双瓶颈路段家庭出行行为分析及拥堵管理策略研究

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交通拥堵问题严重阻碍了城市的发展,私家车拥有量的激增加剧了这一现象,通过分析城市居民的出行行为可以更好地了解居民出行规律。近来,针对出行活动相关性的研究逐步成为热点,其中以家庭为单位的出行最为普遍,对其出行行为展开研究具有很重要的现实意义。拥挤收费和可交易电子路票作为有效的需求侧的城市交通管理方式,受到了众多学者的青睐。目前,国内外关于早高峰瓶颈模型的研究主要基于单一瓶颈路段,且针对的多为个人出行者,未考虑到现实生活中复杂的路况和出行模式。基于以上背景,本文建立了双瓶颈路段家庭出行模型,研究早高峰期间家庭中典型的连续性活动:家庭成员一起乘私家车从居住地出发,成人需先送儿童到学校再驾车到工作地。探讨家庭出行者的出行行为及瓶颈路段的拥堵管理策略,该模型既考虑到现实中的复杂路况将单一瓶颈拓展为双瓶颈,又将研究对象由个人拓展为家庭,丰富了早高峰瓶颈模型研究。首先,分析了无收费均衡情况下的家庭出行行为。推导得出上学上班时间差不同时的临界条件,并分情况展开讨论,进而得出均衡条件下的出发速率、高峰开始时间和结束时间、以及其他临界时间点的关系等。其次,基于拥挤收费理论对早高峰期间双瓶颈路段的家庭进行分析,通过分析不同模式下家庭出行者面对收费时的行为特征,得出相应的临界时刻、出发率、临界条件等,通过分析不同情况下的收费方案,推导出使得系统总成本最小的收费方案。最后,本文研究了可交易电子路票方案在双瓶颈路段家庭出行中的应用情况,该方案能完全替代收费,且不会引起歧视,更能为社会接受,分析了不迟到情况下采用电子路票方案时的家庭出行特性,得出了最优电子路票收取方案,并将研究对象拓展到时间价值不同的异质用户进行分析;通过分析从三种不同角度考虑公平问题时的初始电子路票分配方案,得到对应的具体电子路票分配方案及相关特性。得出主要结论如下:无论上学上班时间差值如何设置,高峰时长总保持不变。采取拥挤收费能够有效降低系统成本,当上学上班时间差设置较小,且收费结束较早时可得到最低的系统总成本。相比于无电子路票方案,出行者在最优电子路票方案下的货币出行成本和等价时间成本都降低了,并且高时间价值出行者的减少量更多。货币等补偿分配方案下,时间价值越高的家庭获得的电子路票数量越少;等比例补偿分配方案下,中间时间价值的家庭获得的电子路票数量较多。等比例补偿分配方案下,所有家庭的等价时间成本收益相同。
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