基于可靠性理论的城市交通网络设计方法研究

For a real road network, traffic supply and traffic demand are always uncertain. This project aims to obtain a more reliable urban traffic network in an uncertain environment. In this project, we will apply the uncertainty theory to analyze the forming mechanisms of the variations in traffic supply and demand. The probability theory is used to describe the characteristics of random supplies and demands; the interaction mechanisms of the reliability requirements and the trip decision making behaviors, such as trip destination, trip mode, travel route and parking lot choice are predicted according to the theory of conditional value at risk. Based on this, some mixed urban traffic network design models with high reliability are established through the multiple-level programming method. We will also develop some efficient algorithms to solve the proposed models and design a universal software platform, which can be served as a useful tool for decision making on traffic planning and management. It can be predicted that the future development of urban economic and social will heavily depend on an efficient and reliable transportation network, this project will greatly promote the development of transportation planning theory and method to increase the reliability of road network, reduce the decision making risk and has a broad application prospects.

实际交通网络的供给和需求均存在很大的不确定性，本项目围绕如何在不确定环境下得到可靠性好的城市交通网络开展研究。项目运用不确定性理论分析交通供给和交通需求随机性的产生机理；采用概率论方法刻画交通供需随机性特征；运用条件风险价值理论探究出行方式、出行目的地、出行路径及停车选择等决策行为与路网可靠性之间的相互作用，采用多水平规划构建不确定交通供需共同作用下可靠性好的混合型城市交通网络设计模型，研究求解模型的快速高效算法，并开发相应的网络设计软件平台，为道路交通规划与建设管理提供决策依据。未来城市经济社会的发展将越来越依赖于稳定可靠的交通运输网络，本项目研究将有力地促进交通规划理论和方法的发展，对提高城市交通网络的可靠性、降低决策风险具有重要理论意义，研究成果具有广阔的应用前景。

城市交通网络是维持城市机能正常运行的重要网络系统，一个稳定、高效的交通网络对城市经济社会的健康发展至关重要。本项目围绕着如何在不确定环境下获得可靠性好的城市交通网络展开研究。项目首先运用不确定性理论分析了交通供给和需求随机性的产生机理，采用概率论方法建立了适用的交通供需随机性度量模型。以交通供需随机性分析为基础，项目重点关注了行程时间、路网容量和服务水平三个可靠性指标，建立了考虑OD对行程时间可靠性的路网容量可靠性以及考虑行程时间可靠性的随机路网服务水平可靠性评估方法；针对信息对不同层次道路用户出行行为的影响，项目研究了信息诱导对行程时间及路网容量可靠性的影响以及信息环境下交通供给的不确定性对信息系统均衡市场渗透率的影响。在考虑可靠性的网络均衡分析方面，项目运用风险价值以及条件风险价值理论建立了以路径平均行程时间、行程时间预算以及平均超量行程时间为择路机制的分配模型，在组合出行决策的层次选择结构框架下运用离散选择理论构建了考虑可靠性的方式划分与交通分配组合模型以及信息影响下考虑可靠性的分布与分配组合模型。为获得可靠性好的城市交通网络，项目建立了考虑供需随机性的连续均衡网络设计方法以及以服务水平可靠性为优化目标的网络设计方法。已有的研究表明路网可靠性已成为出行者个体开展出行决策以及系统管理者衡量路网性能的重要指标，本项目成果在丰富和完善可靠性理论的同时，对规避个体出行风险、增强交通网络设计方案的鲁棒性、保障城市交通系统稳定高效运行等具有重要的学术价值和现实意义。