● 摘要
交通设施是城市交通系统功能实现的基本保障，也是停车换乘、智能交通系统等交通需求管理措施实现的基础和前提条件。本文分别建立了换乘停车场、道路摄像头和可变信息板这三种交通设施的优化布局模型，研究了多种出行方式下的人们的出行选择和换乘行为，并对不同市场机制下的收费政策进行了评价。本研究为交通管理部门合理地布局交通设施和制定收费政策提供了理论基础和科学依据。本文的创新工作主要体现在以下几个方面：首先，本文建立了城市交通网络中换乘停车场选址的双目标规划模型，目标分别为换乘停车场的客流量最大和建立换乘停车场的成本最少。提出了单位成本客流量的概念，将原问题转化为单目标问题求解，分析了模型解的性质，并应用在Anaheim市的交通路网中。接着，在线性城市中研究了三种出行方式：地铁直达，停车换乘和全程驾车。这里换乘停车场的位置是外生的，我们使用基于出行链的分层Logit模型刻画交通方式选择行为，并推导出弹性需求下的出行方式选择均衡模型。灵敏度分析发现，地铁票价和停车费等收费水平的调整对各种出行方式流量分布的影响并不是完全单调的，不同于一般多元Logit模型给出的结果。我们进一步讨论了四种市场机制——系统期望净收益最大、地铁公司利润最大（工作地停车场由政府经营）、工作地停车场利润最大（地铁公司由政府经营）以及两家公司寡头竞争下的地铁票价和停车收费策略。算例结果表明只要地铁公司以系统期望净收益最大为目标设定地铁票价，不管工作地停车场的收费机制如何，均能实现较大的系统净收益，并有效鼓励公共交通出行。然后，本文提出了考虑异质出行者的道路摄像头优化布局问题。建立了一个双层规划模型，根据用户对摄像头的接受程度差别进行用户类划分，并且假设用户的路径选择遵从Logit均衡原则。上层目标是最大化观测到的交通流量，下层描述满足Logit随机用户均衡的驾驶员路径选择行为。使用基于灵敏度分析的分支定界算法求解模型。所设计的分支定界算法在大多数的测试算例中均有良好表现。数值结果表明，整个监测流量对于反映出行者对摄像头监视接受程度的附加成本、出行需求结构和摄像头建设的资金约束是敏感的，但摄像头选址结果对出行需求水平和结构具有一定的鲁棒性。最后，利用路段传输模型研究了先进交通信息系统（ATIS）环境下的可变信息板（VMS）选址问题。提出一种路段行驶时间预测方法，用于车载ATIS的信息发布。数值模拟结果表明，ATIS渗透率存在一个临界值，低于该值时，VMS的位置应随着渗透率的增加远离路口，高于该值时，VMS的位置应靠近路口。结合ATIS渗透率确定VMS位置，能够减小系统总拥挤延迟。本研究有助于理解多种交通信息共同作用下的驾驶员路径选择行为和评价VMS位置对系统性能的影响。