出租车运营影响的城市混合交通网络均衡分析

摘要

城市交通网络是由自驾车、出租车和公交车等交通模式组成的混合交通网络。出租车在城市道路车流中占有一定比例，其运营行为既区别于大运量的公共交通的运营行为，也区别于自驾车出行模式。因此，出租车规模和运营行为对城市交通具有很大影响。但是，现有的交通网络均衡分配方法较少考虑城市混合交通网络中出租车运营对城市交通的影响。本文把出租车的运营影响纳入到一般的交通网络均衡分析方法中来，开展全面系统的研究，有助于进一步丰富和发展交通分配理论，为制定合理的交通规划方案及交通管理措施提供理论基础和科学依据。 首先研究了把出租车作为多种交通方式之一的交通网络均衡配流问题。在公交优先策略实施的前提下，假定拥有自用车的出行者选择的交通方式有自驾车、出租车及公交，无车的出行者选择的交通方式有出租车及公交。分析了停车收费措施对路网中出行者的交通方式和路径选择行为的影响，运用路网均衡建模理论研究了在对自驾车停车收费、出租车不收费下的混合交通网络均衡配流问题，建立了考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡变分模型。探讨了不考虑公交优先情形下（公交车流与其它车流之间也相互影响），具有多类时间价值的出行者的交通方式和路径选择行为。基于BPR公式构造了混合交通网络的路段旅行时间函数，运用路网均衡建模理论研究了拥挤路网中混合交通网络均衡配流问题，建立了不考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡变分模型。并设计了对角化技术与MSA方法相结合的算法求解该模型。 然后，根据出行者对路网不确定性的风险态度，将出行者分为三类：保守型，冒险型和中庸型。分析了降级路网中出租车多类用户的交通方式和路径选择行为，建立了与均衡条件等价的变分不等式模型，设计了求解模型的有效算法。算例表明不同风险态度类型出行者在降级路网中的交通方式和路径选择存在较大差异，而且交通管理措施对不同风险态度出行者效用的影响也不同。 接着，考虑停车收费对出租车方式和非出租车方式的差异影响，研究了停车收费影响下的城市出租车网络运营平衡问题，建立了同时考虑两个平衡子问题的组合数学规划模型。其中一个平衡子问题表示为一个组合网络平衡模型，路网中不同方式车流相互影响的需求弹性的载客出租车与非出租车方式车流的路径选择行为及空驶出租车流的平衡分布特征；另一个子问题描述为一组线性和非线性方程，这些方程确保出租车等待时间和乘客等待时间关系，旅客出行需求及出租车供给平衡关系，出租车服务时间守恒约束得到满足。采用基于灵敏度分析的线性搜索算法来求解该模型。模型得出了一定出租车运营规模和停车收费水平下各交通区域的乘客等待时间，为合理确定城市出租车运营规模提供理论依据。 最后，基于出租车空驶搜索行为由到目标区域的出行时间和出行需求分布特征共同决定，引入搜索吸引半径的概念，分析了固定需求条件下出租车运营网络的供需平衡关系，建立了需求分布影响下的城市出租车网络平衡模型，并针对模型结构特征设计了模型求解的迭代求解算法。通过实例，计算了不同出租车运营规模下各交通区域的乘客等待时间。该模型可以为城市出租车网络运营规划与管理提供科学的指导和理论参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景和意义

1.1.1选题背景

1.1.2研究意义

1.2文献综述

1.2.1国内外研究概况

1.2.2可以进一步研究的问题

1.3研究目标及主要内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

第二章出租车作为多种交通方式之一的交通网络均衡变分模型及算法

2.1考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡变分模型及算法

2.1.1考虑公交优先的多用户多方式网络系统描述

2.1.2考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡变分模型

2.1.3求解算法

2.1.4算例分析

2.2不考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡变分模型及算法

2.2.1不考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡配流问题及分析

2.2.2不考虑公交优先的多用户多方式交通网络均衡变分模型

2.2.3求解算法

2.2.4算例分析

2.3本章小结

第三章 降级路网的出租车多类用户随机均衡变分模型及算法

3.1降级路网中路段旅行时间函数

3.2不同风险态度的出行者的期望理解负效用

3.3降级路网的出租车多类用户随机均衡变分模型

3.1.1降级路网的出租车多类用户均衡行为分析

3.3.2降级路网的出租车多类用户随机均衡变分模型

3.4求解算法

3.5算例分析

3.6本章小结

第四章停车收费影响的城市出租车运营网络平衡分析

4.1出租车运营网络的一般描述

4.1.1路网中的出租车运营行为

4.1.2出租车等待时间和乘客等待时间

4.1.3停车收费影响的各种交通方式的出行成本分析

4.1.4出租车的服务时间约束

4.1.5出租车的空驶搜索行为

4.2停车收费影响的城市出租车运营网络平衡的组合模型

4.2.1组合网络平衡模型

4.2.2由线性和非线性方程构成的方程组

4.3基于灵敏度分析的模型求解算法

4.3.1组合网络均衡模型的求解算法

4.3.2组合网络均衡模型的灵敏度分析

4.3.3求解过程

4.4算例分析

4.5本章小结

第五章出行需求分布影响的城市出租车运营网络平衡模型

5.1出租车市场平衡、规模控制和网络平衡模型

5.1.1出租车市场平衡模型

5.1.2基于生灭随机过程理论的出租车规模控制模型

5.1.3基于路网结构的城市出租车运营平衡模型

5.2考虑需求分布影响的城市出租车运营网络平衡模型

5.2.1路网中出租车运营分析

5.2.2出租车网络平衡模型

5.2.3模型求解

5.2.4算例分析

5.3本章小结

第六章结论及展望

6.1主要研究结论

6.2有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果