（载运工具运用工程专业论文）大型活动动态交通组织方法建模研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文巾不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 武汉理工大学和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了感谢。 签名：逊日期：塑! 璺竺多罗 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：吕钮磐 导! j i l i 签名二 里塾二目期：垫垒竺：，了 丙 一 “ 武汉理上大学博十学位论文 摘要+ 大型活动进场和散场期间，短时间内急剧产生的出行需求和汇聚的交通流 给场馆周边的交通基础设施带来了巨大压力，会产生交通拥堵和停车场不足等 问题。这种临时突变的交通矛盾不可能完全依靠新增道路和停车场等设施来解 决，实施合理的交通组织和管理措施能够有效地利用其他道路和停车场资源， 缓解大型活动期f n 】的交通供需矛盾。然而，如何从需求和供给入手，考虑出行 者的路径选择行为，制定高效合理的交通组织和管理方案是值得研究的问题。 考虑了大型活动交通组织和管理中交通规划者和出行者之间的相互影响，应用 了基于双层规划理论的优化方法，对大型活动期间停车票价优化问题、停车诱 导信息优化问题以及散场期间网络单行优化问题开展了系统研究。主要完成了 以下的研究工作： ( 1 ) 研究了双层规划模型在大型活动交通组织和管理方案制定中的建模方 法以及模型的求解算法。为避免大型活动交通组织和管理过程中可能出现的诡 异现象，研究了交通网络设计的双层规划优化方法在交通组织和管理方案优化 建模种的应用。在优化模型中，将交通组织优化问题的规划者和出行者分别考 虑成上层模型和下层模型的决策者，利用双层规划模型描述交通组织管理方案 制定过程中规划者和出行者的博弈过程。针对不同优化问题，分别用准动态交 通分配模型、准动态随机用户均衡模型描述需求波动情形的出行者的路径选择 行为。针对双层规划非线性、难求解的特点，采用粒子群算法和量子进化算法 求解双层规划优化问题。 ( 2 ) 基于双层规划模型框架，建立了大型活动停车票价优化模型，实现了 停车票价对不同类型停车场的需求调控。分析了大型活动小汽车出行方式的停 车换乘步行多方式出行的特性，对小汽车出行方式的出行网络进行了转换，将 停车场后一段费用相对稳定的路段转化为停车场的吸引度，使得原出行停车场 选择问题可以用出行分布交通分配模型描述。在此基础之上，采用基于l o g i t 效用模型描述出行者选择停车场的行为，考虑了驾驶时间、停车费用、公交费 用和行走费用等主要因素，并以此作为双层规划模型的下层模型。分析了大型 本论文研究得剑国家9 7 3 项目“城市交通系统的组织优化与控制”( 2 0 0 6 c b 7 0 5 5 0 5 ) 和9 7 3 项目“城市生命体承载系统的健康识别和调控理论与方法研究”( 2 0 0 5 c b 7 2 4 2 0 5 ) 支持。 武汉理工大学博士学位论文 活动出行总时间组成部分，以及停车票价和停车场容量约束，以此作为双层规 划的上层模型。设计了基于离散粒子群的算法求解双层规划模型上层问题并采 用凸组合算法求解下层问题。 ( 3 ) 基于双层规划模型框架，建立了大型活动停车诱导信息优化模型。在 停车场票价规划的基础上，探索了大型活动不完全诱导信息发布的优化方法。 在原有停车场网络基础上，将停车场转化为虚拟的路段，得到一个新的扩展网 络，扩展后的普通网络能有效实施最短路径算法和交通分配算法。应用诱导信 息反应转移率模型描述出行对信息的反应，以此作为出行者对停车时间的估计 基础，并用准动态随机用户均衡模型描述出行路径选择行为，作为双层规划模 型的下层模型。建立了停车诱导信息优化的双层规划模型，并使用量子进化算 法求解优化模型。 ( 4 ) 基于双层规划模型框架，建立了大型活动疏散网络临时单行优化模型。 针对大型活动散场时交通需求不对称的特点，建立双层规划模型优化疏散网络 的单行设置。采用准动态用户最优交通分配模型描述需求波动条件下的用户路 径选择行为，以此作为双层规划模型的下层模型；分析了背景交通和疏散交通 的出行约束，建立了单行问题的数学规划模型，以此作为双层规划模型的上层 模型。设计了粒子群算法求解此类网络优化问题。 ( 5 ) 设计并实现了大型活动交通组织决策支持系统原型。对大型活动交通 组织和管理决策支持系统进行了需求分析和模块划分，并设计了系统所需要的 数据表。基于v i s u a lc n e t 和a r c g i se n g i n e 开发了基于g i s 的决策支持系统， 实现了停车票价优化模块、停车诱导信息优化模块和疏散网络的单行优化模块。 关键词：大型活动；双层规划；粒子群算法；车道单行；停车票价；停车诱导 系统；决策支持系统 嗨 _ 孙 氏 武汉理一r 大学博士学位论文 a b s t r a c t d u r i n gs p e c i a le v e n t st h e r ea r ei n c r e a s e d 仃a f j f i cd e m a n da n dt r a f f i cf l o wa r o u n d t h es t a d i u mr o a dn e t w o r ki nas h o r tp e r i o d ，r e s u l t i n gi nt r a f f i cc o n g e s t i o na n dp a r k i n g s h o r t a g e t h et e m p o r a r yt r a f f i cp r o b l e mc a n tb es o l v e db yc o n s t r u c t i n gr o a d sa n d p a r k i n gf a c i l i t i e s i t i se f f e c t i v et od e v e l o pr e a s o n a b l et r a f f i co r g a n i z a t i o na n d m a n a g e m e n tp l a nt or e l i e v et h et r a f f i cs u p p l ya n dd e m a n dc o n f l i c tb yu s i n go t h e r r o a d sa n dp a r k i n gr e s o u r c e s h o wt o d e v e l o pr e a s o n a b l ea n de f f i c i e n t t r a f f i c o r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n tp l a na c c o r d i n gt od e m a n da n ds u p p l yi sw o r t hs t u d y i n g i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，i n t e r a c t i o nb e t w e e n t r a f f i c p l a n n e r s a n d p a r t i c i p a t o r s i s c o n s i d e r e dw h e nw ed e v e l o pt r a f f i co r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to p t i m i z a t i o n m o d e lf o rs p e c i a le v e n t s a no p t i m i z a t i o na p p r o a c hb a s e do nb i l e v e lp r o g r a m m i n g s y s t e mw a sp r o p o s e d i tw a sa p p l i e di np a r k i n gf a r eo p t i m i z a t i o np r o b l e m ，p a r k i n g g u i d a n c ei n f o r m a t i o no p t i m i z a t i o np r o b l e ma n d e v a c u a t i o nn e t w o r ko n e - w a y o p t i m i z a t i o np r o b l e m sf o rs p e c i a le v e n t s t h em a i ns t u d yw o r k si nt h i sd i s s e r t a t i o n a r ea sf o l l o w i n g ： ( 1 ) b i l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e ls y s t e mf r a m e w o r ka sw e l la si t ss o l v i n g a l g o r i t h ma r er e s e a r c h e di ns p e c i a le v e n t st r a f f f i co r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n t t o a v o i db r a e s ss t r a n g ep h e n o m e n o ni nt r a f f i cn e t w o r ko r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n t p r o c e s s ，t h eb i - l e v e lp r o g r a m m i n go f t r a f f i cn e t w o r kd e s i g no p t i m i z a t i o np r o b l e mi s u s e df o rt r a f f i co r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to p t i m i z a t i o n i nt h em o d e l ，t r a f f i c p l a n n e r sa n dt r a v e l e r so fo p t i m i z a t i o np r o b l e m sa r ec o n s i d e r e da st h eu p p e rm o d e l a n dt h el o w e rm o d e ld e c i s i o n - m a k e r ss e p a r a t e l y t h eg a m ep r o c e s so fp l a n n e r sa n d t r a v e l e r si sd e s c r i b e d b yb i l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e l q u a s i d y n a m i c t r a f f i c a s s i g n m e n tm o d e la n dq u a s i d y n a m i cs 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 la r eu s e d r e s p e c t i v e l yt od e s c r i b et r a v e l e r sr o u t ec h o i c eb e h a v i o rf o rd i f f e r e n to p t i m i z a t i o n p r o b l e m su n d e rd y n a m i cd e m a n dc i r c u m s t a n c e b e c a u s eo fn o n - l i n e a ra n ds o l v i n g d i f f i c u l t y c h a r a c t e r i s t i c so fb i l e v e l p r o g r a m m i n g ，a d v a n c e dp a r t i c l e s w a r m o p t i m i z a t i o n ( p s o ) a n dq u a n t u me v o l u t i o n a r ya l g o r i t h m ( q e a ) a r ea p p l i e df o r u p p e rl e v e lp r o b l e ms o l v i n gt og e tab e t t e rs o l u t i o n t h er e s e a r c hh a sb e e ns u p p o r t e db yt h en a t i o n a lb a s i cr e s e a r c hp r o g r a mo fc h i n a ( n o 2 0 0 6 c b 7 0 5 5 0 5 ) a n dn a t i o n a lb a s i cr e s e a r c hp r o g r a mo fc h i n a ( n o 2 0 0 5 c b 7 2 4 2 0 5 ) i i i 武汉理一l 二人学博十学位论文 ( 2 ) s p e c i a le v e n t sp a r k i n gf a r eo p t i m i z a t i o nm o d e li s e s t a b l i s h e da n dp a r k i n g d e m a n df o rd i f f e r e n tp a r k i n gl o t si sc o n t r o lb yp a r k i n gf a r e b a s e do ns p e c i a le v e n t s p a r k i n g - r i d e w a l km u l t i t r i pc h a r a c t e r i s t i c sa n a l y s i s ，t r a f f i c n e t w o r kc o n v e r s i o ni s i m p l e m e n t e d t h ea f t e r - p a r k i n gl i n k sa r ec o n v e r t e dt oa t t r a c t i v e n e s so fp a r k i n g1 0 t ， b e c a u s et h et r a v e lp r i c e so ft h e s el i n k sa r er e l a t i v e l ys t a b l e i nt h i sw a y , t h eo r i g i n a l p a r k i n gc h o i c ep r o b l e mc a nb ed e s c r i b e db yt r i pd i s t r i b u t i o n t r a f f i ca s s i g n m e n tm o d e l b a s e do nn e t w o r kc o n v e r s i o n , l o g i t b a s e de f f e c t i v e n e s sm o d e li sa p p l i e dt od e s c r i b e t h eb e h a v i o ro ft r a v e la n dp a r k i n gc h o i c e t h ee f f e c t i v e n e s sm o d e lt a k e si n t oa c c o u n t d r i v i n gt i m e ，p a r k i n gf e e s ，b u sf e e s ，w a l k c o s t sa n do t h e rf a c t o r s t h i sm o d e li st h e l o w e rl e v e lm o d e lo fb i l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e l b ya n a l y s i so fs p e c i a le v e n t st o t a l t r a v e lt i m eo b j e c t ，p a r k i n gf a r e sa n dp a r k i n gc a p a c i t yc o n s t r a i n t s ，t h eu p p e rl e v e l m o d e li se s t a b l i s h e d t h ep r o p o s e dp a r k i n gf a r eo p t i m i z a t i o nm o d e li ss o l v e db y d i s c r e t ep a r t i c l es w a r mo p t i m i z a t i o n ( d p s o ) a n dl o w e rl e v e la s s i g n m e n tm o d e li s s o l v e db yc o n v e xc o m b i n a t i o nm e t h o d ( c c m ) ( 3 ) s p e c i a le v e n t sp a r k i n gg u i d a n c ei n f o r m a t i o n ( p g i ) o p t i m i z a t i o nm o d e li s e s t a b l i s h e d b a s e do nt h e t h e p a r k i n g f a r ep l a nr e s e a r c h ，w es t u d i e dt h e i n c o m p l e m e n t i o ng u i d a n c ei n f o r m a t i o no p t i m i z a t i o nm e t h o d ，w h i c ha i m st o m a k e s y s t e mt r a v e l t i m em i n i m u m b yc o n s i d e r i n gp a r k i n gl o t sa sd u m m yl i n k s ，t h e o r i g i n a lt r a f f i cn e t w o r kw i t hp a r k i n gl o t sc a nb ec o n v e r t e di n t oan e we x p a n d e d c o m m o nn e t w o r k i nt h i sw a y , t h es h o r t e s tp a t ha l g o r i t h ma n dt r a f f i ca s s i g n m e n tc a n i m p l e m e n te f f e c t i v e l yi nt h en e t w o r k t h er e a c t i o nr a t eo fg u i d a n c ei n f o r m a t i o ni s u s e dt od e s c r i b et r a v e l e r sr e s p o n s eo fi n f o r m a t i o n , w h i c hi st h eb a s i so fp a r k i n gt i m e p r e d i c t i o n t h es 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 l i su s e dt od e s c r i b et h er o u t ec h o i c e b e h a v i o ra n da st h el o w e rl e v e l b i 1 e v e lp r o g r a m m i n g - b a s e dp g io p t i m i z a t i o nm o d e l w a sp r o p o s e da n dt h eu p p e rl e v e li sr e s o l v e db yq e a ( 4 ) s p e c i a le v e n t st e m p o r a r yo n e w a yo p t i m i z a t i o nm o d e li sd e v e l o p e d b a s e d o nt h ea s y m m e t r i ct r a f f i cd e m a n dc h a r a c t e r i s t i c so fs p e c i a le v e n t se v a c u a t i o n ，t h e t r a f f i cn e t w o r kt e m p o r a r yo n e w a yi sc o n f i g u r e db yo p t i m i z a t i o nm o d e l t h er o u t e c h o i c eb e h a v i o ru n d e r d y n a m i c d e m a n dc i r c u m s t a n c ei s d e s c r i b e du s i n g q u a s i d y n a m i cu s e ro p t i m a lt r a f f i ca s s i g n m e n tm o d e l ，w h i c hi s a l s ot h el o w e r m o d e lo fb i l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e l b a s e do nt h eo b j e c ta n dc o n s t r a i n t so f b a c k g r o u n d t r a 伍ca n de v a c u a t i o nt r a f f i c t h en e t w o r ko n e - w a ym a t h e m a t i c p r o g r a m m i n gi se s t a b l i s h e d ，w h i c hi sa l s ot h eu p p e rl e v e l m o d e lo ft h eb i l e v e l i v 甜 ， 武汉理丁大学博士学位论文 p r o g r a m m i n gm o d e l a na l g o r i t h mb a s e do i ld p s oa n df r a n k w o l f ( f w ) i sd e s i g n e d t os o l v et h ep r o p o s e dm o d e l ( 5 ) t h es p e c i a le v e n t st r a f f i co r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n td e c i s i o ns u p p o r t s y s t e mi sd e v e l o p e d b a s e do ns y s t e mn e e d sa n a l y s i sa n dm o d u l ed i v i s i o n ，t h e d a t a b a s ea sw e l la sd a t at a b l en e e d e df o rt h es y s t e ma r ed e s i g n e d s p e c i a le v e n t s t r a f f i co r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mb yv i s u a lc 撑n e t a n da r c g i se n g i n e t h ep a r k i n gf a r eo p t i m i z a t i o nm o d e l ，p g io p t i m i z a t i o nm o d e l a n dn e t w o r ko n e w a yo p t i m i z a t i o nm o d e la l ei m p l e m e n t e di nc o r r e s p o n d i n gm o d u l e k e yw o r d s ：s p e c i a le v e n t s ；b i l e v e lp r o g r a m m i n g ；p a r t i c l es w a r n lo p t i m i z a t i o n ； o n e - w a y ；p a r k i n gf a r e ；p a r k i n gg u i d a n c ei n f o r m a t i o n ；d e c i s s i o ns u p p o r t s y s t e m v _ 一 武汉理工人学博：t 学位论文 目次 第1 章绪论1 1 1 研究背景与意义1 1 1 1问题的提出1 1 1 2 研究的意义2 1 1 3 项目支撑3 1 2 国内外研究现状3 1 2 1大型活动交通组织方法及理论进展3 1 2 2 交通组织相关的模型研究进展5 1 2 3 当前交通组织和管理模型研究不足1 0 1 3 论文主要研究内容与结构1 1 1 3 1论文主要研究内容1 2 1 3 2 论文的组织与结构1 3 第2 章论文研究的理论基础15 2 1 交通网络分配模型1 5 2 1 1 静态用户均衡交通分配模型1 5 2 1 2 动态用户最优交通分配模型1 7 2 2 双层规划模型2 0 2 2 1交通网络设计问题2 0 2 2 2 双层规划模型建模2 1 2 2 3 双层规划模型求解算法2 1 2 3 启发式算法2 2 2 3 1 粒子群算法2 3 2 3 2 量子进化算法2 4 2 4 本章小结2 7 第3 章大型活动交通组织方法分析2 8 3 1 大型活动交通出行特性分析2 8 v i 武汉理- 丁大学博士学位论文 3 1 1 大型活动交通需求特性2 8 3 1 2 大型活动交通流特性2 9 3 2 大型活动交通组织和管理措施分析3 2 3 2 1 交通需求管理3 2 3 2 2 公共交通组织3 4 3 2 3 停车场管理3 4 3 2 4 道路资源管理3 5 3 2 5 出行信息管理3 6 3 3 大型活动交通组织和管理的模型分析3 7 3 3 1 大型活动交通组织和管理的流程3 7 3 3 2 大型活动交通组织和管理的模型需求3 9 3 4 本章小结4 1 第4 章大型活动停车票价优化模型4 2 4 1 引言4 2 4 2 大型活动停车选择模型4 3 4 2 1 大型活动停车场规划问题描述4 3 4 2 2 大型活动停车选择行为模型4 4 4 2 3 大型活动停车选择效用函数4 5 4 3 大型活动停车场出行分布交通分配模型4 6 4 3 1 停车场选择行为及其均衡条件4 6 4 3 2 等价的数学规划模型4 7 4 3 3 停车场选择模型数值试验验证4 8 4 4 大型活动停车场票价优化模型5 0 4 4 1 大型活动停车票价优化双层规划模型5 1 4 4 2 基于离散粒子群算法的求解方法5 2 4 5 数值实验设计及结果分析。：5 5 4 5 1 数值实验设计5 5 4 5 2 实验结果及分析5 6 4 6 本章小结5 9 v u 一 时。 0 武汉理t 大学博：e 学位论文 第5 章大型活动停车诱导信息优化模型6 1 5 1 引言6 l 5 2 大型活动停车诱导信息建模准备6 3 5 2 1 模型假设6 3 5 2 2 交通网络停车场处理方法6 4 5 2 3 路段行程时问描述6 5 5 3 大型活动停车诱导信息优化建模6 7 5 3 1 准随机动态用户最优模型6 7 5 3 2 停车诱导系统优化模型6 8 5 3 3 基于量子进化算法的求解算法7 1 5 4 大型活动p g i 优化算例及结果分析7 4 5 4 1 算例设计7 4 5 4 2 结果分析7 6 5 5 本章小结7 8 第6 章大型活动疏散网络临时单行优化模型7 9 6 1 引言7 9 6 1 1 大型活动疏散对单行措施的需求7 9 6 1 2 网络单行优化模型研究进展8 0 6 2 大型活动散场网络单行优化建模8 3 6 2 1网络单行优化模型假发8 4 6 2 2 网络单行优化上层模型8 4 6 2 3 网络单行优化下层模型8 6 6 2 4 其他关系8 8 6 3 离散粒子群求解算法8 9 6 4 算例及结果分析9 0 6 4 1 算例设计9 0 6 4 2 结果分析9 5 6 5 本章小结9 7 武汉理t 大学博士学位论文 第7 章大型活动交通组织决策支持系统9 9 7 1 引言9 9 7 2 决策支持系统分析和设计1 0 1 7 2 1 决策支持系统功能分析1 0 1 7 2 2 决策支持系统数据存储1 0 5 7 3 决策支持系统功能实现1 0 7 7 4 本章小结1 1 0 第8 章结论与展望1 1 1 8 1 研究工作总结1 11 8 2 研究创新点1 1 2 8 3 研究展望1 1 3 致谢114 参考文献1 15 攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目1 2 4 - i ，s 武汉理- 大学博士学位论文 第1 章绪论 1 1 研究背景与意义 1 1 1 问题的提出 随着我国城市经济的发展，越来越多的城市已经举办或即将举办规模不等 的大型活动。近几年我国已经举办或即将举办的国际性大型活动有2 0 0 6 年在沈 阳举办的世界园艺博览会、2 0 0 8 年8 月在北京举办的第2 9 届奥运会、2 0 1 0 年5 月将在上海举办的第4 1 届世界博览会和2 0 1 0 年将在广州举办的第1 6 届亚运会； 近几年国内举办过的大型活动有2 0 0 5 年在南京举办的第十届运动会、2 0 0 7 年在 武汉举办的第六届城市运动会和2 0 0 7 年在武汉举办的第八届艺术节；城市范围 内的大型活动包括各种球类比赛和大型演唱会。这些大型活动所涉及的参与者 范围很广，小型的演唱会和足球赛能吸引数万人观看，大型运动会和博览会的 单次参与者则有几万到十几万人之多。 城市举办的大型活动一方面丰富了市民的精神文化生活，提升了城市的影 响力；另一方面给自身创造了良好的经济效益和带来了宝贵的发展机遇。2 0 0 0 年悉尼举办的第2 6 届奥运会为澳大利亚带来近2 0 0 万国际旅游者以及近1 0 0 亿 美元的收益；2 0 0 6 年德国在举办世界杯期间，至少获得了1 0 0 亿欧元的收益； 韩国在2 0 世纪8 0 年代举办亚运会和奥运会之后，整个首尔城市格局发生了根 本性的变化，并促使电子信息产业成为韩国的支柱产业；希腊政府为了保证2 0 0 4 年奥运顺利进行，融资1 5 3 亿美元进行基础设施建设，大大改观了雅典市现状n 3 。 除此之外，国内外各城市借举办大型活动的机会，促进城市的发展，展示 城市的风采和魅力，提升自身的形象和吸引力，发展同益蓬勃的旅游事业。 虽然大型活动的举办对城市的可持续发展有明显的促进作用，但是活动期 间短时间内产生和汇集的交通需求对城市交通基础设施产生了巨大的冲击和挑 战。据统计，2 0 0 1 年九运会丌幕式的参加人员1 0 万人，要求在4 0m i n 内完成 疏散；2 0 0 5 年十运会开幕式的1 2 万参加人员，要求在1h 内疏散完毕；2 0 0 8 年北京奥运会开幕式吸引了1 6 万各类参与人员，要求仅用7 5m i n 全部疏散完 毕砼1 ；美国密尔沃基市每年举办的s u m m e r f e s t 音乐节活动在1 0d 的时间内吸引 8 0 1 0 0 万观众涌向大型活动场地口1 。大型活动进场和散场所产生的短时性出行 需求，将给场馆周边的交通带来极大的影响，对路网资源、停车场资源和信息 武汉理： 大学博十学位论文 资源的组织都提出了较高的要求。能否顺利组织大型活动期间的交通，是活动 举办成功与否的关键。 1 1 2 研究的意义 城市举办的大型活动在短时间内聚集了大量的参与者通过不同的出行方式 到达大型活动场地，这种交通需求与常规交通需求相比，具有其自身的特点。 首先，这种出行需求比任何一种出行都要密集，一场大型活动一般将吸引几万 到十几万人参与；其次，大型活动的出行具有临时性，一般的场馆1 年举办的 活动通常只有几次甚至更少；另外，大型活动的出行需求对可靠性要求较高， 尤其是特殊人员出行通道的连通可靠度和时间可靠度要求极高。 对于持续稳步增长的同常出行，可以通过修建交通基础设施，提高停车场 的容量和道路的通行能力来解决这种供需矛盾；然而，通过新增道路和停车场 等交通基础设施缓解短时间内的大型活动交通矛盾显得不太现实。首先，大型 活动的需求是急剧增加的，单靠修路和建停车场等增加基础设施容量的方法解 决出行矛盾，需要投入大量的资金；其次，大型活动举办时具有临时性，若新 修过多的基础设施将造成大型活动之后基础设施的闲置和资源的浪费。 不同于r 常的通勤出行，大型活动的普通参与者对活动场地周围的具体情 况一般不太熟悉，因此出行者对信息的需求巨大。公共交通出行者需要了解临 时公交站点和临时公交线路信息，小汽车出行用户更关心场馆周边的交通管制 措施以及停车场信息。 大型活动进场或者散场期间，出行需求具有很明显的方向性和不对称性。 例如，在进场期间，观众和参演人员都是从城市其他地点涌向活动场地，而从 活动场地出行的需求却极少；相反，在散场期间，从活动场地出行的人员在短 时间内呈辐射状涌向城市其他交通小区，而进入活动场地的交通需求量却不大。 这种不对称的交通需求导致大型活动进散场主流方向上的路段拥挤，而相反的 方向上却是道路资源闲置，形成了大型活动进场和散场期间“冰火二重天”的 景象。 虽然各地的大型活动都还在如期顺利地进行中，但是上面描述的现象依然 是目前大型活动交通组织和管理中正在解决和尚未解决的问题。当前大型活动 交通组织和管理亟待解决的问题是：在现有交通设施的基础上，通过合理预 测大型活动需求，制定合理的交通需求管理方案，缓解大型活动临时性急剧性 2 武汉理t 大学博十学位论文 的交通供需矛盾；在大型活动需求预测的基础上，规划合理的交通组织管理 方案和出入通道，提高关键人员和关键线路的出行可靠性；根据大型活动进 散场的时空分布规律，制定合理的限行措施，充分地利用道路资源，提高主流 交通方向的道路通行能力；在制定的方案基础上，合理有效地发布信息，减 少不必要的绕行和延误，提高进散场交通效率。 国内外大型活动的交通组织和管理经验表明，制定合理的交通组织方案， 能够有效地缓解大型活动期间的供需矛盾，减轻大型活动期问的交通拥堵。然 而，如何根据预测的大型活动需求和现有的交通基础设施，制定出更完善的大 型活动交通组织和管理方案，需要对大型活动的交通特性展丌深入的分析和研 究，并建立适当的模型描述相应的优化问题，这也是本文的研究目的和初衷。 1 1 3 项目支撑 本论文研究得到国家9 7 3 项目“城市交通系统的组织优化与控制 ( 2 0 0 6 c b 7 0 5 5 0 5 ) 和9 7 3 项目“城市生命体承载系统的健康识别和调控理论与 方法研究”( 2 0 0 5 c b 7 2 4 2 0 5 ) 支持。 1 2 国内外研究现状 国内外关于大型活动交通组织的研究是伴随着国际性赛事的举办而开展 的，特别是近几届奥运会的举办为大型活动交通组织和管理的理论与方法研究 提供了充足的资金和大量的数据。国外对大型活动交通和组织的系统研究是在 1 9 8 8 年美国联邦公路局( f e d e r a lh i g h w a ya d m i m s t r a f i o n ，f h w a ) 对大型活动 ( p l a n n e ds p e c i a le v e n t s ) 做出定义之后展开的，其中大部分研究是针对交通管 理措施的阐述，关于大型活动交通组织的理论研究比较缺乏。我国针对大型活 动交通组织和管理的系统研究主要源于北京奥运会和南京十运会的交通组织， 在此成果基础之上，近几年大型活动交通组织和管理的理论研究有了较快发展。 1 2 1大型活动交通组织方法及理论进展 国内外举办的国际性体育赛事等大型活动的举办为大型活动交通组织和管 理提供了良好的基础和积累了丰富的经验。a m o d e i 【4 1 、b l a c k t 5 】和t s a m b o u l a s 【6 】 等分别对1 9 9 6 年亚特兰大奥运会、2 0 0 0 年悉尼奥运会以及2 0 0 4 年雅典奥运会 的交通组织和管理取得的经验进行了全面的阐述。这些研究报告的主要内容偏 武汉理t 人学博十学位论文 重于对交通管理原则的制定以及评价，主要包括交通需求管理、公共交通规划 及管理、停车场以及换乘规划和信息发布等几个主要方面。 f h w a 于2 0 0 3 发布了大型活动交通管理有关的研究报告 m a n a g i n gt r a v e l f o r p l a n n e ds p e c i a le v e n t s ) ) 【7 1 ，该报告比较系统地介绍了大型活动的申请及可行 性分析以