基于Repast平台的城市交通运量分结构仿真研究

摘要

结构性研究在任何系统的研究中都具有举足轻重的作用，尤其是复杂系统。交通方式结构对城市交通系统的运行效率有着重要的影响，而不合理的结构不可避免地成为各种交通问题的根本原因。交通方式结构涉及两个方面：交通方式供给结构和交通运量分担结构。交通方式供给结构在一定的社会经济条件下是既定的，出行者通过出行方式选择行为对所供给的交通方式进行选择，将交通方式供给结构转化为交通量分担结构--影响城市交通系统运行效率的关键因素。本文的研究重点就是如何模拟、优化、预测城市交通系统的出行量分担结构。
　　 目前关于这方面的理论主要有四阶段法中出行方式划分阶段的经典模型。但是，面临城市交通系统这样一个受到多种因素影响和干扰的复杂系统，和由主观选择行为主导的方式分担结构的研究，数学模型有它先天的局限性。本文从复杂适应系统理论的角度出发，自下而上地对城市交通方式分担结构的产生和改变进行了建模和仿真，为这方面的研究提供了新的思路。
　　 具体来讲，本文在对已有的方式划分模型的总结的基础上，引用前人提出的效用概念，提出了作者衡量效用的标准--由出行者对时间、拥挤、费用的敏感度为基础构成的广义费用函数，建立了居民出行方式选择模型，该模型是基于“个人”的，为采用复杂适应系统仿真平台进行进一步研究做了准备。文章对城市交通系统的复杂性进行了分析，论证了复杂适应系统理论和方法对研究该系统内的交通量分担结构的可行性。然后，抽象出该系统中出行者、出行方式、虚拟路径等主体Agent，进一步建立了以Repast平台和Agent建模技术为基础的城市交通系统的仿真模型，并通过一个算例的程序实现，显示了这样一个仿真系统对于规划者以优化交通量分担结构为目标的各种决策的指导意义。
　　 文章的创新之处在于采用了复杂适应系统仿真方法中agent-based这种自下而上地建模方法，建立仿真模型来研究城市交通系统中运量分担结构的问题。该种建模方法，突出个体的能动性和智能性：个体与个体之间，个体与环境之间，都有着紧密的关联和制约；适用于城市交通中居民的出行方式选择行为--每个人的选择行为都受别人和交通供给结构的影响，又同时影响着别人以及整个系统的运行效率。这种研究方法是新颖的，有别于以往的基于数学公式或统计概念的方式划分方法；当然，也是需要进一步完善和验证的，这部分在文章的最后进行了简要讨论。