带能力约束的多模式交通均衡与道路资源优化配置方法

Urban road traffic system has the complex characteristics of multi-mode mixed operation. The scarce attribute of the road resources causes insufficient supply of capacity in some road sections of urban road traffic system during operation, leading to queuing congestion and seriously affecting the system operation status. This project intends to establish the multi-modal traffic equilibrium models with capacity constraints to estimate and simulate the long-term operating status of the complex road traffic system. Based on these equilibrium models, improve the road traffic system operation status with the goals of higher operation efficiency, lower energy consumption and lower exhaust emissions by optimizing road resources reassignment with bus exclusive lanes and road pricing strategies. The main research contents include: (1) The research on the bottleneck capacity of road sections before and after the establishment of bus exclusive lanes; (2) The establishment of the multi-modal traffic equilibrium models with capacity constraints; (3) The optimization of the bus exclusive lanes setting based on multi-modal traffic equilibrium with capacity constraints; (4) Optimization of road pricing based on multi-modal traffic equilibrium with capacity constraints; (5) Multi-objective attributes and integrated optimization of urban road traffic system. The research results are conducive to promoting the rational distribution of road resources among various traffic modes, building a high efficient, energy-saving and environment-friendly urban road transport system, and ensuring the high efficient, stable and sustainable development of the urban economy and society.

城市道路交通系统具有多方式混合运行的复杂特征，而道路资源的稀缺则造成其运行过程中部分路段能力供给不足，导致排队拥挤，严重影响系统运行状态。本项目拟建立带能力约束的多模式均衡模型对该复杂系统的长期运行状态进行估计和模拟，并在此基础上以提高交通系统运行效率、降低能源消耗、控制尾气排放等为目标，以道路使用收费和公交专用道设置为手段优化道路资源配置，改善交通系统运行状态。研究内容包括：（1）设置公交专用道前后瓶颈路段通行能力研究；（2）建立带能力约束的多模式交通均衡模型；（3）基于能力约束多模式交通均衡的公交专用道设置优化；（4）基于能力约束多模式交通均衡的差异化道路使用收费优化策略；（5）城市道路交通系统的多目标属性与综合优化。研究成果有利于推进道路资源在多种交通出行方式之间的合理分配，构建高效、节能、环保的城市道路交通系统，为城市经济社会的高效稳定可持续发展保驾护航。

随着社会经济的发展，交通需求日益增加，有限的道路资源往往导致严重的交通拥堵。在多模式城市交通系统中考虑瓶颈或路段能力约束和出行者异质性特征能更精确进行网络流量分布估计。进而为各种出行模式合理分配道路资源，让有限道路资源发挥最大效益是城市交通研究领域的核心关键问题。..本项目的主要研究工作可以概括为：(1) 建立带能力约束的多模式交通网络均衡模型，分析能力约束对用户出行选择行为的影响，并设计改进的双循环算法对模型求解。通过两个数值例子分析能力约束对交通均衡状态及系统出行成本的影响。(2)构建考虑公交专用道设置的多模式瓶颈均衡模型，分析公交专用道设置与否对交通系统的影响，公交专用道设置前后的出行行为及系统成本，及不同道路资源配置策略下的出行行为及出行成本。 (3)建立考虑出行者出行时间和舒适价值差异的多模式多类用户交通均衡模型，分析不同公交专用道设置策略下异质因素对出行成本和出行决策的影响。(4)构建考虑HOV专用道设置的单人驾驶-拼车双模式瓶颈模型。分析不同专用道设置策略对出行选择行为和出行成本的影响，以及相关模型参数对最优道路资源配置策略的影响。(5)考虑时间价值异质性建立多式多类随机用户均衡模型，进而以综合成本为目标优化拥挤收费方案。研究时间价值异质性对模式分担率、出行成本、拥挤收费方案优化设置的影响。..考虑能力约束/出行者异质性构建的多模式网络/瓶颈均衡模型能够更合理描述交通系统在时间和空间维度的均衡状态，在此基础上开展的拥堵收费、公交专用道和HOV车道设置分析与优化工作更为贴近实际情况，可以为相关政策的执行提供更好的方法论支持。