随机交通网络中出行者路径选择建模及其影响分析

发布时间：2017-12-10 21:33

  本文关键词：随机交通网络中出行者路径选择建模及其影响分析

  更多相关文章： 风险规避 路径选择行为 行为经济学和有限理性 用户均衡 总体旅行时间可靠度

【摘要】：随机性是现实情况下交通网络的重要特征。本文在随机交通网络的背景下分析了出行者的路径选择行为,依据风险测度理论,行为经济学理论和有限理性理论,构建了风险规避出行者的路径选择模型。本文进一步从交通网络均衡建模和交通网络总体旅行时间可靠度评价两个方面分析了出行者的路径选择行为对交通网络导致的影响,为交通政策的制定和实施,以及交通的实时管理和控制等提供了科学依据。具体的研究内容以及取得的结果如下所示:首先,构建了非期望路径旅行时间模型。该模型的理论基础为行为经济学中的等级依赖期望效用理论;证明了该模型在特定条件下为风险规避的;提出两种不同的方法将该模型转化为出行时间预算模型和均值-超量旅行时间模型,分别是基于特定扭曲函数的方法和基于一般化扭曲函数的方法,也就是构建了风险规避出行者路径选择的概括性框架;进一步将该模型拓展为非期望风险规避用户均衡模型,表示成为变分不等式问题,提出基于列生成的启发式梯度投影算法对用户均衡模型进行求解;在示例性交通网络中验证了出行者路径选择与均衡流量之间的关系,在大型交通网络中验证了所提出算法的有效性。然后,构建了主观效用路径旅行时间模型。在出行时间预算和均值-超量旅行时间模型中,出行者需要预先给定置信水平,但逐日旅行时间的波动性导致合理的置信水平难以获得;假设出行者维持一定的置信水平区间,采用三种主观效用函数对区间内的置信水平赋予权重,不同的效用函数反映了出行者对区间内置信水平的风险态度;结合出行时间预算模型,构建主观效用路径旅行时间模型,探讨了该模型与出行时间预算模型,均值-超量旅行时间模型以及非期望路径旅行时间模型之间的关系;进一步将该模型拓展为主观效用风险规避用户均衡模型,表示成为变分不等式问题,提出启发式连续平均算法对用户均衡模型进行求解;在示例性交通网络中验证了出行者路径选择与均衡流量之间的关系,在多起讫点交通网络中验证了所提出算法的有效性。随后,构建了多因素影响下基于目标的路径效用模型。在Simon满意度模型的启发下,同时考虑了路径旅行时间,路径晚到惩罚和路径距离这三种因素对风险规避出行者路径选择行为的影响,提出了多因素影响下基于目标的路径效用模型;考虑了不同影响影响因素之间的关联性,采用Copula函数进行刻画,通过所证明的影响因素之间的同单调关系,得到Copula函数的精确形式;考虑了不同目标之间的相互作用,也就是互补关系和替代关系,揭示了出行者的行为意愿;进一步将该模型拓展为多因素影响下基于目标的用户均衡模型,表示成为变分不等式问题,提出启发式连续平均算法对用户均衡模型进行求解;在示例性交通网络中验证了不同影响因素的目标对均衡流量的影响,在多起讫点交通网络中验证了所提出算法的有效性。最后,构建了基于矩信息的交通网络总体旅行时间可靠度评价模型,刻画了出行者路径选择行为所导致的系统表现。提出不可靠度函数来反映交通网络总体旅行时间的可靠度,计算不可靠度函数的上界来实现评价的目的;结合交通网络中不确定性的矩信息,构建了广义矩问题来计算不可靠度函数的上界,该方法属于不依赖于概率分布的方法;所设计的求解算法包括去示性函数和Lasserre松弛两个部分,将广义矩问题转化为半定规划问题;分别基于一阶矩信息和二阶矩信息验证了所求解的不可靠度函数上界的紧致性,进一步基于高阶矩信息验证了高阶矩信息的作用。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U491

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