一种非均衡居民出行市场调节方法技术

本发明专利技术公开了一种非均衡居民出行市场调节方法，本发明专利技术将道路网络视为一个经济系统，建立城市居民出行双市场模型，利用动态规划方法得出双市场最优价格—数量调节律，并将其推广至多出行市场。研究了价格—数量调节机制在道路交通管理中的应用，仿真结果显示价格—数量调节机制在不同供求状态下均能有效地减小交通供求偏差，避免因价格调节幅度和数量调节幅度过大而导致出行市场激荡，实现供求均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种非均衡居民出行市场调节方法
本专利技术涉及城市交通供求关系调控
，尤其涉及一种非均衡居民出行市场调节方法。
技术介绍
城市交通系统是一个复杂巨系统，影响交通供求因素众多且时刻变化，致使交通供求关系普遍处于非均衡状态。交通供求关系在时间空间上的失衡是交通拥挤的根本原因，因此，研究交通供求关系的调节方法具有重要意义。在交通供给管理方面，提高城市道路网络的整体供给能力是缓解交通供求关系的主要措施。具体包括两方面，一是扩大道路网络规模，优化道路网络结构；二是根据交通需求时空分布规律，动态调节网络供给能力。城市土地资源的有限性决定了不断扩大道路网络规模具有不可持续性，因而优化道路网络结构成为提高网络供给能力的有效办法。网络设计(networkdesign)理论与方法为优化城市道路网络结构提供了有力的支撑[1-3]。在动态调节网络供给能力方面，可变车道(reversiblelane)和匝道调节(rampmetering)等是优化网络供给能力的有力措施，能够有效缓和道路资源闲置与交通拥挤并存的尴尬局面[4-6]。在交通需求管理方面，抑制道路网络交通需求规模的增长，调节交通需求在时间空间上的合理分布是需求管理的主要目的。鉴于交通需求的派生性，随着城市规模的扩大和经济的发展，交通需求规模将呈不断增长之势，因此，理想的抑制措施是能够让交通需求产生明显的出行方式转移。在众多的需求管理措施中，拥挤收费(congestionpricing)、停车收费(parkingcharge)是调节居民出行意愿和出行方式转移的有力举措，能够有效降低拥挤道路或区域的交通密度[7-9]。另外，车速限制(speedlimit)并非只是保障交通安全的有效措施，同时也是一种需求管理措施。因为，行驶时间随车速的变化而变化，限制车速意味着出行时间或成本的增加[10-11]。值得指出的是，上述交通供求管理措施的研究一般都是针对交通需求或供给独立的开展，没有考虑交通需求与交通供给间的相互影响，因而不能定量分析各种交通供求管理措施对供求关系的调节能力。从经济学的角度来看，网络设计、可变车道以及匝道调节等交通供给管理措施提高了道路网络的供给能力，本专利技术将这类供给管理措施称为数量调节；拥挤收费、停车收费以及车速限制等交通需求管理措施提高了出行者的出行成本，本专利技术将这类需求管理措施称为价格调节。显然，在实际的城市交通规划与管理工作中，价格调节和数量调节方法已得到广泛的应用。需求和供给是经济学中的核心概念，关于供求关系的研究是贯穿经济学发展始终的基本问题。为了能够在市场背景下研究交通供求关系，文献[12]以道路网络为研究对象，将道路网络中潜在的出行者视为需求方，道路网络本身视为供给方，将每一OD对间的交通出行视为一个出行市场，研究了单一市场中价格和数量调节对交通供求关系的影响，文献[13]运用最大似然估计方法对非均衡居民出行双市场模型参数进行估计，文献[14]研究了路径出行时间和路径剩余容量对居民出行选择行为的影响，建立价格—数量调节网络交通流演化模型。到目前为止，关于调节交通供求关系的研究基本停留在概念和理论层面，鲜有成果涉及到具体应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了能够在市场背景下研究交通供求关系，分析动态交通供求管理措施对交通供求关系的调节能力，需构建居民出行市场。由此而提供一种非均衡居民出行市场调节方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术将在文献[12]研究成果基础上进一步开展理论和仿真研究。理论研究方面，建立非均衡居民出行双市场模型，研究双市场中最优价格—数量调节机制；仿真研究方面，针对获得的最优价格—数量调节机制，将价格调节和数量调节分别视为出行市场中的出行时间调节和通行能力调节，出行时间调节通过车速调节间接实现，通行能力调节通过入口匝道调节直接实现，研究价格—数量调节方法在实际交通管理中的应用。本专利技术包括以下步骤：S1：定义交通服务的需求方为需要从起始节点r到终讫节点s的所有出行者，则整个出行市场可能存在多个需求方；S2：设道路交通管理者均不向交通需求方收取费用，定义交通服务的供给方为短期内能够给OD对(r,s)间的需求方提供出行路径的道路交通管理者，则整个出行市场可能存在多个供给方；S3：居民出行双市场由两个单一出行市场聚合而形成，各市场之间存在交通量的转移，构建双市场模型；S4：构建基于双市场模型，寻求交通供求偏差、价格调节幅度和数量调节幅度综合最优的调节方法。本专利技术的有益效果在于：本专利技术是一种非均衡居民出行市场调节方法，与现有技术相比，本专利技术将道路网络视为一个经济系统，建立城市居民出行双市场模型，利用动态规划方法得出双市场最优价格—数量调节律，并将其推广至多出行市场。研究了价格—数量调节机制在道路交通管理中的应用，仿真结果显示价格—数量调节机制在不同供求状态下均能有效地减小交通供求偏差，避免因价格调节幅度和数量调节幅度过大而导致出行市场激荡，实现供求均衡。附图说明图1是本专利技术的快速路网示意图；图2是本专利技术的D1k＜S1k,D2k＜S2k时的调节过程曲线图；图3是本专利技术的D1k＜S1k,D2k＞S2k时的调节过程曲线图；图4是本专利技术的D1k＞S1k,D2k＞S2k时的调节过程曲线图；图5是本专利技术的D1k＞S1k,D2k＜S2k时的调节过程曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：定义交通服务的需求方为需要从起始节点r到终讫节点s的所有出行者，则整个出行市场可能存在多个需求方。假定OD对(r,s)间的出行需求Drs是一个有界非负函数，需求函数drs以OD对(r,s)间的最小出行费用τrs为内生变量，表示为Drs＝drs(τrs)(1)式中，τrs是一个综合费用，包括行驶时间、金钱和所感知的交通服务质量等。当出行需求Drs减小时，OD对(r,s)间的交通流量也会随之减少，进而使得最小出行费用τrs减小，最终导致出行需求Drs增大；反之，则导致出行需求Drs减小，亦即市场需求随出行费用的减小而增大。假设道路交通管理者均不向交通需求方收取费用，定义交通服务的供给方为短期内能够给OD对(r,s)间的需求方提供出行路径的道路交通管理者，则整个出行市场可能存在多个供给方。假定OD对(r,s)间的出行供给Srs是一个有界非负函数，供给函数srs以OD对(r,s)间的最小出行费用τrs为内生变量，表示为Srs＝srs(τrs)(2)当OD对(r,s)间的交通流量减小时，最小出行费用τrs也会随之减小，进而使得道路交通管理者仅需提供较少出行路径即可满足当前的需求方，导致出行供给Srs减小；反之，则导致出行供给Srs增大，亦即市场供给随出行费用的减小而减小。需指出的是，供给函数不等同于通行能力，OD对(r,s)间所有路径上的通行能力之和等于供给方的最大供给能力。文献[12]对居民出行单一市场的调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均衡居民出行市场调节方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：定义交通服务的需求方为需要从起始节点r到终讫节点s的所有出行者，则整个出行市场可能存在多个需求方；/nS2：设道路交通管理者均不向交通需求方收取费用，定义交通服务的供给方为短期内能够给OD对(r,s)间的需求方提供出行路径的道路交通管理者，则整个出行市场可能存在多个供给方；/nS3：居民出行双市场由两个单一出行市场聚合而形成，各市场之间存在交通量的转移，构建双市场模型；/nS4：构建基于双市场模型，寻求交通供求偏差、价格调节幅度和数量调节幅度综合最优的调节方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种非均衡居民出行市场调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：定义交通服务的需求方为需要从起始节点r到终讫节点s的所有出行者，则整个出行市场可能存在多个需求方；
S2：设道路交通管理者均不向交通需求方收取费用，定义交通服务的供给方为短期内能够给OD对(r,s)间的需求方提供出行路径的道路交通管理者，则整个出行市场可能存在多个供给方；
S3：居民出行双市场由两个单一出行市场聚合而形成，各市场之间存在交通量的转移，构建双市场模型；
S4：构建基于双市场模型，寻求交通供求偏差、价格调节幅度和数量调节幅度综合最优的调节方法。


2.根据权利要求1所述的非均衡居民出行市场调节方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：设OD对(r,s)间的出行需求Drs是一个有界非负函数，需求函数drs以OD对(r,s)间的最小出行费用τrs为内生变量，表示为
Drs＝drs(τrs)(1)
式中，τrs是一个综合费用，包括行驶时间、金钱和所感知的交通服务质量；
当出行需求Drs减小时，OD对(r,s)间的交通流量也会随之减少，进而使得最小出行费用τrs减小，最终导致出行需求Drs增大；反之，则导致出行需求Drs减小，亦即市场需求随出行费用的减小而增大。


3.根据权利要求1所述的非均衡居民出行市场调节方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：设OD对(r,s)间的出行供给Srs是一个有界非负函数，供给函数srs以OD对(r,s)间的最小出行费用τrs为内生变量，表示为
Srs＝srs(τrs)(2)
当OD对(r,s)间的交通流量减小时，最小出行费用τrs也会随之减小，进而使得道路交通管理者仅需提供较少出行路径即可满足当前的需求方，导致出行供给Srs减小；反之，则导致出行供给Srs增大，亦即市场供给随出行费用的减小而减小；
供给函数不等同于通行能力，OD对(r,s)间所有路径上的通行能力之和等于供给方的最大供给能力。


4.根据权利要求1所述的非均衡居民出行市场调节方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：






式中，D1k、D2k、S1k、S2k表示两个市场第k期的有效需求和有效供给；表示两个市场第k期的理想需求和理想供给；表示两个市场第k期的交易量；a1、a2、b1、b2为两个市场间的溢出效应系数，反映市场间溢出效应的强度；
理想需求和理想供给模型为












式中，X1k、X2k为影响两个市场理想需求的外生变量向量；Y1k、Y2k为影响两个市场理想供给的外生变量向量；α11、α21分别为X1k、X2k...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍建辉，许艳，易驰，周芳，黄婷婷，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43