一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法，属于交通管理技术领域。该方法包括以下步骤：S1：选取路网，确定路网中的OD对和交通需求量；S2：利用一体化模型估算交通排放污染物浓度；S3：量化出行者和非出行者的交通排放暴露；S4：基于交通管理者角度，构建三个管理目的不同的道路收费模型；S5：获得在不同管理目的下，路网中每条路段的收费标准，出行路径选择情况，以及出行者和非出行者的交通排放暴露情况。本发明专利技术通过分析三个不同管理目的下的道路收费方案，获得了不同的路网流量分配方案，以及出行者和非出行者交通排放暴露的变化情况，这些研究结果可为交通管理部分在制定道路收费方案时提供可靠的理论依据和参考方法。据和参考方法。据和参考方法。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法


[0001]本专利技术属于交通管理
，涉及一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法。

技术介绍

[0002]道路收费是交通管理领域普遍认为比较有效的管理手段，最初主要考虑交通拥堵的外部性，随着交通排放引起的空气污染问题日益严重，交通排放的负外部性也越来越受到广泛的关注。目前，虽有研究通过利用道路收费手段来降低交通排放对人们身体健康的影响，即交通排放暴露。但是这些研究在计算交通排放暴露时，只考虑了道路周边的非出行者(居民)，忽视了道路中的出行者，且这些研究没有探讨交通活动与交通排放污染物浓度之间的关系。
[0003]基于此，本专利技术利用一体化模型量化了道路中的出行者和周边非出行者的交通排放暴露，站在交通管理者的角度，根据管理目的的不同，构建了考虑非出行者交通排放暴露最低、出行者交通排放暴露最低和系统交通排放暴露最低的三种道路收费模型。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法。提出合理的道路收费方法来诱导路网中的出行者选择合理的出行路径，从而降低不同管理目的下的交通排放暴露。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法，该方法包括以下步骤：
[0007]S1：选取路网，确定路网中的OD对和交通需求量；
[0008]S2：利用一体化模型估算交通排放污染物浓度；
>[0009]S3：量化出行者和非出行者的交通排放暴露；
[0010]S4：基于交通管理者角度，构建三个管理目的不同的道路收费模型；
[0011]S5：采用Frank
‑
Wolfe算法与连续平均法MSA相结合的混合算法对下层的用户均衡模型进行求解，再运用基于精英选择策略的遗传算法GAE对三个双层规划模型分别进行求解，获得在不同管理目的下，路网中每条路段的收费标准，出行路径选择情况，以及出行者和非出行者的交通排放暴露情况；
[0012]S6：比较不同管理目的下的收费标准，分析出行者和非出行者的交通排放情况，选择较为合理的道路收费方案，为交通管理部分利用道路收费手段来缓解路网中的交通排放暴露提供可靠的理论依据和参考方法。
[0013]可选的，所述S2中，交通流模型
‑
交通排放估算模型
‑
线源扩散模型为：
[0014][0015][0016][0017]其中，t
a
(v
a
)是路段a上的行驶时间，是路段自由行驶时间，α、β为模型参数，α＝0.15、β＝4，c
a
为路段通行能力；e
a
(v
a
)是路段a上CO的排放率，v
a
是路段a上的流量，l
a
是路段a的长度；C
e
(x，y，z)是路网中点(x，y，z)上的交通排放污染物浓度，x沿着风向的距离，y垂直于风向的距离，z是竖直方向的距离，σ
z
是竖直方向上的偏差值，σ
y
是垂直风向上的偏差值，e是路网中的有限源，u是风速，是全局坐标下路网上的点与以风向为坐标上的该点之间的夹角，Q
e
是路段中有限源的排放率，H
p
是排放源离地面的高度，是有限源的起始纵坐标，Φ是标准正太分布。
[0018]可选的，所述S3中，非出行者的交通排放暴露计算模型：
[0019][0020]其中，r是路网中的人口区域，R是路网中人口区域总数，P
r
是区域r处的人口数量，ω
r
是区域r处人群对空气污染的敏感系数，C
e
(x
r
，y
r
，z
r
，v
a
)是路网中路段a上的交通排放对人口区域r处的污染物浓度贡献，是非出行者在污染物中所停留的时间。
[0021]出行者的交通排放暴露计算模型为：
[0022][0023]其中，e
a
是路段a上的有限源，E
a
是路段a上有限源的集合，E是路网中所有有限源的集合；
[0024]可选的，所述S4中，三个管理目的不同的道路收费模型都是双层规划模型，其下层模型均为定需求的交通用户均衡模型：
[0025][0026][0027][0028]f
p
≥0，D
w
≥0，p∈P
w
，w∈W
[0029]其中，τ
a
是路段a上的收费，η是收费转换为时间成本的系数，w为路网中的OD对，p为OD对之间的路径，p∈P
w
，f
p
为路径上的流量，D
w
为OD对之间的交通需求量，若路段a在路径p上，则δ
ap
＝1，否则δ
ap
＝0；
[0030]上层规划模型的三个目标函数包括：
[0031]非出行者交通排放暴露最低U1：
[0032][0033][0034]其中，和是路段a上的最小收费和最大收费，τ1是路网中所有路段的收费矢量
[0035]出行者交通排放暴露最低U2：
[0036][0037][0038]其中，τ2是路网中所有路段的收费矢量
[0039]系统交通排放暴露最低U3：
[0040][0041][0042]其中，ξ1和ξ2分别为非出行者和出行者交通排放暴露的权重值，τ3是路网中所有路段的收费矢量：
[0043][0044]本专利技术的有益效果在于：利用道路收费的方法诱导出行者选择合理的出行路径，从而降低出行者和非出行者的交通排放暴露。本专利技术通过分析三个不同管理目的下的道路收费方案，获得了不同的路网流量分配方案，以及出行者和非出行者交通排放暴露的变化情况，这些研究结果可为交通管理部分在制定道路收费方案时提供可靠的理论依据。同时，针对一些对空气污染比较敏感人群所在的区域，例如医院、学校、养老院等，交通管理部门可以通过提高这些地方非出行者的交通排放暴露权重值，从而降低这些区域的空气污染浓度，更好的保护他们的健康。相反的，若通过计算获得一些非出行者交通排放暴露较高的区域，则说明这些区域不适合用于规划住宅、学校、医院等人群密集的场所。
[0045]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0046]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0047]图1为本专利技术模型原理图；
[0048]图2为路网算例示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：选取路网，确定路网中的OD对和交通需求量；S2：利用一体化模型估算交通排放污染物浓度；S3：量化出行者和非出行者的交通排放暴露；S4：基于交通管理者角度，构建三个管理目的不同的道路收费模型；S5：采用Frank
‑
Wolfe算法与连续平均法MSA相结合的混合算法对下层的用户均衡模型进行求解，再运用基于精英选择策略的遗传算法GAE对三个双层规划模型分别进行求解，获得在不同管理目的下，路网中每条路段的收费标准，出行路径选择情况，以及出行者和非出行者的交通排放暴露情况；S6：比较不同管理目的下的收费标准，分析出行者和非出行者的交通排放暴露情况，选择道路收费方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑出行者和居民交通排放暴露的道路收费方法，其特征在于：所述S2中，交通流模型
‑
交通排放估算模型
‑
线源扩散模型为：线源扩散模型为：线源扩散模型为：其中，t
a
(v
a
)是路段a上的行驶时间，是路段自由行驶时间，α、β为模型参数，α＝0.15、β＝4，c
a
为路段通行能力；e
a
(v
a
)是路段a上CO的排放率，v
a
是路段a上的流量，l
a
是路段a的长度；C
e
(x，y，z)是路网中点(x，y，z)上的交通排放污染物浓度，x沿着风向的距离，y垂直于风向的距离，z是竖直方向的距离，σ
z
是竖直方向上的偏差值，σ
y
是垂直风向上的偏差值，e是路网中的有限源，u是风速，是全局坐标下路网上的点与以风向为坐标上的该点之间的夹角，Q
e
是路段中有限源的排放率，H
p
是排放源离地面的高度，是有限源的起始纵坐标，Φ是标准正太分布。3.根据权利要求2所述的一种考虑出行者和居民交通排...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：