城市交通网络上的大货车限行管理方法研究

In view of increasingly severe traffic congestion in recent years, several cities in China have adopted empirical methods to restrict large-size trucks from entering specified city areas. However, such empirical methods can neither provide large-truck restriction plans that optimize network performance, nor ease the traffic congestion. In order to enrich the theory on traffic management of large-size trucks, we propose a research project: Optimization models for traffic restrictions on large-size trucks in urban transportation networks. This project aims to explore the impact of large-truck restrictions on travel behaviors of two types of users, namely auto travelers and truck firms, and consequently to design various management models for large-truck restrictions. We first analyze the change of freight transport mode under link/cordon-based large-truck restrictions, including transport path choice and combined transport with multi-type trucks. Then, we propose a truck-auto CN-UE mixed equilibrium traffic assignment method that takes into account the impacts of large-truck restrictions. Incorporating the assignment method, we develop link-based and cordon-based optimization models for traffic restrictions on large-size trucks through bi-level programming method. Given significant impacts of random travel demands on network performance evaluation and policy design, we make an extension to develop optimization model for traffic restrictions on large-size trucks with demand uncertainties. In the end, we demonstrate the validity of our models and algorithms by using real application cases.

面对日益严峻的交通拥堵问题，国内许多城市采用经验设计方法制定大货车限行管理措施。这类经验设计方法并不能从交通网络层面优化大货车限行管理方案。为了完善大货车通行管理理论与方法，本项目提出城市交通网络上的大货车限行管理方法研究，旨在探讨实施大货车限行管理对两类用户（小汽车出行者和货运公司）出行决策行为的影响，进而设计大货车限行管理模型。首先，我们分析大货车限行管理下的货物运输策略的转变行为（路径选择和多车型联合运输方式），提出了大货车限行管理下的货车-小汽车CN（Cournot Nash）-UE（User Equilibrium）混合交通均衡分配方法。在此基础上，我们采用双层规划方法建立了基于路段/区域限行的大货车通行管理模型。考虑随机性的交通出行需求对路网性能评估和管理决策制定的影响，我们建立了需求不确定条件下的大货车限行管理模型。最后，我们通过实例研究验证和改进所提出的大货车限行管理模型。

面对日益严峻的城市交通拥堵问题，国内许多城市采用经验设计方法制定大货车限行管理措施。此类经验设计方法不能量化路网使用者的出行行为以及大货车区域限行对路网使用者出行决策的影响。为了完善大货车通行管理理论，本项目提出城市交通网络上的大货车通行管理方法研究，分析大货车限行管理对两类用户（小汽车出行者和货运公司）出行决策行为的影响，探讨公路+铁路的货运集装箱多式联运动态资源分配的优化问题，并研究交通系统电气化与自动化趋势下的城市混合交通流（小汽车+货车）管理方法。研究成果如下：.(1) 大货车限行管理下的纯策略货车-小汽车混合交通均衡分配。该模型重点考虑了大货车限行管理下的货物运输策略的转变行为（路径选择和多车型联合运输）。.(2) 混合策略下的货车-小汽车混合交通均衡分配模型及算法。由于纯策略混合交通均衡模型的解可能不存在或难以获取，本项目提出了基于混合博弈策略和有限策略集的混合交通均衡分配模型及算法，并将其应用于优化货运集散中心的服务能力设计。.(3) 城市公路（货车）+铁路（火车）集装箱货物多式联运的动态资源分配模型。本项目提出了考虑网络共用资源效应、随机离散需求以及决策系统的动态特征的马尔可夫决策模型。与传统的订单控制管理模型相比，该模型突破了单个时间间隔最多允许一个订单的假设，并真实地描述了动态和随机的多式联运市场特征。此外，我们设计了七种基于近似模型的集装箱多式联运动态资源分配策略以及相应的求解算法。.(4) 交通运输系统电气化与自动化背景下的城市混合交通流管理方法。针对交通运输系统发展的新趋势（车辆电气化和自动化），本项目开展了一系列相关研究，包括应急车辆/大货车可变车道路网设计、多类车辆的可交易路券和拥挤收费管理、多类电动车辆的充电选址问题、电动汽车（含电动货车）价格补贴政策对交通拥堵治理的影响、自动驾驶背景下城市物流和最后一公里配送优化管理等。.项目成果简述如下：发表SCI检索论文18篇（包括5篇接收待刊论文），管理科学部A类期刊论文3篇，培养硕士/博士研究生6名，其中5篇代表性成果分别发表在Transportation Research Part A, Part B, Part E等交通运输领域国际知名期刊。