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原文传递基于出行行为影响机理的区域化可交易通行权优化理论与方法研究

论文题名：	基于出行行为影响机理的区域化可交易通行权优化理论与方法研究
关键词：	交通需求管理;出行行为;政策策略;区域化可交易通行权
摘要：	随着小汽车数量的不断增加，城市交通拥堵问题变得越来严重，与之而来的环境等问题也越来越凸显，各个城市开始寻找与该城市发展相协调的需求管理策略。限行限购是目前常用的手段，然而会带来较为显著的负面影响。拥堵收费由于影响公平性，因此国内暂未实施，寻求更为公平和有效的需求管理策略显的尤为重要。本文在全面分析了既有的拥堵收费策略、限行限购策略、交易通行权策略理论和实践的基础上，对交通需求管理策略理论和实践体系做了进一步的补充和完善，以期为城市交通拥堵缓解提供新的思路和实践参考。　　鉴于此，本研究以可交易思想为依托，以通行权策略为基础，以交通控制小区区域化划分为单元，以出行行为和政策策略耦合思想为特色，提出了区域化可交易通行权策略思想及优化模型，并进行了一系列定性和定量的研究。主要的研究内容和研究结论为：　　首先，从理论可行性、实施紧迫性和实施必要性等方面对基于交通控制小区的区域化通行权收取方式进行了论证，对比分析了基于边界线，基于瓶颈，基于区域（多为市中心）和基于出行距离等诸多拥堵收费的方式，考虑到拥堵区域点-线-面扩散特征，我国大城市商圈分散，多CBD兴起的趋势，拥堵具有时空分布特征，市区内多种业态并存，出行行为复杂等特色，提出了区域化可交易通行权策略，其作为拥堵收费延伸版，可以起到缓解交通拥堵的功效，除此之外，他还具有较为公平，可以控制出行总量等优点。　　然后，基于多路谱聚类算法划分交通控制小区，将其作为交通需求预测的划分依据和通行权收取的单元。提出了基于熵权-TOPSIS合成模型，使用交通运行情况、公共交通发展情况，停车供需和土地开发强度四个指标综合反映交通控制小区拥堵程度，称作交通影响因素指数。构建了交通影响因素指数及交通控制小区通行权收取数量对照表。结合区域化可交易通行权模型最优结果，提出了使用灰色聚类灰度确定方法优化交通影响因素指数及交通控制小区通行权收取数量对照表的方法，提高实践便捷性和准确性。　　其次，构建了考虑出行目的地，出行方式以及出发时间的NL模型，以LOGSUM对其进行层间关联。使用SP+RP调查结果对Nested Logit模型参数进行了标定。构造出行行为与区域化可交易通行权策略之间的耦合互动思想，提出了路网运行时间和交通控制小区通行权收取数量更新迭代规则，OD和路段流量收敛准则，用于保证模型迭代效率和结果准确性。　　再者，构建了基于出行者异质性和出行目的差异性，有效考虑区域化可交易通行权策略的交通网络多用户均衡模型和多用户系统均衡模型。并从路网容量最大化和社会福利最大化两个差异化目标导向出发，分别构建了两个优化模型，用于求解区域化可交易通行权实施策略模型。分别提出了基于灵敏分析方法的模型求解方法，以及加入步长加速度和惩罚函数法的直接搜索法模型求解方法，并详细阐述了模型求解方法的运算迭代步骤和适用性。　　而后，提出了使用蛛网理论评价区域化可交易通行权交易系统稳定性的方法。优化模型得到的区域化可交易通行权策略（总发放量，最优价格和交通控制小区收取量）并不是均衡模式，即通行权的供给和需求数量是不一样的，因而在该最优价格下，系统会发生波动，供给和需求会发生变化，价格也会发生波动，系统会出现收敛、发散和封闭三种情况。对发散性的蛛网系统进行干涉和调节，从而保障通行权交易系统稳定。同时基于演化博弈论理论，分别从出行者个体和交易所博弈以及购买者和出售者博弈两个层面，研究了系统内部出现突变群体后的系统演化稳定性，构建了受到履约率等因子影响的均衡价格计算公式。研究显示，履约率与系统状态的演化有着紧密的关系，即会对出行者的行为产生影响，也会对交易价格变动或者均衡价格产生影响，从而影响系统演化稳定性，因而加强监管，提高履约率是保证系统稳定运行的关键。基于保障通行权流通市场和交易市场的稳定性和演化发展稳定性的需要，以及对交易系统规范化、透明化的要求，构建了交通控制小区边界车辆识别技术及流程，以及基于区块链技术的区域化可交易通行权交易平台框架，提高通行权收取效率和准确性，同时实现了交易思想的可操作性，保障了交易的履约率，提高了系统的稳定性。　　最后，结合西安市一个小分区进行了实例分析，以交通、人口等调查资料为基础，分别对上述构建的区域化可交易通行权策略进行了模拟仿真，分别从路网运行状况、路网容量状况和路网稳定性三个角度，对常规状态（无区域化可交易通行权策略），和两个目标导向下的路网流量状态策略的实施效果进行了对比和评价。为了使得系统稳定，同时起到缓解交通拥堵，提高路网运行效率的作用，本研究建议使用目标导向二—以社会福利最大化为目标函数的双层优化模型结果作为实践的理论和数据基础。
作者：	李维佳
专业：	交通运输规划与管理
导师：	王建军
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2021