一階段的交通狀態(tài)。 對于導(dǎo)行車輛的路線改變行為，并不在導(dǎo)行信息發(fā)布時(shí)進(jìn)行考慮。也就是說系統(tǒng)實(shí)時(shí)導(dǎo)行時(shí) 并未預(yù)先考慮“反饋”作用的影響，而只是在這一作用產(chǎn)生后，才按其效果進(jìn)行新 一輪的調(diào)節(jié)。在導(dǎo)行車輛比例較低、導(dǎo)行車輛的行為對路網(wǎng)狀態(tài)的影響可以忽略時(shí)，這種 方法是可行的。等導(dǎo)行

44、項(xiàng)目都還處于實(shí)驗(yàn)階段，導(dǎo)行車輛數(shù)量很少，因而都使用這種方法。在導(dǎo)行車輛比例足夠大時(shí)，導(dǎo)行車輛的行為對路網(wǎng)狀態(tài)的影響是不可忽略 的。這時(shí)導(dǎo)行必須考慮導(dǎo)行車輛改變路線對路網(wǎng)交通流的影響，即將導(dǎo)行車輛的路線改變 行為納入進(jìn)行路網(wǎng)交通狀態(tài)預(yù)測和路線尋找模型中。這一問題的解決通常認(rèn)為應(yīng)利用動態(tài)交 通分配模型，因而動態(tài)交通分配模型被認(rèn)為是路線導(dǎo)行的理論基礎(chǔ)。動態(tài)交通分配模型以數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法描述控制變量，如交通流在時(shí)變系統(tǒng)中的動態(tài)演變。 在導(dǎo)行車輛比例較高的情況下，這種模型的效果較好。然而，導(dǎo)行比例較低、存在大量非導(dǎo)行車輛時(shí)，動態(tài)分配模型會遇到無法描述非引導(dǎo)車輛的線路選擇行為的困難。因?yàn)槿绻脩?沒有網(wǎng)絡(luò)交

45、通狀態(tài)的完整知識，其路線選擇沒有統(tǒng)一的行為方式，而是受其個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和偏好 影響。另外，由于導(dǎo)行對網(wǎng)絡(luò)交通流的作用，用戶個(gè)人經(jīng)驗(yàn)往往失效。在出現(xiàn)交通異常事件 的情況下，路線選擇的不確定性更大。上述情況都使動態(tài)分配模型的前提與事實(shí)有較大差距, 因而動態(tài)分配模型難以準(zhǔn)確描述導(dǎo)行影響下網(wǎng)絡(luò)中交通流的動態(tài)演變。另外，動態(tài)交通分 配模型的輸出為集聚交通流，無法將導(dǎo)行車倆和非導(dǎo)行車倆區(qū)分開，其分配結(jié)果可能岀現(xiàn)一 條路段上的車輛全部為導(dǎo)行車輛，而且同時(shí)改道到另一條路段并造成新的擁擠的情況。事實(shí) 上,現(xiàn)有動態(tài)分xx大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究配模型大多是在靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上增加時(shí)間維而得，明顯

46、帶有靜態(tài)模型的一 些缺陷。除求解算法上的困難外，動態(tài)交通分配模型的上述不足也在很大程度上限制了其在 交通導(dǎo)行中的應(yīng)用。除了和模型外，曾松在研究中提出了另外兩種交通流優(yōu)化模式:用戶延課均衡和系統(tǒng)總延誤最小，。用戶延誤均衡定義為:用戶選擇延誤最小的路線，使被使用的各條路線達(dá)到 延誤相等的狀態(tài)，不存在比用戶所選擇的路線延誤更小的路線。在上述四種分配模式中，行程 時(shí)間總費(fèi)用函數(shù)的極小點(diǎn)為點(diǎn)，延誤總費(fèi)用函數(shù)的極小點(diǎn)為點(diǎn)，而點(diǎn)和點(diǎn)即行程時(shí)間費(fèi)用均衡和延誤均衡點(diǎn)，四點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)流超平面上的排列關(guān)系由圖所示。總行程時(shí)間費(fèi)用等值線總延誤費(fèi)用等值線圖不同交通分配模式解的關(guān)系延誤模式對應(yīng)于通行能力最大化的配流目的，與交

47、通控制系統(tǒng)的延誤最小目 標(biāo)相一致，有利于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的集成。曾松指出：在擁擠條件下出行路線 旅行時(shí)間中延誤占較大比例，城市路網(wǎng)屮路線旅行時(shí)間差別往往取決于延誤大小。使用延誤 分配模式優(yōu)化路網(wǎng)交通流，由于是以延誤最小為優(yōu)化目標(biāo)，較傳統(tǒng)的系統(tǒng)最優(yōu)和用戶最優(yōu)模 式更能有效地減少交叉口擁擠。這一結(jié)論對導(dǎo)行策略的制定具有實(shí)用意義，木文將在后續(xù)章 節(jié)屮作進(jìn)一步討論。以上研究基本假設(shè)路網(wǎng)中為單一用戶類型，即用戶選擇行為都基于同一原則, 或者是原則，或者是原則，或者是原則。所以它們都隱含一個(gè)假設(shè)條件，即所有出行 者在出行費(fèi)用的定義、車輛大小及性能方面都相同。意識到上述模型的缺 陷，提岀多用戶類型均衡

48、模型，?？紤]出行者和車輛的差異，可以根據(jù)以下特征對出行者進(jìn)行分類，:車輛類型o出行費(fèi)用的定義網(wǎng)絡(luò)約束各種類型的用戶相互作用，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即多用戶類型均衡xx大學(xué)博士學(xué)位論文第二章導(dǎo)行策略研究成果綜述分析:如果對路網(wǎng)中的每個(gè)對，所有被使用路徑的費(fèi)用行程吋間，或感覺行程吋間，或邊際行程時(shí)間都相等，而小于那些未被使用的路徑上的費(fèi)用。此模型也稱為混合均衡模型，顯然多用戶類型均衡概念可用于路線導(dǎo)行建 模。因?yàn)閷τ趯?shí)施導(dǎo)行策略的路網(wǎng)，可導(dǎo)車輛的路徑選擇行為不同于非可導(dǎo)車輛。和對一個(gè)具體路網(wǎng),假定向所有出行者提供系統(tǒng)最優(yōu)路徑。相應(yīng)計(jì)算出總行程時(shí)間，并與用戶均衡的總行程時(shí)間進(jìn)行對比，給出了效 用的估

49、計(jì)值。指出，上述研究為達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)，要求出行者完全合作是不現(xiàn)實(shí)的。導(dǎo)行系統(tǒng)提供給出行者的路徑對出行者來說應(yīng)該是最優(yōu)的，否則出行者對導(dǎo)行系 統(tǒng)失去信任。當(dāng)出行者發(fā)現(xiàn)導(dǎo)行路徑并不是最短路徑時(shí)，他必然不會遵循導(dǎo)行路徑，所以不 能保證系統(tǒng)最優(yōu)一定實(shí)現(xiàn)。基于此提出了和的混合均衡模型，來描述安裝后路網(wǎng)的交通分布。該模型假設(shè):沒有安裝導(dǎo)行系統(tǒng)的出行者按原則選擇出徑路徑,而安裝 了導(dǎo)行系統(tǒng)的出行者按原則選擇行駛路徑。該模型描述的可以降低行程時(shí)間的不確定 性。上述研究似乎表明系統(tǒng)最優(yōu)不會實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中人們往往只是從個(gè)人的 角度出發(fā)，追求個(gè)人效用最大化，采用一種非合作態(tài)度。但是系統(tǒng)又一直是從整體的角 度出發(fā)，

50、希望通過出行者的合作，使系統(tǒng)總的性能指標(biāo)最優(yōu)，資源得到充分的利用。尤其是在 一些特殊的情況下，如道路發(fā)生界常事故等。實(shí)際情況中事故發(fā)生后,一般大多數(shù)出行者會 暫吋放棄追求個(gè)人利益最優(yōu)，服從集體利益。因?yàn)閷缧姓吣軌蛞庾R到如果不服從統(tǒng)一調(diào)度, 事故后果可能會更加嚴(yán)重，這是任何出行者都不愿看到的。所以有必要建立在條件下的系 統(tǒng)最優(yōu)描述模型。曾提出過另一類混合均衡模型，即和混合均衡模型。該模型假設(shè):每個(gè)對的交通需求或者采用原則選擇行駛路徑，或者采用原則選擇行駛 路徑,并給出了該問題對應(yīng)的變分不等式描述。利用該模型研究了小的運(yùn)輸企 業(yè)與較大的運(yùn)輸寡頭之間的業(yè)務(wù)競爭問題。顯然該模型既考慮了一般條件下駕駛員

51、選 擇用戶最優(yōu)路徑的情況，又考慮到發(fā)生偶發(fā)事件情況下，駕駛員服從系統(tǒng)最優(yōu)路徑的情況。它 描述了一種局部系統(tǒng)最優(yōu)策略，即并不是所有交通需求都采用原則，而是某些交通需求采 用。傳統(tǒng)的模型對應(yīng)于對策論中的均衡，每個(gè)出行者都是一個(gè)局中人，采用個(gè)人最優(yōu)策略使自己的出行費(fèi)用最小。而傳統(tǒng)的模型，可以看作只有一個(gè)局中人? 交通控制屮心，釆用系統(tǒng)最優(yōu)策略使系統(tǒng)總的費(fèi)用最小。當(dāng)我們把一個(gè)或幾個(gè)對的 交通需求用一個(gè)局中人控制管理者，使這些對的所有出行者的總的費(fèi)用最小，而其他對 的交通需求采用原則，我們稱這種模式為局部系統(tǒng)最優(yōu)。對于偶發(fā)事件的情況， 采用局部系統(tǒng)最優(yōu)策略調(diào)整事件發(fā)生路段的交通量，減少交通界常事件影響的

52、持續(xù)時(shí)間,盡快使交通流恢復(fù)順暢，避免引起更嚴(yán)重的交通癱瘓。局部系統(tǒng)最優(yōu)模式也是一種混合均 衡配流模式。路網(wǎng)混合均衡模型的實(shí)質(zhì)是對策論中庫諾特均衡模型也稱寡頭均衡模型在交通分配中的應(yīng)用，所以稱上述模型為庫諾特自利型混合均衡模型xx大學(xué)博士學(xué)位論文城市交通路網(wǎng)實(shí)用性交通導(dǎo)行策略研究。因?yàn)樗且?種局部系統(tǒng)最優(yōu)，即只是采用原則的交通需求的總費(fèi)用最小，而不考慮這種模式 對其他交通需求的影響,對應(yīng)于交通異常事件下把相應(yīng)的交通需求轉(zhuǎn)移到平行路線上。在此基礎(chǔ)上，他 乂提出了一種庫。諾特利他型混合均衡模型李智將上述兩種混合均衡模型用于交通界常事件下導(dǎo)行策略的研究。他給出 了自利型混合均衡模型的假設(shè)為:每個(gè)對的交通需求或者采用原則選擇行駛路 徑，或者采用原則選擇行駛路徑。利他型混合物衡模型的假設(shè)為:一部分交通需求 采用原則進(jìn)行