基于交叉口流向流量的城市动态交通分配模型及其应用

Dynamic traffic assignment (DTA) theory is one of the most important basic technologies of intelligent transportation systems (ITS), and DTA models are widely used tools for offline transport planning and policy evaluation and online ITS applications. Different from traditional DTA formulations, this project will formulate DTA problems in terms of intersection movements, and propose intersection-movement-based DTA models. Intersection movements contain travelers' route information, and hence the realistic effects of physical queues can be captured in the formulation. Moreover, route enumeration and column generation heuristics can be avoided in the solution procedure, and thus the intersection-movement-based DTA models have a good potential to be applied for large-scale traffic networks. According to this concept, this project will develop network traffic flow propagation model which can reflect real traffic phenomenon, propose reasonable dynamic travel time functions, develop intersection-movement-based DTA models under different travel choice principles, and propose efficient solution algorithms. Finally, applications of the proposed DTA models for transporation planning and management will also be investigated. The research work of this project can promote the development of DTA theory and provide a good theoretical basis for the improvement of traffic management and control in China.

动态交通分配是智能交通系统中最重要的关键技术基础之一，其模型可以广泛应用于离线的交通规划及政策评估和在线的智能交通系统应用。与传统建模方法不同，本项目拟采用交叉口流向流量描述动态交通分配问题，提出基于交叉口流向流量的动态交通分配模型。由于交叉口流向流量包含出行者的路径信息，得到的动态交通分配模型可以捕捉到真实的物理排队效应，同时在模型的求解过程中可以避免路径集的列举和列生成技术的应用。这使得项目提出的动交通分配模型可以潜在地应用于大规模交通网络。依照该研究思路，本项目将建立能够再现真实交通现象的网络交通流传播模型，设计合理的动态走行时间函数，构建不同出行选择准则下基于交叉口流向流量的动态交通分配模型，提出有效的模型求解算法。最后，还将探讨提出的动态交通分配模型在城市交通规划与管理中的应用。本项目的研究有助于推动城市动态交通分配理论的发展，为提高我国城市交通管理与控制水平奠定良好的理论基础。

动态交通分配（DTA）是智能交通系统中最重要的关键技术基础之一，其模型可以广泛应用于离线的交通规划及政策评估和在线的智能交通系统应用。然而，已有的模型和算法还不能够有效地解决大规模交通网络中的DTA问题是制约其实际应用的最重要原因之一。本项目改进了路段传输模型（LTM），建立了能够再现真实交通现象的网络交通流传播模型，设计了基于交叉口流向动态走行时间函数，并深入分析其相关性质；提出了一类基于交叉口流向流量的新的DTA模型，可以提高动态路径选择问题的求解效率，降低计算过程中所需要的计算机存储，潜在地适用于大规模的交通网络；提出了一类非线性方程组的方法求解动态路径和出发时间选择组合问题，解决了已有算法可能不收敛的难题；提出了考虑环境目标的系统最优动态交通分配（SO-DTA）模型，解决了已有模型目标函数近似误差大的问题；把基于交叉口流向的DTA模型应用于大规模公共场所密集人群的逃生仿真，为行人动态路径和出口选择行为建模提供了新方法；基于提出的DTA模型，还深入研究了交通网络设计问题、最优路径策略问题、错峰上班出行行为、通勤廊道停车换乘问题等。项目执行过程中，在“Operations Research”、“Transportation Research Part B”、“Transportation Research Part D”、“Networks and Spatial Economics”、“Transportmetrica A”、“Physica A”、“系统工程理论与实践”等期刊上发表标注论文16篇，包括SCI源期刊论文11篇，EI检索论文3篇。本项目已取得的研究成果将有助于本项目的研究有助于推动城市动态交通分配理论的发展，提升动态交通分配模型的实际应用效果，为提高我国城市交通管理与控制水平奠定良好的理论基础。