不确定性条件下环境导向的城市交通出行结构优化及调控策略研究

With a rapid increase in vehicle population, vehicle pollutant emissions have become an important source for urban air pollution in China. In order to improve the efficiency of urban transportation system, reduce road congestion and control vehicle pollutant emissions, the study will focus on travel mode optimization and related policy analysis for urban transportation system under uncertainties. On the basis of an in-depth characterization of the transportation-environment coupling system, the uncertain factors and their effects on decision making will be analyzed. Through introducing interval programming, stochastic programming, and fuzzy programming, a set of environment-oriented inexact optimization model for urban travel mode optimization will be developed to effectively deal with multiple input uncertainties and to reflect the multi-objective, multi-level and dynamic characteristics in the system. The method will be applied to a typical urban transportation system management. Then scenario analysis will be used for further analyzing the quantitative response of vehicle emissions to urban travel modes under multi-policy scenarios. The results will provide theoretical support for decision making, so that the optimized strategies will be generated for environment-oriented urban transportation system management.

伴随机动车保有量的快速增加，机动车污染排放已成为我国城市空气污染的重要来源。鉴于交通出行结构的优化调整对于提高城市交通系统效率，缓解道路拥堵以及降低机动车污染排放等问题的重要意义和作用，本研究拟在深入辨识交通-环境耦合系统要素间的反馈关系，全面分析各种不确定性因素及其对决策影响的基础上，通过引入和整合区间规划、随机规划、模糊规划等方法，构建不确定性条件下环境导向的城市交通出行结构优化模型体系，以有效处理输入信息的多重不确定性，反映多目标、多层次和动态性等系统复杂性特征。该模型体系可被应用于我国典型城市的交通系统管理。基于模型的优化输出，进一步采用情景分析方法，以明确多政策情景下机动车污染物排放总量对城市交通出行结构调整的定量响应，为制定环境导向的城市交通出行结构优化调控策略提供理论支持和决策参考。

伴随机动车保有量的快速增加，机动车污染排放已成为我国城市空气污染的重要来源。本项目开展了以下研究：（1）交通-环境耦合系统复杂性辨识和不确定性表征。探讨了交通要素和环境要素及其影响因素间的联系和互动关系，进而对污染排放的不确定性（随机模糊特征）进行了识别和表征。（2）不确定性条件下环境导向的城市交通出行结构优化模型研究 。在复杂性辨识和不确定性分析的基础上，以交通系统效率最大化为决策目标，考虑了不确定条件下的交通出行需求，资源供给能力，以及不同交通方式的能力限制等约束条件；同时，考虑到排放因子的随机不确定性将随机变量引入到规划模型中，基于不确定性规划理论，建立了交通-环境耦合系统的城市交通出行结构优化模型，并提出相应的多重不确定性求解算法。基于对各类交通出行方式的规划管理，形成不确定性条件下环境导向的城市交通出行结构的最优调整方案。所建立的模型能够有效地与现行的交通规划管理政策密切结合，为交通管理部门制定出行结构调整策略提供重要的决策支持。（3）基于情景分析技术的污染物排放优化响应研究。通过整合专家的经验知识和居民的出行选择，综合分析城市交通系统减排的可能调整措施；探讨不同交通出行方式对能源环境的定量响应；并根据政策导向设计情景，分析政策调整所带来的能源环境的变化，进而阐释不同发展情景下管理决策的实施效果。（4）城市交通出行结构优化的实证性研究及调控策略分析。选取典型城市，深入挖掘和全面分析建模所需的交通、能源环境、和社会经济数据，量化各种交通方式对能源环境的影响；明确潜在可行的政策情景，遴选城市交通出行结构优化的多情景方案，分析城市交通出行结构的调控策略和能源环境之间的互动关系，为制定和完善现行调控策略提供决策参考。