不确定环境下面向交通管理的出发时间选择行为机理解析及建模

Travel time uncertainty caused by fluctuating travel demand and stochastic supply has significant impacts on departure time and route choice behavior. Modeling departure time and route choice behavior realistically is the preconditon of making efficient transportation management decisions in the context of uncertainty. Many nations attempt to integrate travel time (un)reliability into the national transport forecasting, cost-benefit analysis of infrastructure projects,network designs,and traffic management.. Different behavioral models have been proposed to model traveler's departure time and route choice behavior under uncertainty, however the relationships among different behaviral models and their applicability remain unclear. There is a severe lack of guidance on how to utilize different behavioral models. Furthermore,departure time choice behavior under uncertainty is seldom studied and its applications in transportation management is rather limited.. This research,aiming for integrating travel time uncertainty in transportation management, develops a new behavioral model for representing traveler's departure time and route choice behavior under uncertainty. Compared to the existing models,the newly established behavioral model represents more realistically the observed departure time choice behavior under uncertainty and in the meantime is applicable for transportation management.In addition,this research analytically investigates the underlying relationships among different behavioral models and different unreliability indicators to determine their applicability. It sheds lights on how to select behavioral models involved in transportation management in the context of uncertainty. This research contributes substantially to the theoretical research in the filed of choice behavior under uncertainty and facilitates more efficent transportation management by integrating travel time uncertainty and departure time choice behavior.

合理描述交通系统不确定环境下出行选择行为，是制定科学合理交通管理政策的基础。现有的不确定环境下面向交通管理的出行选择行为模型只侧重研究路径选择行为和交通量空间分布，而忽视了研究出行者出发时间的选择，即交通量随时间的分布。因此，大多数现有的面向交通管理的行为模型难以准确表达不确定环境下动态交通变化。针对以上问题，本课题开展以下研究：首先，在出行行为数据调查分析的基础上解析不确定环境下出发时间选择行为机理；其次，探究已有不同行为模型和不确定性指标的相互关系及其适用性，在此基础上构建新的更合理的出发时间选择行为模型并进行参数标定；最后，依托实际路网对新模型进行实证研究，检验新模型适用的有效性。本研究将为准确描述不确定环境下交通量在时间上的分布提供理论基础，同时研究成果预期可为交通管理决策融入行程时间可靠度及出发时间选择行为提供决策支持和理论依据。

本课题主要面向不确定环境下出发时间选择行为进行机理解析、建模及验证。通过理论推导和实证分析，剖析了不同行为模型的关系，构建了新的出发时间选择行为模型，开发了能够模拟行程时间不确定性及其行为影响的路网动态分配仿真软件，为交通规划和管理融入行程时间可靠度元素提供了理论依据和评价工具。.通过解析法分析了不确定环境下通勤者在有规定上班时间的前提下，上班早到和晚到时间均值与行程时间均值和标准差之间的关系，剖析了经典均值方差模型和预达时间延误模型的相互关系，给出了二者等同的条件。结果表明在任意给定出发时刻，早到和晚到时间均值均可以分解为行程时间均值和标准差的线性组合，且均值方差模型是预达时间延误模型的特殊情况。预达时间延误模型的早到和晚到时间均值与行程时间标准差具有很强的正相关性，虽已反映了不确定性对行为的影响，但仍需考虑单独的变量反应行程时间不确定性对选择行为的影响。由此，本课题提出了新的广义行为模型来表征不确定环境下的出发时间选择行为规律，融合了均值方差模型和预达时间延误模型的优点，集成了行程时间均值、基于行程时间均值的早到和晚到时间以及行程时间标准差，既表征了早到和晚到对出发时间选择行为的影响，又充分反映了行程时间不确定性对选择行为的影响。.通过SP问卷调查收集了上海居民的出发时间选择行为数据，同时收集了澳大利亚RP和SP相结合的行为数据；使用2个不同国家和地域的行为数据对新广义行为模型的适用性进行了分析和验证，同时对比分析了新广义行为模型与经典均值方差模型和预达时间延误模型的行为表征效果，验证了新广义行为模型的致效性；开发了可以模拟路网和需求随机特性的宏观动态分配仿真软件，借此分析了不同行为模型对路网均衡状态流量时空分布的影响，辅助分析了不同行为模型的关系，验证了解析法得出的关于不同行为模型关系的结论。基于新广义行为模型，在经典Vickrey模型上引入了随机通行能力和可靠度，通过解析法分析了行程时间不确定性对路网流量动态演变规律的影响以及行程时间可靠度随出发时间的动态变化过程。