多用户类交通均衡分配的博弈分析及效率损失研究

城市交通路网中的交通拥堵问题实质是一个博弈问题，非合作行为下的用户均衡会造成交通系统的效率损失，界定非合作行为的效率损失及其相关研究是近十年来国内外研究的热点问题之一。本项目将多用户类交通均衡分配引入到研究框架中，通过深入分析出行者的路径选择行为，运用势博弈理论分析多用户类交通均衡分配的动态演化过程，探讨可变收费的可行性；构建刻画三种多用户类交通均衡分配的变分不等式模型；在此基础上，综合运用多学科知识，采用数学建模、解析推导与数值模拟相结合的方法，界定多用户类交通均衡分配的效率损失上界，分析影响效率损失的因素；最后，以贵阳市实际交通网络结构为例探寻减低效率损失的有效控制措施和管理办法。本研究有助于加深对城市交通系统效率损失的理解，有助于制定缓解城市交通拥堵的管理措施和方案，为城市交通系统实现系统最优提供坚实的理论基础和科学依据。

本研究将多用户类交通均衡分配分析引入到研究框架中。首先，运用重复博弈理论对不同类型驾驶员的驾驶行为进行了分析，还运用进化博弈研究了公路客运监管问题和交通安全问题。其次，构建了刻画四类混合交通均衡分配(利他用户和Logit随机用户、自私用户和利他用户、刻板用户和利他用户、不同时间价值系数下的多用户类)的变分不等式模型，并通过运用解析推导、变分不等式、数学规划等方法得到它们的效率损失上界并分析其与网络参数的关系。研究结果表明所有类型的混合交通均衡分配的效率损失都和网络中的路段出行成本函数类型有关，但不同类型的混合交通均衡分配的效率损失上界还依赖于某些与混合交通网络类型相关的网络参数，具体情况可参看已发表的论文。再次，探讨了收费机制下的一致利他交通均衡分配和UE-CN混合交通均衡分配的效率损失上界。研究结果表明一致利他交通均衡分配在收费机制下的效率损失上界依赖于路段出行成本函数类型、利他系数和收费机制。在路段收费看成是系统总成本一部分且路段出行成本函数满足特定条件时，UE-CN混合交通均衡分配在收费机制下的效率损失为1.5，当收费不看成是系统总出行成本一部分时，效率损失上界依赖于路段出行成本函数类型和收费机制。次之，进行了实证研究。最后，还分别对区域拥挤收费对居民居住地和交通方式选择的影响、交通信息系统对交通瓶颈的影响、日常出行路径的动态调整行为、交通信号控制、多用户类交通网络效率和网络元件重要性等方面进行了研究。