交通分配悖论的非单调性分析

发布时间：2020-10-13 19:00

　　 随着国家生产力的发展以及生活水平的提高,私家车拥有量逐年增加,交通拥堵问题日益严重,合理的交通规划迫在眉睫。在现实生活中,交通悖论的存在往往会进一步加剧交通拥堵现象,因此避免或者解决交通悖论问题在交通规划与设计中有着不容忽视的作用。本文主要以不同均衡模型下的分配悖论为研究对象,对悖论的非单调特性进行研究,旨在从提高网络出行效率的角度探究悖论路段的积极意义,从而为消除悖论现象并进一步提高路网效率提供新的思路与理论支持。首先,论文从两个角度分别给出悖论路段以及交通分配悖论非单调性的定义。交通分配悖论现象的出现往往由于边际改善路段交通条件(边际降低路段出行成本)或者增加一条新路段导致。如果边际改善路段会增加网络总出行成本,但是增加改善幅度后,路网总成本会降低,悖论现象不会出现,我们称为交通分配悖论随着改善幅度呈现非单调特性;或者当单独添加一条路段时会增加路网总的出行成本,出现悖论现象,但是同时添加两条同样的路段却会降低路网总的出行成本,这种现象我们称作交通分配悖论随着悖论路段的添加数量呈现非单调特性。进而,本文通过构造相应的路网,基于用户均衡分配(UE)、随机分配以及随机用户均衡分配(SUE)三种交通分配模型,分别探讨了悖论现象所呈现的非单调特性。针对改善路段条件的情况,本文通过分析网络总成本随改善路段的出行费用的变化情况,对悖论现象的出现与消失进行了相应的分析,得出路网总费用与该路段费用之间存在着非单调性关系;针对增加新路段的讨论,本文发现路网总的出行成本与新增悖论路段的数目呈非单调性关系。尽管上述三种分配原则下都会出现这种非单调性关系,但其原因也各不相同,主要与路网的构造以及分配原则的特性有关。最后,利用哈尔滨市某局部区域的实际路网结构,对改善路段和增加新路段两种情形下悖论现象的非单调特性进行进一步的验证,发现在实际生活中这种现象仍然是有可能存在的。通过对分配悖论非单调特性的分析探讨,能够得出悖论路段(增加或边际改善该路段会增加路网总费用)在一定条件下可以提高路网效率。本文不仅从一个全新的角度对悖论的特性进行了分析,并且其结论可为悖论现象的避免或消除提供新的思路。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491
【部分图文】：

图 3-2 不同拥挤水平下系统总出行成本的变化情况由图 3-2 可知，当网络总的交通流量 Q=750 时，在 c5=10 的条件下，总的出行成本随着路段 5 的改善先增加后降低，也就是说，边际改善路段 5 会增加系统总的出行成本，导致悖论现象的出现；但是大幅度降低路段 5 的出行成本，则会使得总的出行成本降低，从而能够避免悖论现象的出现 另外，比较上述三图可知，在低拥挤水平时ξQ=50ο，改善路段 5，总的出行成本总是降低的，即不会出现悖论现象；而当拥挤水平较高时，即 Q=2500，改善路段 5 总是增加总的出行成本，即悖论现象也总是出现 通过上述分析可知，拥挤水平对悖论现象以及其非单调特性的出现有着显著的影响，只有在一定的拥挤水平下，悖论现象的出现才会随着路段改善幅度的增加呈现非单调的特性，拥挤水平过高或者过低都不会出现相应的特性 实际上，悖论非单调特性的出现与用户均衡原则的本质有着密切的关系 拥挤程度较低时，用户均衡与系统最优之间的差异很小，用户均衡原则下的系统总的出行成本与路段成本呈现近似正相关的关系，改善路段必然会降低总的出行成本；但是随着拥挤程度的增加，由于在用户均衡原则中，出行者

总的出行交通流量 Q=1，分别设定标准方差 =0与 0.2，总的随机次数 N=10000，则通过进行迭代循环，可得出系统总的出行成本随着路段 5 出行成本的变化而变化的图像，如图 3-4 所示 图 3-4 MNP 模型中网络总成本 的变化图像由图 3-4 可知，当标准差 σ=0.2 时，在路段 5 的成本 Cx>Cx0时，路网总成本随着 Cx的减小先增大后减小，即悖论现象会随着路段 5 的改善先出现后消失，这种情况下与 MNL 模型中的分析结果一致，说明即使在考虑路径重叠的影响时，随机分配悖论在一定条件下也是呈现非单调特性的 另外

根据图 3-5 可知当 θ=0.1 时，在拥挤程度较低的情况，如图ξaο与ξbο所示，改善路段 5 的过程中，总的出行成本会先增加后降低，此时交通分配悖论存在非单调特性；但是在拥挤程度较高时，如图ξcο所示，改善路段 5只会增加总的出行成本，从而交通分配悖论不存在非单调特性 之所以会出现上述现象，可以归结为由随机效应与拥挤效应共同作用的结果 在拥挤程度较低时，拥挤效应的影响低于随机效应，分配结果更趋近于随机分配的情
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本文编号：2839579