考慮乘客選擇行為的城市公交客流分配及系統(tǒng)演化.pdf

1、我國已進入城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化率從1978年的17.9％提升到2013年的53.7％，在此期間，隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展及城市化進程的逐步加快，城市居民的出行需求迅速增長，交通擁堵以及由此引發(fā)的交通事故攀升、環(huán)境污染加劇等已成為各大城市急需解決的問題。作為城市交通運輸?shù)闹匾M成部分，公共交通由于其特殊的優(yōu)勢在各大城市得到大力發(fā)展。2012年10月10日，國務院召開國務院常務會議，研究部署在城市優(yōu)先發(fā)展公共交通，會議特別強調(diào)，“我國

2、城市公共交通發(fā)展遠遠不能適應經(jīng)濟社會發(fā)展和人民群眾出行需要，多數(shù)城市公共交通出行比例偏低，為從根本上緩解交通擁堵、出行不便、環(huán)境污染等矛盾，必須將公共交通放在城市交通發(fā)展的首要位置”。那么，分析和理解客流在公交網(wǎng)絡上的傳播和分布機理對優(yōu)先發(fā)展公共交通具有重要的現(xiàn)實意義。因此，本文以成都市常規(guī)地面公交為研究對象，分析不同側(cè)重點下的公交客流分配問題，在此基礎之上探討考慮學習行為的日常公交系統(tǒng)演化。
　　首先，介紹了研究背景和研究意義，

3、接著在對國內(nèi)外相關文獻進行述評的基礎之上，指出了現(xiàn)有研究可能存在的不足以及有待進一步研究的問題，最后明確了研究方法、技術路線和研究內(nèi)容。
　　其次，從整體上對公交網(wǎng)絡進行基本描述，提出了符合乘客路徑選擇行為的廣義公交路徑定義;較詳細地分析了路段阻抗和路徑阻抗，并給出了相應的計算方法，據(jù)此提出了有效路徑集合的確定方法;解釋和說明了包括公交共線、出行策略等在內(nèi)的與公交客流分配相關的核心概念;闡述了公交客流分配問題的定義，并界定了問題的

4、分類。最后，由于后續(xù)章節(jié)的實際算例和仿真模擬算例尚需成都公交實際運營數(shù)據(jù)或/和問卷調(diào)研數(shù)據(jù)加以驗證，故在本章最后小節(jié)對這兩部分數(shù)據(jù)進行了簡單介紹。
　　接著，考慮外部因素實時信息對公交客流分配問題進行研究。以成都公交電子站牌這一實時信息為研究背景，結(jié)合乘客路徑選擇行為及出行意向調(diào)查數(shù)據(jù)，采用定性和定量分析相結(jié)合的方法，基于多項Logit模型和混合Logit模型，建立包括乘客個人社會經(jīng)濟屬性特性變量和電子站牌信息影響特性變量為解釋變

5、量的路徑選擇模型，結(jié)果表明:混合Logit模型能更合理、更有效地解釋因個體偏好不同而導致的路徑選擇行為差異，最根本的原因在于混合Logit模型的待估參數(shù)可以服從任意形式的分布函數(shù)，從而能有效避免其它離散選擇模型的缺陷。最后就參數(shù)估計結(jié)果進行了客流分配分析，提出了意見和建議。
　　再接著，考慮外部因素換乘行為對公交客流分配問題進行研究。重點圍繞換乘行為展開。根據(jù)廣義公交路徑定義，將公交路網(wǎng)中客流量的分配過程，看成是乘客從起點站出發(fā)在

6、各個換乘站點按照一定的轉(zhuǎn)移概率選擇線路到達終點站的過程，分析了乘客路徑選擇過程符合馬氏決策過程的“無后效性”，探討了路徑選擇過程中涉及的狀態(tài)-行動空間及狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，分析了基于馬爾科夫鏈的乘客路徑選擇行為，并且證明了廣義路徑下由轉(zhuǎn)移概率得到的路徑選擇概率與基于多項Logit模型的路徑選擇概率一致;結(jié)合中國大城市普遍存在的“城外居住，城內(nèi)上班”的生活-工作模式現(xiàn)狀，針對多源單匯的公交路網(wǎng)，提出了求解算法，且證明了對于多源單匯、單源多匯和多

7、源多匯的公交路網(wǎng)，不管乘客出行是否需要換乘，該方法均可適用。最后，以成都市部分公交網(wǎng)絡為例，結(jié)合真實數(shù)據(jù)驗證了理論分析的正確性、合理性及應用的可能性，并根據(jù)分配結(jié)果對參數(shù)進行了敏感性分析，提出了意見和建議。
　　然后，考慮內(nèi)部因素乘客感知對公交客流分配問題進行研究。在探討了影響乘客路徑選擇的關鍵外部因素之后，擬考察內(nèi)部因素---乘客的個體感知，具體而言，就是乘客基于有限理性決策。引入累積前景理論分析框架，分析乘客感知如何影響其路徑

8、選擇決策，對各路徑進行主觀編輯和評價，建立價值函數(shù)，結(jié)合決策權重函數(shù)計算各路徑前景值，提出了有限理性視角下的公交用戶最優(yōu)均衡，建立了與該問題等價的數(shù)學規(guī)劃模型，并給出了求解算法。最后，以成都市部分公交網(wǎng)絡進行實例驗證。結(jié)果表明:考慮乘客感知的客流分配能有效綜合出行時間均值與方差對乘客路徑選擇決策的影響，從而能夠更好地描述和還原乘客路徑選擇行為，該研究成果對公交規(guī)劃與管理具有很強的理論指導價值，同時也有助于我們對城市復雜公共交通行為的理解

9、，可為公交規(guī)劃者和公交用戶提供更科學、更貼近實際的決策支持。
　　進一步，探討內(nèi)外部因素共同作用下的學習行為如何促成日常公交系統(tǒng)的演化問題。不管是實時信息作用，還是換乘行為影響，還是乘客的個體感知體現(xiàn)，現(xiàn)實生活中的公交出行，歸根結(jié)底是個動態(tài)的演化過程:在時變交通環(huán)境下，乘客依賴以往的出行經(jīng)驗、參考當下的實時信息，對未來出行阻抗進行預測，并據(jù)此調(diào)整出發(fā)時間或/和出行路徑，將該過程稱為乘客的出行學習行為。將經(jīng)歷-加權吸引模型用于乘客日

10、常出行過程中基于學習行為的路徑選擇建模，從建立微觀乘客個體選擇行為機制出發(fā)，研究群體行為集計匯聚而展現(xiàn)出來的系統(tǒng)演化規(guī)律，力圖再現(xiàn)個體乘客非合作情況下的宏觀出行規(guī)律;結(jié)合成都市真實公交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，運用計算機模擬仿真說明公交系統(tǒng)演化到廣義用戶最優(yōu)均衡的過程，并探討了外界擾動對系統(tǒng)收斂或系統(tǒng)均衡產(chǎn)生的影響。仿真結(jié)果與實際流量的對比分析結(jié)果表明:受乘客學習行為影響，個體乘客非合作情況下的出行終會達到廣義用戶均衡狀態(tài)，但學習速度的快慢會導致均衡所