道路網(wǎng)行程時間可靠性基礎(chǔ)理論與方法研究.pdf

1、國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)，將“發(fā)展一個體系，解決三大熱點問題”作為交通科技發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)，即發(fā)展現(xiàn)代綜合交通體系，解決交通能耗與污染、交通安全和大城市交通擁堵三大熱點問題。在道路交通數(shù)據(jù)采集成為現(xiàn)實和人們追求高出行質(zhì)量的今天，提高交通參與者的出行效率和可靠性、最大限度地利用道路資源，以解決城市交通擁堵問題至關(guān)重要。本論文從可靠性角度考察城市道路網(wǎng)的運行質(zhì)量，利用可靠性理論深入研究道路網(wǎng)的可靠性，建立道路網(wǎng)可靠

2、性模型，以理論和實證分析相結(jié)合的方法，定性和定量分析道路網(wǎng)的可靠性問題，為道路交通網(wǎng)絡(luò)的運營與服務(wù)提供理論基礎(chǔ)。 首先，總結(jié)了目前包括道路網(wǎng)在內(nèi)的一般系統(tǒng)可靠性指標(biāo)及評價方法，給出基于海量交通數(shù)據(jù)分析研究行程時間可靠性的可行性。第二，在總結(jié)行程時間可靠性分析的理論框架和實現(xiàn)的技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，按照目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的層次關(guān)系，建立了行程時間可靠性指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系適用于滿足不同服務(wù)對象以及不同路網(wǎng)層次和時間變化的要求，并量

3、化指標(biāo)。應(yīng)用該指標(biāo)體系評價北京市二環(huán)東直門橋至朝陽門橋區(qū)間的行程時間可靠性，提出了相應(yīng)的出行策略。第三，綜合現(xiàn)有各種隨機網(wǎng)絡(luò)理論方法和實證研究的結(jié)果，建立了道路網(wǎng)隨機波動服從Beta分布的一般隨機道路網(wǎng)可靠性模型。從實用性的角度出發(fā)，改進了隨機路網(wǎng)可靠性模型參數(shù)，并提出了Frank-Wolfe算法和連續(xù)平均算法(MSA-Method of Successive Average)結(jié)合求解算法。第四，通過各種可靠性試驗，研究行程時間可靠性隨

4、路段行程時間的波動、用戶感知誤差、交通需求和路段通行能力隨機性等的變化規(guī)律，提出了提高可靠性的措施。第五，根據(jù)實際交通場景，按有無交通流檢測設(shè)備將路段分成兩類，改進了隨機路網(wǎng)的可靠性評價模型，并參考隨機路網(wǎng)模型算法進行求解。第六，從路徑、OD對、道路網(wǎng)等不同層次，研究了行程時間可靠性與通行能力可靠性之間的關(guān)系，建立了交通需求、服務(wù)水平和可靠性之間的關(guān)聯(lián)模型。最后，建立了基于Wardrop平衡的混合隨機路網(wǎng)模型，結(jié)合隨機路網(wǎng)模型進行求解，

5、并進行了算例分析。 本論文的主要創(chuàng)新性成果如下： 1、建立了行程時間可靠性的評價指標(biāo)體系，并進行了指標(biāo)度量。本指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三個層次，立足于滿足出行者和管理者決策需求，從時空變化角度分析行程時間變化規(guī)律和取值范圍。 2、建立了從海量數(shù)據(jù)進行行程時間可靠性評價的技術(shù)指導(dǎo)。與以往的研究相比，能夠充分利用現(xiàn)有資源，并作為路網(wǎng)可靠性評價的校驗標(biāo)準(zhǔn)。 3、重構(gòu)了隨機路網(wǎng)模型，用于評價行程時間可靠

6、性。根據(jù)實證性研究結(jié)果，提出了路段行程時間波動服從Beta分布的隨機路網(wǎng)理論描述模型。比較模型參數(shù)的實用性，改進參數(shù)并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了Frank-Wolfe算法和連續(xù)平均算法(MSA-Method ofSuccessive Average)結(jié)合的求解算法；通過減少內(nèi)循環(huán)次數(shù)，改進了算法，并基于模型進行了參數(shù)影響和指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析。 4、建立了考慮行程時間可靠性的混合交通流分配模型。將可靠性引入混合交通模型，其中有信息出行者的路徑選