ATIS条件下的城市路网最优拥挤收费方案设计.docx

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ATIS条件下的城市路网最优拥挤收费方案设计

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杨碧琦骆相阳代长红

摘要：文章针对交通拥堵问题拟采用先进的出行者信息系统（ATIS）与拥堵收费两种方式来治理拥堵。针对具体路网建立了对应的模型并进行案例分析，分析结果表明：相比于单独使用ATIS或拥挤收费，ATIS和拥挤收费结合使用能在更大程度上缓解交通拥堵，达到系统最优。针对西安具体区域路网，在不同ATIS市场占有率条件下，求解出了对应的最优拥挤收费方案，结果表明在ATIS市场占有率达到100%时拥堵收费的实施效果最佳。

关键词：ATIS;拥挤收费;交通拥堵;双层规划模型;遗传算法

中图分类号：U491.1?文献标识码：A?文章编号：1671-7988（2020）21-229-03

Abstract：Inthispaper，weplantouseadvancedtravelerinformationsystem（ATIS）andcongestionchargingtodealwithtrafficcongestion.Acorrespondingmodelwasestablishedandacaseanalysiswasconducted.TheanalysisresultsshowthatthecombineduseofATISandcongestionchargingcanrelievetrafficcongestiontoagreaterextentandachievesystemoptimizationthanusingATISaloneorcongestioncharging.FortheXianspecificregionalroadnetwork，underdifferentATISmarketshareconditions，thecorrespondingoptimalcongestionchargingschemeissolved.TheresultsshowthatthecongestioncharginghasthebesteffectundertheappropriateATISmarketshareconditions.

Keywords：ATIS;Roadpricing;Trafficcongestion;Bi-levelprogrammingmodel;Geneticalgorithm

CLCNO.：U491.1?DocumentCode：A?ArticleID：1671-7988（2020）21-229-03

前言

針对城市交通网络中愈发严重的交通拥堵问题，ATIS和拥挤收费都是其中比较有效的措施，ATIS例如高德、百度地图可以为出行者提供道路状况信息，使出行者了解到拥堵路段从而选择其它出行路径，然而当ATIS市场占有率过高时，出行者避开拥堵路段后的路径选择容易具有趋同性，反而会导致二次拥堵。拥挤收费可以通过收取一定的通行费缓解交通拥堵，出行者在面临拥堵费时往往会选择改变自己的出行方式、路线或者时间。然而单独地使用ATIS或拥堵收费具有一定的局限性，本文将会通过实际案例分析ATIS与拥堵收费一起实施会对拥堵产生怎样的影响。

1随机系统最优拥挤收费双层规划模型的构建

1.1模型假设及符号说明

1.1.1模型假设

（1）ATIS市场渗透率在本文设置为一个定值;

（2）用户总出行成本=出行时间+拥挤收费;

（3）时间与费用换算为1元等于1分钟;

（4）所研究的路段流量相互独立;

（5）拥挤收费对象只有小汽车。

1.1.2符号说明

A：交通网络的路段集合。

：收费路段集合。

W：OD对的集合。

w：集合中的一个OD对。

dw和：配备和未配备ATIS用户的交通需求。

R：所有OD对的路径集合。

Rw：OD对w间的路径集合。

R：OD对w间的一条路径。

va：路段a，a∈A的车流量。

Ca：路段a的通行能力。

ta：路段a的行驶时间。

：用户总出行成本

与：配备和未配备ATIS用户在路径r，r∈Rw，w∈W上的车流量。

：出行者在路径r上的出行阻抗。

θ1和θ2：未配备和配备ATIS用户对出行阻抗的感知误差。

xa：路段a上的拥挤收费

1.2模型构建

1.2.1上层规划模型

上层规划模型代表交通管理者的意愿，目的是优化城市交通路网的总出行成本：

其中：式（1）表示的是交通管理者的意愿，目标为最小化城市交通路网的总出行成本，式（2）表示路段a上拥挤收费的上下界限。

1.2.2