本發(fā)明涉及一種寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化配置方法。
背景技術(shù)：
：居民出行方式結(jié)構(gòu)在不同的地區(qū)、不同的季節(jié)受多方面因素的綜合影響會(huì)有較大差別；我國(guó)幅員遼闊，擁有大片屬于寒區(qū)的國(guó)土；其中以東北地區(qū)等高緯度地區(qū)為代表，一年之中有近半年時(shí)間為漫長(zhǎng)的冬季，氣溫偏低，車輛在城市道路通行會(huì)受到長(zhǎng)時(shí)間積雪帶來的不良影響，導(dǎo)致這些地區(qū)的居民選擇出行方式時(shí)會(huì)根據(jù)出行的道路、天氣條件，綜合考慮出行的安全性、效率性、可達(dá)性和經(jīng)濟(jì)性等因素。由于寒區(qū)冰雪區(qū)居民選擇出行方式時(shí)所考慮的因素更多，必然導(dǎo)致居民出行結(jié)構(gòu)與正常天氣、道路條件下的居民出行結(jié)構(gòu)存在差異，而為了引導(dǎo)寒區(qū)冰雪期居民出行時(shí)選擇綜合效益最大的出行方式，進(jìn)而提高寒區(qū)冰雪期城市交通總體效益，需要從交通安全效益、時(shí)間效益、支付費(fèi)用效益等方面對(duì)寒區(qū)冰雪期的各種出行方式如私家車、出租車、公交車、軌道交通、自行車(含電動(dòng)自行車)和步行等進(jìn)行綜合效益評(píng)價(jià)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于以上問題，本發(fā)明的目的就在于提供一種寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化配置方法。本方法能為引導(dǎo)寒區(qū)冰雪期出行者選擇效益最大的出行方式提供依據(jù)，提升整個(gè)城市交通運(yùn)輸效率。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化配置方法，如下：步驟1、寒區(qū)冰雪期交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)的建立：maxB=Σi=16Bi]]>其中Bi＝BSi+BTi+BEiBSi=PE·PA·(Pi-Pi0)·Pai·Lazi]]>BTi＝PE·PA·(Pi-Pi0)·Ti·GTBEi＝PE·PA·(Pi-Pi0)·CiBi=PE·PA·(Pi-P0)·(Pai·Lazi+Ti·GT+Ci)]]>式中B——出行總效益B，萬元；BSi——交通安全效益，萬元；BTi——時(shí)間效益，萬元；BEi——支付費(fèi)用效益，萬元；PE——寒區(qū)城市居民人數(shù)，人；PA——寒區(qū)冰雪期居民人均日出行率，人次/(人·天)；Pi——寒區(qū)冰雪期不同出行方式比例，％，1-私家車，2-出租車，3-常規(guī)公交，4-軌道交通，5-自行車，含電動(dòng)自行車，6-步行；Pi0——現(xiàn)狀不同出行方式分擔(dān)率，％；Pa——寒區(qū)冰雪期交通事故發(fā)生的概率；La——每起交通事故的平均損失，萬元/次；zi——不同出行方式的平均載客數(shù)，p/veh；Ti——不同出行方式的平均出行時(shí)間，h/p；GT——計(jì)算期限內(nèi)的地區(qū)人均生產(chǎn)總值，萬元/小時(shí)；Ci——不同交通方式每人次的出行費(fèi)用，萬元/人次。步驟2、約束條件：(2.1)出行距離約束在相同的居民出行意愿條件下，寒區(qū)冰雪期城市交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的不同出行方式總出行距離應(yīng)相等，引入不同出行方式平均出行距離Li，將寒區(qū)冰雪期城市交通出行距離的約束條件表示如下：Σi=16Li·Pi·PA·PE=Σi=16Li·Pi0·PA·PE]]>(2.2)出行時(shí)間約束在出行距離相等的前提下，寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化后的不同出行方式總出行時(shí)間應(yīng)不大于優(yōu)化前不同出行方式的總出行時(shí)間：Σi=16Ti·Pi·PA·PE≤Σi=16Ti·Pi0·PA·PE]]>(2.3)公共交通運(yùn)能約束包括常規(guī)公交和軌道交通兩種，以公共交通高峰小時(shí)客流量不超過公共交通的設(shè)計(jì)運(yùn)能為約束條件，得到寒區(qū)冰雪期城市公共交通高峰小時(shí)運(yùn)能約束條件如下所示：PE·PA·Pi·Ki≤COi·mi式中Ki——不同公共交通高峰小時(shí)車人流量比例，％；mi——高峰小時(shí)單位時(shí)間第i種公共交通車發(fā)車數(shù)，輛/小時(shí)；COi——第i種公共交通工具核定載客量，人/輛。(2.4)公共交通出行比例約束對(duì)于常規(guī)公交和軌道交通這兩種公共交通出行方式，考慮公共交通應(yīng)在寒區(qū)冰雪期的居民出行分擔(dān)率應(yīng)逐步提高，因此本發(fā)明將公交出行分擔(dān)率大于32％，所構(gòu)建公共交通出行比例最低約束為：Σi=12Pi≥32%]]>當(dāng)公共交通出行比例上升時(shí)，會(huì)造成出租車這種出行方比例的下降，將出租車出行比例最低約束構(gòu)建為：Pi≥3％(2.5)非機(jī)動(dòng)車出行比例約束寒區(qū)冰雪期出行方式結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的自行車含電動(dòng)自行車與步行比例應(yīng)不小于優(yōu)化前的出行比例，約束構(gòu)建如下：(2.5.1)自行車，含電動(dòng)自行車：P5≥P50(2.5.2)步行：P6≥P60。步驟3、通過求解優(yōu)化模型得出優(yōu)化后的居民出行不同方式比例，與原有的寒區(qū)冰雪期居民出行結(jié)構(gòu)相比，提出綜合考慮效率、安全與經(jīng)濟(jì)的寒區(qū)冰雪期最優(yōu)出行方式比例組合。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明是一種為實(shí)現(xiàn)居民以較高出行效益最大為目標(biāo)，有效地對(duì)寒區(qū)冰雪期居民出行結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置的方法。與原有的寒區(qū)冰雪期居民出行結(jié)構(gòu)相比，提出綜合考慮效率、安全與經(jīng)濟(jì)的寒區(qū)冰雪期最優(yōu)出行方式比例組合，可為交通決策與管理部門提供科學(xué)參考，為其在引導(dǎo)寒區(qū)居民選擇綜合效益最高的出行方式時(shí)提供依據(jù)，同時(shí)可以提升寒區(qū)城市交通運(yùn)行的總體效益，客觀上通過優(yōu)化配置出行方式達(dá)到緩解交通擁堵、降低行車事故率的效果。具體實(shí)施方式下面對(duì)寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化配置方法進(jìn)行說明。實(shí)施例1目標(biāo)函數(shù)：寒區(qū)冰雪期交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)的建立，是基于出行者的角度，綜合考慮不同出行方式的安全效益、時(shí)間效益、支付費(fèi)用效益，通過對(duì)寒區(qū)冰雪期城市交通出行結(jié)構(gòu)的合理配置，實(shí)現(xiàn)全方式出行總效益B(萬元)最大；進(jìn)而推動(dòng)交通系統(tǒng)高效率的運(yùn)行及高水平的服務(wù)，為交通運(yùn)輸系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的終極目標(biāo)實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。寒區(qū)冰雪期城市交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：maxB=Σi=16Bi]]>其中Bi＝BSi+BTi+BEiBSi=PE·PA·(Pi-Pi0)·Pai·Lazi]]>BTi＝PE·PA·(Pi-Pi0)·Ti·GTBEi＝PE·PA·(Pi-Pi0)·CiBi=PE·PA·(Pi-Pi0)·(Pai·Lazi+Ti·GT+Ci)]]>式中BSi——交通安全效益，萬元；BTi——時(shí)間效益，萬元；BEi——支付費(fèi)用效益，萬元。PE——寒區(qū)城市居民人數(shù)，人；PA——寒區(qū)冰雪期居民人均日出行率，人次/(人·天)；Pi——寒區(qū)冰雪期不同出行方式比例，％，1-私家車，2-出租車，3-常規(guī)公交，4-軌道交通，5-自行車，含電動(dòng)自行車，6-步行；Pi0——現(xiàn)狀不同出行方式分擔(dān)率，％；Pa——寒區(qū)冰雪期交通事故發(fā)生的概率；La——每起交通事故的平均損失，萬元/次；zi——不同出行方式的平均載客數(shù)，p/veh；Ti——不同出行方式的平均出行時(shí)間，h/p；GT——計(jì)算期限內(nèi)的地區(qū)人均生產(chǎn)總值，萬元/小時(shí)；Ci——不同交通方式每人次的出行費(fèi)用，萬元/人次。約束條件：1)出行距離約束在相同的居民出行意愿條件下，寒區(qū)冰雪期城市交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的不同出行方式總出行距離應(yīng)相等。引入不同出行方式平均出行距離Li，可將寒區(qū)冰雪期城市交通出行距離的約束條件表示如下：Σi=16Li·Pi·PA·PE=Σi=16Li·Pi0·PA·PE]]>2)出行時(shí)間約束出行時(shí)間是居民日常出行中占據(jù)重要地位的一個(gè)考量因素，不同的出行方式由于其運(yùn)行速度的不同而使得其出行時(shí)間不同，即運(yùn)行效率存在差異。在出行距離相等的前提下，寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化后的不同出行方式總出行時(shí)間應(yīng)不大于優(yōu)化前不同出行方式的總出行時(shí)間：Σi=16Ti·Pi·PA·PE≤Σi=16Ti·Pi0·PA·PE]]>3)公共交通運(yùn)能約束公共交通對(duì)于解決城市居民日常出行、緩解城市道路擁擠具有重要意義，而且大力發(fā)展城市公共交通也是當(dāng)前城市交通發(fā)展的一項(xiàng)政策。但是由于公共交通運(yùn)能有限，而且在不同的城市、地區(qū)公共交通車輛的型號(hào)、類別也會(huì)有所不同，其運(yùn)能也不盡相同，主要考慮常規(guī)公交和軌道交通兩種。以公共交通高峰小時(shí)客流量不超過公共交通的設(shè)計(jì)運(yùn)能為約束條件，得到寒區(qū)冰雪期城市公共交通高峰小時(shí)運(yùn)能約束條件如下所示：PE·PA·Pi·Ki≤COi·mi式中Ki——不同公共交通高峰小時(shí)車人流量比例，％；mi——高峰小時(shí)單位時(shí)間第i種公共交通車發(fā)車數(shù)，輛/小時(shí)；COi——第i種公共交通工具核定載客量，人/輛。4)公共交通出行比例約束對(duì)于常規(guī)公交和軌道交通這兩種公共交通出行方式，考慮公共交通應(yīng)在寒區(qū)冰雪期的居民出行分擔(dān)率應(yīng)逐步提高，因此本發(fā)明將公交出行分擔(dān)率大于32％，所構(gòu)建公共交通出行比例最低約束為：Σi=12Pi≥32%]]>當(dāng)公共交通出行比例上升時(shí)，難免會(huì)造成出租車這種出行方比例的下降，考慮出租車出行的快捷性等因素，將出租車出行比例最低約束構(gòu)建為：Pi≥3％5)非機(jī)動(dòng)車出行比例約束對(duì)于自行車(含電動(dòng)自行車)和步行這兩種交通出行方式，由于寒區(qū)居民出行結(jié)構(gòu)中步行占據(jù)較大比例，自行車(含電動(dòng)自行車)也由于其便捷的出行特性使得在短距離出行中有一定比例式。寒區(qū)冰雪期出行方式結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的自行車(含電動(dòng)自行車)與步行比例應(yīng)不小于優(yōu)化前的出行比例，約束構(gòu)建如下：(1)自行車(含電動(dòng)自行車)：P5≥P50(2)步行：P6≥P60通過求解優(yōu)化模型得出優(yōu)化后的居民出行不同方式比例，與原有的寒區(qū)冰雪期居民出行結(jié)構(gòu)相比，提出綜合考慮效率、安全與經(jīng)濟(jì)的寒區(qū)冰雪期最優(yōu)出行方式比例組合。實(shí)施例2參考相關(guān)資料及調(diào)查資料，哈爾濱市冰雪期變量取值如下：表1部分變量取值表2不同出行方式現(xiàn)狀比例Pi0(％)表3出行方式平均載客人數(shù)zi(p/veh)表4不同出行方式平均出行時(shí)耗Ti(h/p)表5不同出行方式出行費(fèi)用Ci(萬元/人次)表6不同公共交通工具參數(shù)將上述數(shù)據(jù)代入優(yōu)化模型中，所得目標(biāo)函數(shù)為：maxB＝961.73(29.80P1+43.82P2+34.20P3+34.71P4+16.27P5+12.74P6)-21580.31約束條件為：s.t.11.3P1+10.86P2+9.29P3+11.62P4+3.97P5+0.97P6=5.730.61P1+0.6P2+0.86P3+0.83P4+0.42P5+0.33P6≤0.53103P3≤30.77106P4≤2.43P3+P4≥0.32P2≥0.03P5≥0.07P6≥0.35P1+P2+P3+P4+P5+P6≤1Pi≥0,i=1,2,3,4,5,6]]>采用MATLAB求解；結(jié)合實(shí)際情況得出哈爾濱冰雪期不同出行方式優(yōu)化后建議比例如表7所示。優(yōu)化后的綜合效益約為227萬元/天，證明寒區(qū)冰雪期居民出行方式優(yōu)化配置方法具有可行性。表7不同出行方式優(yōu)化建議比例Pi(％)不同交通出行方式的效率性、安全性及經(jīng)濟(jì)性不盡相同，將這些指標(biāo)進(jìn)行量化處理后，基于運(yùn)籌學(xué)理論，以出行效益最大為目標(biāo)函數(shù)，以不同出行方式的關(guān)鍵影響因素為約束條件建立寒區(qū)冰雪期居民出行結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。在實(shí)際應(yīng)用中通過求解優(yōu)化模型可以得出優(yōu)化后的居民出行不同方式比例，可為交通決策與管理部門提供科學(xué)參考，使其在引導(dǎo)寒區(qū)居民選擇綜合效益最高的出行方式時(shí)有一定依據(jù)，同時(shí)可以通過優(yōu)化配置出行方式達(dá)到緩解交通擁堵、降低行車事故率的效果，提升寒區(qū)城市交通運(yùn)行的總體效益。從交通安全效益、時(shí)間效益、支付費(fèi)用效益三方面構(gòu)建寒區(qū)冰雪期交通出行方式效益計(jì)算模型，目標(biāo)函數(shù)從出行者角度出發(fā)，對(duì)寒區(qū)冰雪期城市交通出行結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，居民對(duì)優(yōu)化結(jié)果可接受性更強(qiáng)，具有很強(qiáng)的實(shí)際意義；從居民出行距離與出行時(shí)間、公交運(yùn)能、各出行方式最小比例等方面構(gòu)建約束條件，對(duì)全方式出行總效益進(jìn)行約束。通過實(shí)地調(diào)查，以私家車、出租車、公交車、軌道交通、自行車(含電動(dòng)自行車)、步行為優(yōu)化對(duì)象，對(duì)道路交通與軌道交通組成的綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不增加新的交通投入，在已有的交通基礎(chǔ)設(shè)施上，通過對(duì)已有道路交通資源的整合，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3