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(guó)已進(jìn)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展及城市化進(jìn)程的逐步加快，城市居民的出行需求迅速增長(zhǎng)，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(wèn)題。作為城市交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，公共交通由于其特殊的優(yōu)勢(shì)在各大城市得到大力發(fā)展。2012年10月10日，國(guó)務(wù)院召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，研究部署在城市優(yōu)先發(fā)展公共交通，會(huì)議特別強(qiáng)調(diào)，“我國(guó)

2、城市公共交通發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(luò)上的傳播和分布機(jī)理對(duì)優(yōu)先發(fā)展公共交通具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文以成都市常規(guī)地面公交為研究對(duì)象，分析不同側(cè)重點(diǎn)下的公交客流分配問(wèn)題，在此基礎(chǔ)之上探討考慮學(xué)習(xí)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(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行述評(píng)的基礎(chǔ)之上，指出了現(xiàn)有研究可能存在的不足以及有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題，最后明確了研究方法、技術(shù)路線和研究?jī)?nèi)容。
　　其次，從整體上對(duì)公交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(xì)地分析了路段阻抗和路徑阻抗，并給出了相應(yīng)的計(jì)算方法，據(jù)此提出了有效路徑集合的確定方法;解釋和說(shuō)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(guān)的核心概念;闡述了公交客流分配問(wèn)題的定義，并界定了問(wèn)題的

4、分類。最后，由于后續(xù)章節(jié)的實(shí)際算例和仿真模擬算例尚需成都公交實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)或/和問(wèn)卷調(diào)研數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，故在本章最后小節(jié)對(duì)這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
　　接著，考慮外部因素實(shí)時(shí)信息對(duì)公交客流分配問(wèn)題進(jìn)行研究。以成都公交電子站牌這一實(shí)時(shí)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(xiàng)Logit模型和混合Logit模型，建立包括乘客個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(gè)體偏好不同而導(dǎo)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(jì)結(jié)果進(jìn)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?fù)Q乘行為對(duì)公交客流分配問(wèn)題進(jìn)行研究。重點(diǎn)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(guò)程，看成是乘客從起點(diǎn)站出發(fā)在

6、各個(gè)換乘站點(diǎn)按照一定的轉(zhuǎn)移概率選擇線路到達(dá)終點(diǎn)站的過(guò)程，分析了乘客路徑選擇過(guò)程符合馬氏決策過(guò)程的“無(wú)后效性”，探討了路徑選擇過(guò)程中涉及的狀態(tài)-行動(dòng)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(xiàng)Logit模型的路徑選擇概率一致;結(jié)合中國(guó)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(duì)多源單匯的公交路網(wǎng)，提出了求解算法，且證明了對(duì)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(luò)為例，結(jié)合真實(shí)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論分析的正確性、合理性及應(yīng)用的可能性，并根據(jù)分配結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)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(duì)公交客流分配問(wèn)題進(jìn)行研究。在探討了影響乘客路徑選擇的關(guān)鍵外部因素之后，擬考察內(nèi)部因素---乘客的個(gè)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(duì)各路徑進(jìn)行主觀編輯和評(píng)價(jià)，建立價(jià)值函數(shù)，結(jié)合決策權(quán)重函數(shù)計(jì)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(wèn)題等價(jià)的數(shù)學(xué)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(luò)進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)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(shí)間均值與方差對(duì)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(duì)公交規(guī)劃與管理具有很強(qiáng)的理論指導(dǎo)價(jià)值，同時(shí)也有助于我們對(duì)城市復(fù)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(xué)、更貼近實(shí)際的決策支持。
　　進(jìn)一步，探討內(nèi)外部因素共同作用下的學(xué)習(xí)行為如何促成日常公交系統(tǒng)的演化問(wèn)題。不管是實(shí)時(shí)信息作用，還是換乘行為影響，還是乘客的個(gè)體感知體現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)生活中的公交出行，歸根結(jié)底是個(gè)動(dòng)態(tài)的演化過(guò)程:在時(shí)變交通環(huán)境下，乘客依賴以往的出行經(jīng)驗(yàn)、參考當(dāng)下的實(shí)時(shí)信息，對(duì)未來(lái)出行阻抗進(jìn)行預(yù)測(cè)，并據(jù)此調(diào)整出發(fā)時(shí)間或/和出行路徑，將該過(guò)程稱為乘客的出行學(xué)習(xí)行為。將經(jīng)歷-加權(quán)吸引模型用于乘客日

10、常出行過(guò)程中基于學(xué)習(xí)行為的路徑選擇建模，從建立微觀乘客個(gè)體選擇行為機(jī)制出發(fā)，研究群體行為集計(jì)匯聚而展現(xiàn)出來(lái)的系統(tǒng)演化規(guī)律，力圖再現(xiàn)個(gè)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(shí)公交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬仿真說(shuō)明公交系統(tǒng)演化到廣義用戶最優(yōu)均衡的過(guò)程，并探討了外界擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)收斂或系統(tǒng)均衡產(chǎn)生的影響。仿真結(jié)果與實(shí)際流量的對(duì)比分析結(jié)果表明:受乘客學(xué)習(xí)行為影響，個(gè)體乘客非合作情況下的出行終會(huì)達(dá)到廣義用戶均衡狀態(tài)，但學(xué)習(xí)速度的快慢會(huì)導(dǎo)致均衡所