（运筹学与控制论专业论文）基于非集计交通影响范围的模型方法研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 城市土地使用性质变化或开发( 又称拟建项目) 使得其生成的交通量发生变 化，这些变化的交通量会对拟建项目周围路网的通行产生影响，其中影响比较明 显的区域即为交通影响范围。预测拟建项目的交通影响范围是交通影响分析的一 个重要内容。 论文首先对已有的交通影响范围方法进行了综述，并指出由于土地利用形式 的多样性，要科学地预测拟建项目的影响范围，必须对拟建项目产生交通影响的 机理进行分析。 其次，选取了对城市特别是大城市的交通影响比较大的三种土地利用( 建购 物中心、建住宅小区、建物流中心) 作为研究对象。通过对这三类土地利用产生 交通影响机理的分析，发现科学预测拟建购物中心和拟建物流中心的影响范围的 前提之一是合理刻画其生成的交通量在城市路网上的分配；科学预测拟建购物中 心和拟建住宅小区的影响范围的前提之一是合理预测交通量。 然后，以非集计为工具，分别建立了拟建购物中心、拟建物流中心生成的交 通量与其它交通量在路网上分配模型，通过分配模型确立了拟建购物中心与拟建 物流中心的影响范围方法。对于拟建住宅小区，建立了其在交通高峰时段生成的 交通量模型和基于瞬时线源扩散的影响范围模型，依靠模型，确立了预测拟建住 宅小区影响范围的方法。最后，将拟建住宅小区影响范围的方法用于预测重庆财 富中心的影响范围。 关键词：影响范围，非集计模型，交通量，住宅小区，物流中心，购物中心 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t t h ep r o p e r t yo fu r b a nl a n du t i l i z a t i o nb e i n gc h a n g e do ru r b a nl a n dd e v e l o p m e n t ( b ec a l l e dp l a n n i n gi t e m ) w i l ll e a dt ot h ec h a n g eo f t r a f f i co f c i t y , t h i sv a r i a t i o n a lt r a f f i c m a yb r i n gt r a f f i ci m p a c t 0 1 1t h ec i t y sr o a dw h i c hs u r r o u n dt h i s d e v e l o p m e n t p r o j e c t t h ea r e aw h i c hb e i n ga f f e c t e do b v i o u si sc a l l e dt r a f f i ci m p a c t1 1 1 0 0 。t h ef o r e c a s t o f t h et r a f f i ci m p a c ti l l e f t , i s 趾i m p o r t a n ts t e pi n 蛐c i m p a c ta n a l y s i s f i r s t , p a p e rs l l m m l l l i t _ 鹤t h et r a f f i ci m p a c ta m m e t h o dw h i e l ah a v ee x i s t e d a n d p a p e rp o i n tt h a tt h ea n a l y s i so nt h em e c h a n i s mw h i c hb r i n g st r a f f i ci m p a c t0 1 1t h er o a d i st h ep r e c o n d i t i o nf o rf o r e c a s tp l a n n i n gp r o j e c t st r a f f i ci m p a c ti l l e f t s e c o n d , t h r e ek i n d sl a n dd e v e l o p m e n tp r o j e c tw h i c hh a v eb i g g i s ht r a f f i ci m p a c to n c i t yr o a dw e r es e l e c t e df o rt h es u t , j e c ti np a p e r , i ti st h es h o p p i n gc e n t e rl a n d d e v e l o p m e n t ，t h er e s i d e n t i a ls u b - d i s t r i c tl a n dd e v e l o p m e n ta n dt h el d 酉s t i e a lc e n t r e l a n dd e v e l o p m e n t s t u d yo nt h em c e h 衄i s mw h i c hb r i n gt r a f f i ci m p a c to nt h er o a do f t h et h r e ek i n d s1 a n d 璐er e s u l ti nt h ec o n c l u s i o nt h a th o wt of o r e c a s tt r a f f i cd i s t r i b u t i o n 0 1 3c i t yr o a di so n e p r e c o n d i t i o nf o rf o r e c a s tl x a f f i ei m p a c ta r 铋o fp l a n n i n gs h o p p i n g e c n t e l - a n dl o g i s t i e a lc e n t r e ；h o wt of o r e c a s tt r a 伍ci s0 1 1 - ep r e c o n d i t i o nf o rf o r e c a s t t r a f f i ci m p a c ta 瑚o f p l a n n i n gs h o p p i n gc e n t e ra n dr e s i d e n t i a ls u b - d i s t r i c t t h e n , an e wc o m b i n a t i o n a ls t o c h a s t i cu s e re q u i l i b r i u mm o d e li sf o u n d e dt ot h e s h o p p i n ge c l l t e rl a n dd e v e l o p m e n tp r o j e c ta n dl o g i s t i c a lc e n t r el a n dd e v e l o p m e n t 丽t h d i s a g g r e g a t em o d e l w i t ht h o s ea s s i g nm o d e l ，t h em e t h o dw h i c hf o r e c a s tp l a n n i n g s h o p p i n gc e n t e ra n dl o g i s t i c a lc e n t r e st r a f f i ci m p a c ta 嘲i se s t a b l i s h e d f o rt h e p i l l i n gr e s i d e n t i a ls u b d i s t r i c t p a p e re o n s t l u e t sat r a f f i cm o d e lw h i c hf r o md i l r c t e , a n dat r a f f i ci m p a c tm o d e lw h i c hb a s eo i li n s t a n t a n o o u sl i n ef o u n t a i nd i f f u s em o d e l t h e n , an e wm e t h o df o rf o r e c a s tp l a n n i n gr e s i d e n t i a ls u b d i s t r i c tb e i n ge s t a b l i s h e dw i t h t h o s em o d e l i nt l a ee n d , t h ep a p e rf o r e c a s tt h ec h o n g q i n gw e a l t he c l l t e r st r a 伍ei m p a c t a 嗽w i t ht h ei m p a c ta 嘲m e t h o do f p l a n n i n gr e s i d e n t i a ls u b - d i s t r i c t 1 k e ) c w o r d ：i m p a c ta r e a ，d i s a g g r e g a t em o d e l ，t r a f f i cs h o p p i n gc e n t e r ，l o g i s t i c a lc e n t r e r e s i d e n t i a ls u b - d i s t r i c t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中彳i 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重迭太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：参；柱 答- 7 - 日期：加t 7年歹月圬e t i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重麽太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重麽太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于， 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：童；诅明 签字日期：沙。7 年土月移日 导师签名： 签字日期： 0 叫、 时 啦以弋朋 l 年 掾 呷 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 问题的提出 近年来，伴随着我国大中城市经济持续高速发展，城市内土地开发强度普遍增 加，其结果给城市道路等基础设施造成了巨大的压力，如交通拥堵、交通事故增 多，交通环境恶化等问题。这些现象不仅影响到城市居民的日常生活和生命财产 安全，而且严重地制约了城市经济的持续发展。特别是城市大型建设项目，其产 生和吸引的交通需求往往波及项目周围乃至整个城市的路网，导致项目周围路网 局部乃至全局的交通供求关系失衡。 为了有效地防止人为过度开发给城市交通系统造成过大的压力，确保城市道 路交通的供给与需求基本保持平衡，要求规划部门和交通管理部门在建设项目审 批阶段对建设项目可能对周边交通产生的影响进行分析，即进行交通影响分析 ( t i a ) 。所谓的交通影响分析指的是在城市土地开发项目( 又称拟建项目、拟开 发项目) 的立项或审批阶段，分析该项目建成后将会对周围多大范围内的交通环境 产生何种程度的影响，从而确定对策减小此项目开发带来的负面影响。 我国在1 9 9 1 年率先在上海市静安区作为副中心的未来开发项目中首先进行了 交通影响分析。此后，t i a 陆续在我国多个大中城市的城市交通规划中得到推广采 用。 随着交通影响分析在城市规划中的广泛应用，一些问题暴露出来，需要进行 进一步的研究。这些问题主要是交通影响分析的阀值和交通影响范围的确定【1 1 。其 中，交通影响范围的确定最为突出。所谓影响范围指的是由城市土地开发导致其 周围交通状况明显下降的区域。拟开发项目交通影响范围在项目建成之前是不知 道的，需要预测。即预测拟开发项目建成之后产生的交通量对周围的路网的多大 范围的交通状况产生了明显的影响。由于交通影响分析中对拟开发项目的交通影 响采取的对策都是建立在影响范围基础之上的，从而影响范围的确定是交通影响 分析的关键。拟建项目的影响范围应定为多大比较合适，如何用科学的方法确定 拟建项目的影响范围，这些问题迫切地摆在了交通影响分析者的面前。 1 2 影响范围方法综述 1 2 1 国外的方法 国外确定交通影响范围的方法有两种。第一种是通过调查获得交通影响范围， 其是对项目周围的民众进行问卷调查获得一手资料，然后对所得资料综合分析得 出拟建项目的交通影响范围；第二种是由i t e 委员会推荐。推荐的标准是开发导 重庆大学硕士学位论文1 绪论 致新增交通量超过高峰时段通行能力的5 以上时的全部道路、匝道、交叉口和交 通特性有明显改变之处。这两种方法的不足在于主观性成分较大 2 1 。 1 2 2 国内的方法 经验法和模型法是国内确定交通影响范围的常用两类方法。但国内在确定项 目开发的交通影响范围上，偏重于用模型法。这些方法具体如下： 经验法 经验法也叫主观分析法【3 1 ，其主要依靠交通专家的规划经验来判断，基本上是 借鉴国外的经验。思路如下，在出行生成量较小时，影响范围定为开发项目附近 主要道路上邻近的交叉口连线形成地区域。一般规则是，在高峰时段项目开发引 起的新增交通量分配到周围路网后，通行超过通行能力5 以上时的全部道路、交 叉口或交通特性有明显改变之处。在出行生成量较大时，根据交通方式划分结果 来确定影响范围。比如出行的公交比率高时，考虑出行生成高峰方向的公交车路 线所经的道路，道路受影响长度为到辖区的行政边界或公交终点站为止所围成的 区域。经验法的不足在于主观性较强，缺少必要的理论根据。对同样开发项目， 不同的分析者可能确定出不同的影响范围，从而导致不同的交通影响分析的结果， 该方法的可信度较低。 圈层外推法 圈层外推法【4 】是在假设开发项目周围的路网是理想网络的条件下，通过计算出 已知交通量在项目周围路网上的分配，来确定影响范围的模型方法。 所谓的理想路网，指必须满足如下两个条件的路网： 1 ) 影响范围附近，开发设施吸引的交通量在路网上的分布不存在方向性差异， 不受到出行产生地分布的位置差异影响。 2 ) 开发设施周边路网是理想的方格状路网。即所有路段等级一致、路段长度一 致。 该方法用于确定影响范围的程序如下，如图1 - 1 ，设开发设施位于p 点，假设 开发设施高峰时段所产生的车辆出行数是v ；4 ( f = 1 ，2 ，8 ) 是0 点周围的第一圈 节点，巩( m = l ，2 ，1 6 ) 是第二圈节点，gq = 1 ，2 ，2 4 ) 是第三圈节点。开发设施 吸引的交通量从周围进入q ，然后经吃，4 到达0 点。在理想路网下，从0 点外的 第_ ，圈节点直接进入第，一1 圈上的路段数为8 _ ，一4 条，每条路段均摊的开发设旌吸 引的交通量为v ，( 8 ，一4 ) 。若已知从第_ ，圈进入第，一1 圈路段上的现有交通量一， 令 k ：r ( 8 j - 4 )( 1 1 ) 巧 当k 值高于某一预先设定的交通影响阀值，则认为从第_ ，圈进入第，一1 圈的路段 2 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 被包括于影响范围之中。继续往外推算，直至第j + p 圈进入，+ p 一1 圈的路段上的 譬值低于阀值时，停止计算。由于第歹+ p 圈至第j + p 一1 圈之间路段的最大流量 值低于规定阀值，故第j + p 圈j + p 一1 圈之间的路段也不在影响范围之内。影响范 围包括第j + p 一1 圈至拟开发项目以内的所有路段，影响范围的最边缘路段为第 j + p 一1 圈进入第j + p 一2 圈的路段。 c ，岛g 。 岛&g c 4 ,b 。b 彗良b 良厶 c 露8 ”a aa -艮& 8 h 。 o b rc 。 盘8 ha ，a如&c - ， g -b l #b h日日-& c 口 c -c h 触 c _ c -c c - 图1 1 圈层外推法示意图 f i g u r e1 1t h ef i g u r eo f c i r c l el a y e re x t r a p o l a t i o n 该方法的优点是操作比较简单，不足在于其假设太强，导致应用面太窄。首 先，要求影响范围附近，开发设施吸引的交通量在路网上的分布不存在方向性差 异；其次，要求开发项目周边的路网的所有路段等级一致、路段长度一致。而在 实际中，由于地理、历史、经济、环境等因素的影响，满足这两个条件的路网很 少。如果此模型方法应用于不满足假设条件的情形中，则会导致预测出错误的影 响范围，使得后续的分析受到影响。 出行时间法 出行时间法【习以某一合适的出行时间所覆盖的区域作为影响范围的方法。所谓 合适的出行时间，指的是各种交通工具使用的疲劳时间。 该方法程序如下： 第一步，确定不同交通工具的比例及各种交通工具的疲劳使用时间；第二步， 按如下公式计算影响范围半径： d = p k x t k ( 1 2 ) t 式( 1 2 ) 中，d 表示影响范围半径，n 表示使用交通工具k 的比例，表示使用 交通工具k 的疲劳时间。 此方法适于出行生成量较大，出行方式多样化的情形。如大规模综合建筑群开 3 重庆大学硕士学位论文l 绪论 发项目，包括旅馆、写字楼、商业中心和住宅等。出行方式的现场调查及交通工 具的疲劳时间的确定是此方法预测准确性的关键。但是该方法没有考虑开发项目 的类型及周边的路网通行能力因素。这些因素正是决定影响范围的大小的主要因 素，所以该模型的预测结果是比较粗糙的。 同类设施法 同类设施法【6 】用于确定拟建项目的影响范围思路是：首先在与相邻的已有同类 物业设施之间划分边界以确定影响范围。划分边界的依据为： ， 二翌= 兰，“= 1 。2 ，雄) ( 1 3 ) 式( 1 3 ) 中，厶表示拟开发项目规模：厶表示已建同类设施i 的规模；t o , 表示拟 开发项目距其影响范围边界点的出行时间：t s 表示已建同类设施i 距其影响范围边 界点的出行时间，如图1 2 ；刀表示同类设施的个数。 在用该方法来确定影响范围边界时，如果遇到在某一方向不存在同类设施的 情况。此时用出行时距线来闭合影响范围，出行时距线模型为： t = ( t 0 1 + k + + f o t ) t ( 1 4 ) 其中t o 。o = 1 ，后) 表示使用交通工具i 的疲劳时间。 图1 2 同类设施法示意图 f i g u r e1 2t h ef i g u r eo f c o n g e n e r i ce s t a b l i s h m e n tm e t h o d 同类设施法实际上是出行时间法的改进，在拟建项目周围同类设施比较少或 没有时，该方法仍具有出行时间法的缺点。另外，在同类设施与拟建项目之间， 拟建项目的影响范围是按拟建项目与同类设施的严格竞争关系来确定的，这就忽 略了同类设施的积聚规模效应。比如在图1 2 中，已知同类设施是比较邻近的商场 或购物中心，拟建项目为建立一个购物中心，由于商业积聚的效应，有可能生成 的交通量对这三个购物中心的外围的道路交通产生影响，这时，用同类设施法来 确定影响范围显然是不合理的。 4 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 类别吸引率法 类别吸引率法1 3 悃于确定影响范围，其思路是将拟开发项目外围地区分成若干 功能区，每个分区功能是单一的，然后求出每个功能区的受影响范围，最后由所 有功能区的影响范围合成拟建项目的影响范围，如图1 3 。该模型方法需要作如下 假设： 假设1 ：拟开发项目日吸引客流量与外围居民出行至该项目的日出行次数相 等。 假设2 ：拟开发项目整体为一个质点，此质点的功能是复合的。 假设3 ：各功能分区的综合吸引率视为拟开发项目与其外围地区的影响指标。 在以上的假设基础上，得出确定k 分区的影响范围模型： 置= 式( 1 5 ) 中， ，七= 1 ，2 ，珊 ( 1 5 ) 捍表示拟开发项目具有的功能数：辨表示拟 开发项目外围地区的分区个数；i 表示拟开发项目具有的功能编号，i = 1 ，2 ，弹； ，表示分区编号，j = l ，2 ，m ；矗表示拟开发项目f 功能面积( 单位：m 2 ) ；a i 表示 拟开发项目i t j j 能的吸引率( 单位：人次( d 小2 ) ) ；“表示拟开发项目综合吸引 率( 单位：人次( d 所2 ) ) ；一，表示分区平均吸引率( 单位；人次( d m 2 ) ) ；r 。 表示拟开发项目对k 分区的最大影响范围( 单位：勋1 ) ；吼表示k 分区的中心角( 单 位：度) ；t k 表示k 分区平均日出行次数( 单位：次d 人) ；皿表示k 分区人口密 度( 单：位人 埘2 ) 。 该模型有如下不足，第一，没有考虑到拟开发项目周边的道路通行能力因素； 第二，对于外围功能混合这种情形，如何将合理分区根植于该模型。 图1 3 类别吸引率法示意图 f i m a e1 3t h ef i m u eo f s o r ta t t r a c tm e t h o d 基于时间的影响范围量化方法 5 、， 0 。h ， 、卜 乃 0 州 ，。，l = 口 重庆大学硕士学位论文1 绪论 基于时间的影响范围量化方法 2 1 通过比较建设前后两地点之间的时间距离差 来确定交通影响范围，或者计算项目建成前后周围信号交叉口的服务水平，然后将 服务水平下降一个等级的交叉口连线作为影响范围。信号交叉口的服务水平标准 用1 5 r a i n 分析期间内每辆车平均停车延误来表达。该方法中两点之间的时间距离 定义为各路段行驶时间与交叉口延误之和，即为： r = + 4 i = 1l l ( 1 6 ) 式( 1 6 ) 中，r 表示两点间的时间距离( 分) ；表示各路段的阻抗( 单位：分) ；盔 表示各交叉口延误的时间( 单位：分) 。其中，路段阻抗函数模型为： ，：上1 1 + 0 1 5 f 上1 i ( 1 7 ) 聊ll c y q n s 川 式( 1 7 ) 中，y 表示交通量；l 表示路段长度；，表示自行车影响折减系数( 有分 隔带时取1 ，无分隔带时取o - 回；母表示车道宽影响系数；c 表示设计通行能力； 以表示车道修正系数；s 表示交叉口影响系数。 在建立了两点间的时间距离模型基础上，然后进行交通影响范围的确定。程 序如图1 4 。 图1 4t - t i a 影响范围的分析程序图 f i g u r e1 4t h ef i g u r eo f t - t i ai n c i d e n c e 珥o d i ” 基于时间的影响范围的量化方法是已有方法中比较完善的方法，它考虑到了 拟建项目周边的道路状况。但是该模型对于拟建项目交通量在路网上的分配是通 过四阶段法得到的，因而该模型具有四阶段法的不足。 烟羽模型法 烟羽模型法 7 1 认为交通量在路网中的分布类似于毒气在大气中的扩散，然后由 烟羽模型导出了拟开发项目的影响范围半径模型： 广= 一 而2 v 砺6 - - 巧a 1 8 式( 1 8 ) 中，而表示最大影响距离；p 表示位能；e 表示开发项目对周围路网的 极限影响力；f 表示项目交通量向外扩散的系数；口，是参数，参数的值可取 6 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 1 , 0 3 ，0 0 5 等，c d 可运用交通规划软件如t r i p 通过试算而定。 该模型的不足在于运行该模型需要大量的数据调查，参数的取值需要人为的经 验。另外，通过对该模型的建模过程的分析( 见5 1 节) ，该模型存在类比的不合 理性。 拟建项目的交通影响范围的大小取决于拟建项目的规模、拟建项目周围路网 的通行能力、拟建项目周围路网背景交通量【8 】，所以确定拟建项目的影响范围的关 键步骤是交通量的生成预测及其在路网上的分配。由于这两个因素是相关的，就 使得已有的交通影响范围模型出现共同的不足：( 1 ) 或将二者割裂开来；( 2 ) 或 考虑因素不全，或假设太理想化，使其不适用于城市大规模的土地开发的交通影 响范围的确定；( 3 ) 不能很好地和现有交通软件融合。 1 3 研究的思路和目的 城市土地开发类型、周围的路网条件决定其交通量生成源与交通量分布，即 不同的拟建项目产生交通影响机理可能不一样，所以不可能有一个模型应对各种 类型的土地开发的影响范围。城市土地开发中，购物中心、大型住宅小区、物流 中心的开发是最易引起周边路网交通状况下降的项目，而且影响范围较大。在我 国，随着经济的发展，这三类建设越来越火。所以论文着重研究这三类土地开发 的影响范围的模型方法。 如前所述，交通影响范围的大小依赖于拟建项目交通量及周边路网条件等诸 多因素。其中交通量的分配是最重要的因素，由于拟建项目的交通量生成源特性 与其在路网上的分配相关。所以，论文的思路如下，在分析购物中心、大型住宅 小区、物流中心这三类土地开发生成的交通量的生成源及分配特点的基础上，以 非集计理论为工具，建立了交通生成、分配组合模型，通过所建立的模型确立了 城市这三类土地开发的交通影响范围模型方法。为了简化起见，本论文只考虑非 项目背景交通量不变的情况。 研究的目的在于克服已有模型的不足，使得所得的模型方法具备较强的通用 性、可操作性，模型得出的结果与实际相比误差较小，为交通影响分析后面的工 作做好基础，同时完善交通影响分析理论。 1 4 研究的内容 1 4 1 拟建购物中心的影响范围 主要有各小区到购物中心的交通量的生成模型的研究；以d o g i t 模型和m n l 模型为工具，建立了城市小区购物中心交通量的分布、小区非购物中心交通量的 生成及二者的在路网上的分配联合模型的研究。预测拟建购物中心的交通影响范 7 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 围方法的研究。 1 4 2 拟建物流中心的影响范围 主要有分析城市物流中心产生交通影响的机理研究；利用m n l 模型建立物流 中心运输生成的交通量与非物流运输交通量的分布及分配联合模型的研究；预测 拟建物流中心的交通影响范围的方法的研究。 1 4 3 拟建住宅小区的影响范围 主要有对基于烟羽模型的交通影响范围方法的不足的研究。基于线源扩散模 型的交通影响范围的研究；住宅小区的交通影响的方法的研究。 1 4 4 模型应用 将第五章建立的模型用于预测重庆财富中心的土地开发的交通影响范围。 1 。5 研究意义 交通影响范围的确定作为交通影响分析的一个重要部分，对它研究有助于深 入理解土地利用与交通规划的互动关系，为完善我国大城市的交通影响分析体系 提供理论基础；为开发商或设计者提供科学、合理的关于项目选址、项目交通规 划等方面的建议作基础；为确定开发商应承担的建设义务征收交通影响费作依 据。交通影响费是指在特定区域内，为保持规定的服务水平所必需的、向开发者 征收的改善交通基础设施费用。增强对拟建项目的交通影响分析的可靠性。如果 影响范围确定得比实际过大，这会给开发商带来经济负担，同时给咨询单位带来 难度；反之，则可能影响预测精度，降低分析可信度，从而失去交通影响分析的 意义。 s 重庆大学硕士学位论文 2 非集计模型 2 非集计模型 2 1 概述 所谓非集计模型是强调其与焦计模型”的不同而命名的，通常也叫“非集计行 为模型”或“个人选择模型一。“离散选择模型”等。非集计模型的开发、研究始于6 0 年代初期。其优点主要有【明： 非集计模型以明确的行为假说为基础，逻辑性强；可以用较少的样本标定出 模型的参数，并可对所求得的参数采用统计学方法进行检验；可以选用许多与个 人决策相关的因素作为自变量，从而可以对多种交通规则、交通政策进行效果评 价；模型具有较好的时间转移性和地区转移性；便于对利用者效益进行项目评价。 2 2 理论基础 非集计模型是以随机效用理论为基础，需如下两个假设： 个体是作出选择的基本单位。 个体在特定选择条件，选择其所认知到的选择方案( a l t e r n a f i v e ) 中效用最 大的项。个体选择方案的效用为方案的特性和选择者特性的函数，是随机的。 根据以上假设，如果令【为个体疗选择方案f 的效用，c 是个体行的选择方 案的集合，那么当 u m ，w f c 时，个体靠将选择f 。 由于个体开对选择方案i 的效用【，扣是随着选择肢特性和个人的社会经济特性 的不同而变动的，则效用函数可以用下式来表示： = ( 以) + 屯 ( 2 1 ) 式( 2 1 ) 中，表示与可以观测的要素向量j 乙相对应的效用的确定项，k 为特 性变量个数；是由不能观测的要素向量以及个人特有的不可观测的喜好造成的 效用的概率变动项( 也称为误差项、概率项) 。与五，的关系通常有如下三种形 式： 线性形式：圪= 厦 对数线性形式：圪= 展】n 。 t c e s ( c o n s t a n te l a s t i c i t yo f s u b s f i t u t i o n ) 形式： 1r 一吉l i l lx p , ( x o 。) 7i ， ltj 式子中的屈 = l ，2 ，目为特性变量对应的待定系数，为待定的参数。 根据假设，个人玎选择方案f 的概率是 9 重庆大学硕士学位论文 2 非集计模型 2 p r o b u h u 由，形i g 】 = 即趣圪+ + 加，v j j e 】 ( 2 2 ) = p 阳6 【 0 。g ( i e m ) 表示顾客对各购物中 心的强迫选择的比例成分；m 表示购物中心的集合。 1 7 重庆大学硕士学位论文3 拟建购物中心的交通影响范围 出行者选择路径问题 考虑一个交通路网g = ( a ，n ) ，其中n 表示小区集合，a 表示是路段集合。雄 表示o d 对；j 0 表示o d 对瑙之间的所有路径集合；乞表示路段口上的出行成本 或阻抗；表示路径| i j 已上的流量；0 表示路径i 上的实际出行成本或阻抗。 出行者对路段( 或路径) 的出行成本只能是估计，而且不同出行者的估计值也 会不同。所以出行者对路段的出行成本的理解值与实际值之间的差别是随机变量。 当没有司机相信依靠其单方面的改变路径的决策可以减少其出行成本时，路网处 于平衡状态，即达到随机用户平衡嗍【3 0 3 1 1 。 不妨令c ? 表示出行者对路径k 的理解出行成本，则根据随机效用模型，有 c ：= 一三霞k k ，v r s 其中只是随机变量，0 是一常数，它起到将出行成本转换成效用的作用。不妨设 鬈是g 啪b e l 随机变量，则o d 对搿出行者选择路径的路径后的概率为： 茚= p ( c 7 - 0 ，否则磊= o ； g o 表示区，到购物中心s 活动生成的交通量，显然岛= 蘸+ ； 则由假设及分析，城市各小区购物e e , c 交通量分布、各o d 间非购物中心交通 量生成、及二者交通量在城市路网上分配问题等价于如下的一个凸数学规划问题： n f m f ( f 船9 1 ) = f e o ) 出+ 吉o n - 1 ) 一吉矿m 矿- 1 ) ”珂。厅 ( 3 7 ) 一rd 二1 ( 功出+ 吾酿o n 吐- 1 ) 一r 吃酿 s t ：x o = 啦 ( 3 7 a ) 斤= 矿 ( 3 7 b ) q ”= q 4 + ( 3 7 c ) = 豉+ ( 3 7 d ) 磊2 再量万q 。7 c 荟吐2 面1 q 3 2 0 ( v k ，r s ) 矗2 0 ，蠢0o e m ) 吐= o ，g ：= oo 薯m ) 规划模型( 3 1 3 ) 表达式中，变量为，矿，矗。 3 3 3 等价性证明 上面的规划的拉格朗日式子为： l ( f , q ，9 1 ，”，乃= f ( 六毋9 1 ) + 国8 + 矗+ 一) 母 毒噶叫 则其相应的k - t 条件为： ，g t o 筇l ( o ) = 筇( 筇+ 严1 疗一) = 。 等= 譬+ 严1 一邳 矿等叫( 中1 矿一掰+ ) = 。 第、1 i n 矿一掰+ 。 ( 3 8 ) ( 3 9 ) ( 3 1 0 ) ( 3 1 1 ) ( 3 1 2 ) 盛嚣2 9 ：( 一万1h 9 ”+ 1 矽h 未一r 瑶+ 一乃) = 。 嚣一严1 矿一铲1 或一r 砭+ 一4 。 = q 。v r s 荟豉2 面1 - ，g ， | m l r o 。 磊2 忐g r = 最+ 或o ，露oo 膨) 或= o ，= oo 叠m ) 当臂 o 时，由式子( 3 9 ) 可得： 谨= 噶嘲n 将式子( 3 1 9 ) 带入式子( 3 。1 5 ) 可得： 矿= 踟f 懈 由式子( 3 1 9 ) 和( 3 2 0 ) 可得： 。一叼 炙2 专再g 最 这说明o d 对r 5 之间的交通量择路满足模型( 3 5 ) 。 当矿 o 时，由式子( 3 1 1 ) 可得： ( 3 1 3 ) ( 3 1 4 ) ( 3 1 5 ) ( 3 1 6 ) ( 3 1 7 ) ( 3 1 8 ) ( 3 1 9 ) ( 3 2 0 ) ( 3 ，2 1 ) q ”= p 一吲矿e ( 3 2 2 ) 将式子( 3 2 2 ) 带入式子( 3 2 0 ) 可得： 硝n 一严1 【莓e 嵋j ( 3 2 s ) 所以有： 弘见陪1 睁室) 1 2 4 ， 式子( 3 2 4 ) 说明o d 对坶之间的非购物中心生成的交通量是弹性需求的，其是路 径阻抗的减函数。 当醵 o 时，苗式子( 3 1 3 ) 可得： l n q 4 一i = 9 2 = 卿吃+ 口一既 将上式化简可得 重庆大学硕士学位论文 3 拟建购物中心的交通影响范围 q - 蠢= p 也沙p 嘲 将式子( 3 。2 0 ) 带入式子( 3 2 5 ) 可得： e s * e p _ s e g = e “少p 嘶豉 化简式子( 3 2 6 ) 可得： 以：。州“) - e 将式子( 3 2 7 ) 带入式子( 3 1 6 ) 得： 而1 e o , g ，= 沙；怦畔) l +争 由式子( 3 2 7 ) 和式子( 3 三8 ) 可得： 最= f f ( 以+ ；“军，氓1 以坶掣莓色 g ， ( 3 2 5 ) ( 3 2 6 ) ( 3 2 7 ) ( 3 2 8 ) 因为名= f 吃一& ，一吉1 n 莩f 叼，则 豉= 参去q z ” 踮2 驴面q 2 w 再由式子( 3 1 7 ) 、( 3 1 8 ) 、( 3 2 9 ) 可得： 则有： 厂、 晶- l 参，去+ 忐 q ， 舻i 万面+ 商r 。w 式子( 3 3 2 ) 说明小区，的顾客选周购物中心s 的行为满足d o g i t 模型。 3 3 4 模型的算法 模型得求解使用下降方向法，迭代步长预先给定，具体如下： s t e p l ：利用式子( 3 7 e ) 计算，v 瑙。 s t 印2 ：初始化，在路段自由走行时间的基础上，利用式子= 一目l _ 1 n ；，叼及 式子( 3 2 9 ) 分别计算秽、彬们，然后由式子( 3 7 e ) 及( 3 7 d ) 得出鳊，利 用式子( 3 2 1 ) 在路网上进行随机分配得 管) ，令k = 1 ； s t e p 3 ：确定下降方向，在当前走行时间得基础上，利用式子告h ；e 一哆及 式子( 3 2 9 ) 分别计算掣、舒“，然后由式子( 3 7 e ) 及( 3 7 d ) 得鳊，再利 用式子( 3 2 1 ) 在路网上进行随机分配得 v 。( k ； s t e p 4 ：更新流量，设步长为口( ”= i 1 ，得到流量迭代格式 重庆大学硕士学位论文3 拟建购物中心的交通影响范围 杉棚= 学+ 口忙( 妒一妒) ； s t e p 5 ：收敛性检查，条件为： 其中，f 是预定误差，当满足条件时，结束。否则后= k + l 转s t e p 2 ； 3 4 影响范围预测步骤 路段上走行时间可以用来刻划路段的通行情况。拟建购物中心建成并完全运用 后，路段a 是否受到影响可以用项目建成后路段1 7 走行时间与建成前的走行时间的 比值来说明。不妨路段受影响的临界值为托，当比值大于或等于这个值时，路段 受到影响；否则，没有受到影响。由前面的分析可得确定拟建购物中心的交通影 响范围的步骤如下： s t e p l 利用式子( 3 1 ) 计算g ，o ( ， ，) 并折算成g ，( r e ) s t e p 2 ：求解模型( 3 7 ) 得出路段上的交通量x 。( v a 御 s t e p 3 ：设路段的走行时间满足b p r 函数； 屯= 乞o ( 1 + 口( = 9 4 ) ( 3 3 1 ) 利用式子( 3 3 1 ) 计算出乞。其中。乞。分别表示路段口在拟建购物中心建成前 后的走行时间，屯表示路段通行能力，口，是常数。 s t e p 4 ：作比值l = ，将毛值规定值以作比较，得出受影响路段； 1 4 0 s t e p 5 ：由受影响路段得出拟建购物中心的影响范围； 3 5 应用算例 如图3 1 所示的网络，该网络有两个起点，四个终点，含8 个节点及一个购物 中心，1 2 条路段和8 个o d 对。即o d 对o l d i ( i = 1 、2 、3 、4 ) 、0 2 d i ( i = l 、2 、 3 、4 ) 。己知各个o d