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1、东南大学硕士学位论文旅行时间不确定条件下的交通网络配流分析姓名：路启申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：王炜;程琳20070101摘要摘要交通网络配流问题是研究交通阿络的时候需要考虑的一个重要的问题。传统的配流模型是在确定型的交通网络的条件下，由于实际的交通网络都是随机型的交通网络，所以传统的配流模型得出的结果无法反映真实的流量情况。随机型交通网络中最重要的特征是旅行时间的不确定性，考虑旅行时闻不确定性的配流才能更好的反映随机型交通网络的流量情况。本文就是研究在旅行时间不确定条件下的交通网络配流问题本文的内容是围绕着旅行时间时间不确定性的特征进行了分析，首先，本文对旅行的费用函
2、数来描述出行者的旅行费用。随后，本文对出行者在旅行时间不确定性条件下的风险选择特征进行了分析。在研究分析出行者的风险选择特征的时候将风险选择特征分为一般的风险选择特征和特殊的风险选择特征，分别通过调查试验对其进行了分析研究。最后，在前面研究工作和传统U E 模型的基础上，本文提出了考虑旅行时间不确定条件的U E 模型改进U E 模型，采用V I S U A LF O R T R A N 语言编程，通过一个实例计算出传统U E 模型和改进U E 模型的配流结果，并对配流结果的交通网络特性进往了分析。通过分析比较德出了改进U E 模型和传统U E 模型的区别。旅行时间不确定性作为随机型交通网络的重
3、要的特征已经得到了人们越来越多的重视，尤其在配流领域中，旅行时间不确定性是影响配流结果准确性的一个重要的因素。本文的研究加深了对于旅行时间不确定性和出行者风险选择特征的认识，并且将得出的结论应用到了配流过程中，得出了更加科学的U E 配流模型。由于学术界对于随机型交通网络下的配流问题研究处于起步阶段，因此本文的研究也是初步的尝试，希望对后续的研究起到抛砖引玉的作用。关键词：旅行时间不确定，交通网络，配流，费用函数，风险选择，U E 模型，V I S U A LF O R T R A N 语言。东南大学硕士学位论文A b s t r a c tF l o wa s s i g n m e n t
4、o f t r a n s p o r t a n o nn e t w o r ki snc r u c i a li s s u et ob ec o n s i d e r e dw h e nt r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ki sr e s e a r c h e d I ti su n d e rc e r t a i nt r a n s p o r t a t i o nw h i c hi st r a d i t i o n a lt r a f f i ca s s i g n m e n tm o d e l b e c a
5、 u s eo ft h e 他a lt r a s p o r t a t i o nn e t w o r ki ss t o c h a s t i cn e t w o r k,t h er e s u l to ft r a d i t i o n a lt r a f f i ca s s i g n m e n tm o d e l 咖n o ta c c o r d i n gw i t hr e a lc o n d i t i o ne x a c t l y 1 1 l em o s ti m p o r t a n tc h a r a c t e ro fs t o
6、c h a s t i ct r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ki su n c e r t a i n t yo fW a v e lt i m e s t o c h a s t i ct r a n s p o r t a t i o nn e t w o r kf l o wc o n d i f i o nw i l lb ea c c o u n t e db e t t e rw i t ht h ec o n s i d e r i n go ft r a v e lt i m eu n c e r t a i n t y F l o
7、wa s s i g n m e n to f t r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ku n d e rt r a v e lt i m eu n c e r t a i n t yi st h ec o n t e c to ft l I i sd i s s e r t a t i u n T I 他r e s e a r c ho ft h i sd i s s e r t a t i o ni sa b o u tt h ei n f l u e n c eo ft h eW a v e It i m eu n c e r t a i n t
8、yt of l o wa s s i g n m e n to ft r a n s p o r t a t i o nn e t w o r k F i r s to fa 1 1 t h ec h a r a c t e r so ft 瞌v e lt i m eu n c e r t a i n t ya ma n a l y z e d。t h ec o s tf u n c t i o nt h a tc o n s i d e rW a v e It i m em e a na n dv a r i a n c ei sa d v e n c a dt od e s c r i b
9、 i n gt r a v e lC O S t T h e nt h ec h a r a c t e ro fr i s kc h o i c eu n d e r 眦lt i m eu n c e r t a i n t ya r ca n a l y z e d r i s kc h o i c eo ft r a v e l e ri sd i v i d e dt ot w oc a t e g o r i e s t h e r ea r en o n r l a lr i s kt a k i n gc h o i c ea n ds p e c i a lr i s kt a
10、 k i n gc h o i c e，t h er i s kc h o i c eo ft r a v e l e ri sa n a l y z e dt h t o t I g hi n v e s t i g a t i o ns u r v e y F i n a l l y,i m p r o v e dU Em o d e l sa d v a n c e do nt h eb a s eo fp r e v i o u sr e s e a r c ha n dt r a d i t i o n a lU Em o d e l，t r a d i t i o n a lU E
11、m o d e la n di m p r o v e dU Em o d e la r eu s e dV I S U A LF O R T R A Nl a n g u a g et op r o g r a m m i n g,f u r o rm o r et h et r a n s p o r t a t i o nn e t w o r kc h a r a c t e r sa r ea n a l y z e d a n dt h er e s u l ts h o wt h ed i s t i n c t i o no ft r a d i t i o n a lU Em
12、 e d e la n di m p r o v e dU Em o d e l A sa ni m p o r t a n tc h a r a c t e ro f s t o c h a s t i ct r a n s p o r t a t i o nn e t w o r k,t r a v e lt i m eu n c e r t a i n t yi sg o tm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n,e s p e c i a l l yo nf l o wa s s i g n m e n ta r e a；t r a v e lt i
13、m eu n c e r t a i n t yi sa r ti m p o r t a n tf a c t o rt oi n f l e c ta c c u r a c yo ft h er e s u l to f f l o wa s s i g n m e n t T h eu n d e r s t a n d i n go f t r a v e lt i m eu n c e r t a i n t ya n dr i s kt a k i n gc h o i c ea r ee m b e d d e d,缸r t h e r l n o r em o r es c
14、i e n t i f i cU Em o d e li sa d v a n c e d T h er e s e a r c ho f f l o wa s s i g n m e n to fs t o c h a s t i ct r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ki sa tt h ei n i t i a ls t a g e，t h i sd i s s e r t a t i o ni se x p e c t e dt ob eh e l p f u lf o rf l l r m e rr e s e a r c h K e yw
15、o r d s：t r a v e lt i m eu n c e r t a i n t y,t r a n s p o r t a t i o nn e t w o r k,f l o wa s s i g n m e n t,c o s tf u n c t i o n，r i s kc h o i c e，U Em o d e l，V I S U A LF O R T R A Nl a n g u a g e 论文独剖性声明和使用授杠c 声明东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个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，
16、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：睦壶日期：丛东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：涟，左导师签名：鳢坐日期：秒艰_
17、I第一章绪论1 1 选题背景和意义第一章绪论本文是围绕着旅行时间不确定条件F 的交通网络配流问题来展开的。研究的问题是交通网络的配流问题，研究的条件是旅行时间的不确定性。下面就从研究问题和研究条件这两方面来分析选题的背景和意义。1 1 1 旅行时间不确定条件的背景和意义本文的研究条件是旅行时间不确定性指的是在一个随机交通网络中，旅行时间具有不确定的特征，事先并不能预测准确的旅行时间，这同传统配流问题的研究条件是大相径庭的。传统的配流问题中假设旅行时间是确定的可预测的，并且被出行者所知道的，这样的假设是与实际情况相反的。本文就是为了解决传统配流问题的假设同实际相左这个问题，在配流问题中考虑了旅行
18、时间韵不确定性。实际的交通网络是随机交通网络，在随机交通网络中，由于各种突发事件是随时可能存在的，因而网络的容量和旅行时间也是随时都有可能发生变化的。这些突发事件包括交通拥堵、恶劣的天气状况、道路的损坏，交通事故等，这些突发事件在我们身边不断的发生，给居民的出行带来了不便，同时也带来了旅行时间的不确定性问题。在实际的交通网络中，饱和度越大的交通网络，其旅行时间的不确定性往往也越大特别是大中城市和某些小城市在上下班的高峰时段。其网络交通流达到了网络容量的极限，因此。旅行时间不确定的影响就相当的明显。实际交通网络的随机性要求我们对旅行时间的不确定性进行研究分析，这样才能更好的反映实际问题。旅行时间
19、不确定性也是出行者在做出出行决策的时候所要考虑的一个重要的囡素，尤其在对达到准点性要求比较高的出行(比如：通勤、约会等)。出行者在出行前，往往会对旅行时间的不确定性做出估计，然后在正常的旅行时间的基础上再加上一个时间段作为总的旅行时间。而且，由于旅行时间的不确定性是未知的，因此旅行时间的不确定性对出行者出行选择的影响往往会比旅行时间的均值要大。而且调查研究表明大多数的出行者对待出行风险的态度是回避的。但也有少数的出行者是有冒险的倾向，旅行时闻不确定性对于保守型的出行者和冒险型的出行者的影响是不一样的。因此，在研究旅行时间不确定性的时候不能不分析出行者的出行选择特征。正是由于旅行时间不确定性是出
20、行者出行所要考虑的问题，而且不同类型的出行者对于旅行时间不确定的评价不同；所以在交通网络配流问题的分析研究中必须对旅行时间不确定性以及出行者的出行选择特征进行研究，这样得出的研究结果才能使得出行者满意。从上面的分析可以得出：一方面，实际交通网络中突发事件经常发生。导致旅行时间不确定性成为实际交通网络的特征；另一方面。旅行时间不确定性是出行者做出出行决策的时候所考虑的一个重要因素，不同类型的出行者对于旅行时间不确定性的评价也是不同的。这两方面的因素对交通工作者提出了更高的要求，就是要对旅行时间的不确定性和出行者的风险选择特征进行分析研究，从而找出规律、我至描述和估计旅行时间不确定性的方法。本文正
21、是基于这样的考虑，对于旅行时间的不确定性和出行者的风险选择特征进行分析，并将其应用到交通网络配流问题中。1 1 2 交通网络配流问题的背景和意义本文题目是旅行时间不确定条件下的交通网络配流分析，下面来分析下交通网络配流问题的背景和意义。衷南大学硕士学位论文“四阶段法”中的配流理论实际应用非常的广泛，是交通工作者不可或缺的：C 具之一。交通流分配理论提出来的时候是作为交通规划中的预测工具，主要应用在交通规划的预测中。变通漉分配理论是4 四阶段法”的最后步最终将交通流分配l 路两上，对于城市规划具有重要的指导意义，是城市规划工作的基础和依据。如今，我国绝大多数城市交通规划依然采用“四阶段法”，在预
22、测中配流理论依然有其重要的作用。交通流分配的准确性决定了交通预测的精度，直接影响城市交通规划的可信度。I l I配流理论在交通管理中同样具有重要的作用。现代的交通管理工作对于解决城市交通问题影响巨大，科学合理的管理措施可以一定程度E 缓解城市交通问题，在充分利用现有道路设施的基础上使得交通流运行更加合理交通流在空间上和时间上的分布一般来说是不均匀的，要使得城市交通流在整个道路网E 合理分布，需要交通流分配理论的帮助。科学的管理需要准确的了解现状和未来道路交通状况，调整交通流的不均匀分布，充分利用现有的道路设施。而未来交通状况是通过配流理论得到的可以看出配流问题同样是交通管理工作的基础和依据嘲交
23、通影响分g i C T r a t l i cI m p a c tS t u d y)是把规划发展项目对道路网的影响情况提交给政府有关部门，评价报告应该考虑通行能力、交通信号和安全问题。报告将被用于决定是否需要改善临近的交叉口，并为政府提供需要改善的地段数据。交通影响分折中的项重要的工作是背景车流分析和规划项目的预计车流情况分析，其中就包括了将交通流在道路网上的分配。配流的结果是交通影响分析的基础。为交通影响分析中提出路网的改进意见提供了依据。例以信息科学和技术为代表的当代高新技术的发展，正在影响着一个国家和地区的产业与经济的发展。交通信息化便是其重要的体现。并正在向智能交通系统(I T S
24、)及其产业化方向发展。欧，美、旦将其作为国家或地区的计划向前推进，在产业化万面定位于2 l 世纪。国际上普遍认为建立于交通信息化基础之E 的智能交通系统产业，将是下个世纪最有影响的巨大产业之一【4 J 现在智能交通系统的研究工作在不断的开展，中国的智能我国自2 0 世纪7 0 年代起就开始进行I T S 理论和技术的研究开发，2 0 0 0 年科技部牵头会同国家计委、经贸委、公安部、铁道部，交通部等l O 多个相关部委联合成立了发展r I S 的政府协调领导机构一一全国智能交通系统协调小组及办公室，共同推动我国交通系统的智能化发展。“十五”期间，科技部在“十五”国家科技攻关重大专项中设立了“智
25、能交通系统关键技术开发和示范工程”项目，该项目以中心城市和高速公路相关的应用项目为龙头，在城市智能化交通管理、公共交通系统、交通信息服务、跨省市高速公路联网收费、高速公路智能化管理以及智能交通系统的产业和基础性工作等方面开展科技攻关和应用示范。这一项目已经于2 0 0 1 年全面启动，现在已经确定北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、济南、青岛，杭州、中山等l O 个城市作为中国I T S 示范城市进行试点示范工程。目前这l O 个试点城市示范项目的技术方案的论证工作已经结束，进人了全面实施阶段。嘲智能交通系统的一个重要的组成部分是先进的交通信息系统(A d v a n c e dT r a t
26、 t s p o r t a t i o nI n f o r m a t i o nS y s t e m s)。先进的交通信息系统(A T I S)要求可以得到任何时候道路网上的交通状况，向驾驶员和交通工作者提供道路网上的现状的和下一刻的道路交通状况。A T S 提供信息的是将现有交通需求在路网上分配得到的，可以说配流理论是A T I S 的关键技术之一。由上述分析可知，配流理论的应用十分广泛，在城市交通规划、城市交通管理、交通影响分析和I T S中都需要采用配流理论来完成。配流理论是交通领域里重要的预测分析工具，应用非常的广泛。本文研究的目的就是找到更加准确的、更加符合实际的配流方法一旅
27、行时间不确定条件下的交通网络配流方法。2第一章绪论1 2 国内外研究现状本文的研究：r=作是在国内外学者的研究基础上进行的，因而有必要对国内外的研究现状做一个总结回顾。由于旅行时间不确定性和配流理论是本文研究的两个主要内容，因此下面从这两个方面来阐述国内外研究现状1 2 1 旅行时间不确定性的研究现状随机交通网络的最重要的特征是旅行时间的不确定性对于旅行时间的描述是由均值和方差两部分组成的。国外的学者对旅行时间不确定性已经开始了深入的研究，并且已经取得了一些成果。1 9 8 7 年，M i r c h a n d a n ia n dS o r o u s h l 6 1 首先提出了在随机旅行
28、时间和理解误差的假设下解决U E 闻惩。N o l a n da n dS m a l l(1 9 9 5)【7 1 认为旅行时间的不确定性是由外因造成的，旅行时间或非循环事件同交通拥堵有关。F ua n dR i l e t t(1 9 9 8)S l 指出预测旅行时间的不确定性是包括了预测的误差和个体的方差。P a t t a n a m e k a ra，P a r k b，L a u r e n c e R R i l e：c t C。J e o m h o L e ed C h o u l k i L e ee(2 0 0 3)t g 提出预测旅行时间两个不确定性(预测的误差和个体方
29、差)的特征，并且给出了估计这两个不确定性的方法。近几年的研究(A b d e l A t ye ta 1，1 9 9 5；S m a l le ta 1，1 9 9 9；K a z i m ic ta 1，2 0 0 0；L a m，2 0 0 0；G h o s h。2 0 0 1)表明：出行者不仅仅关注旅行时间的节省，而且关注旅行时间不确定性的减少。A b d e l A t ye ta 1，(1 9 9 5)i t o l 发现旅行时间可靠性是影响路径选择的最重要的因素之一。其调查的出行者中有5 4 的出行者认为旅行时间的不确定性是出行选择要考虑的第一和第二重要的因素。S m a l l
30、e ta 1(1 9 9 9)“”发现出行者对于由于无法预测旅行时间而造成的延误非常避讳，出行者宁愿付出更多的费用来避免拥堵和提高可靠度。通过南佛罗里达的两项定价工程，K a z i m ie ta 1(2 0 0 0)t”】，L a m(2 0 0 0)t”I，a n d G h o s h(2 0 0 1)“1 发现：为了减少旅行时间不确定性，出行者愿意支付很大一笔费用；在出行者不知道旅行时闻的情况下。旅行时间的均值和不确定性同样是影响出行选择决策的重要因素。R o b e r tB N o l a n d(1 9 9 7)”研究了旅行时间不确定特性，并且提出了减少旅行时间不确定性的方法及
31、其效果。C h a nC h e na n dA l e x a n d e rS k a b a r d o n i sa n dP r a v i nV a r a i y a(2 0 0 3)”针通过在洛山叽的问卷调查研究旅行时问不确定的特征。得出的结论是：旅行时间的可靠性是出行者评价交通网络服务水平的一个重要的指标；旅行时间的不确定性可以用来描述突发事件对于出行的影响；给出行者提供道路突发事件的信息可以帮助出行者减少出行费用。X i a o w e iL u o(2 0 0 3)1 7 1 提出用旅行时间预算来估计旅行时间的均值和方差，通过旅行时间预算公式，可以根据不同的可靠度来计算旅
32、行时间预算，从而指导人们出行。从上面的介绍可以看出，越来越多的学者对旅行时间不确定性的研究产生了兴趣，这是因为旅行时间不确定性在出行者出行中的地位已经得到了肯定。也正是因为这个原因，本文选择了研究旅行时间不确定性及其对于配流的影响。1 2 2 配流理论的研究现状本文采用的配流理论是U E 模型理论，本文的目的就是在传统的L I E 模型中考虑旅行时间的不确定性因素，使得传统的L I E 模型可以应用到随机交通网络中去1 9 5 2 年，W a r d r o p 提出了用户均衡原则(U E)的假设，成为配流理论的基础。B e c k m a a n 等人(1 9 5 5)首次提出了U E 规划
33、，并证明了解的等价性、存在性和唯一性f 1 9】。在u E 配流问题中使用的模型比较多的方向搜索法是F r a n k-w o l f e 方法【2 0】，B r u y n o o g h e 等人(1 9 6 8)将其应用在L I E 配流问题中【2 l l，M u r c h l a n d 随后东南大学硕士学位论文在1 9 6 9 年正式把它理论化吲，而L e B l a n c 等人在1 9 7 5 年对F r a n k-w o l f e 方法进行了测试，对象是一个小型城市网络“。寻找最短路径的标号校正算法是由M o o r e(1 9 7 5 煨出的【驯，D i a l 等人(
34、1 9 7 7)在测试了多种算法后认为，M o o r e 的算法对交通网络来说是最有效的嘲国内在【I E 方面研究最早的是黄海军，其1 9 9 4 年著作城市交通网络平衡分析理论与实践 比较系统的介绍了U E 国外研究的成果1 2 0 J。之后，黄海军教授发表了多篇关于S U E 随机交通分配算法的文章。主要有“交通信息系统作用下的随机用户均衡模型与演进”(2 0 0 3)B”、“随机交通分配中有效路径的确定方法”(2 0 0 3)口M。2 0 0 3 年，周晶的“随机交通均衡配流模型及其等价的变分不等式问题”p J 首次证明了随机均衡配流模型可表示为一个变分不等式问题，同时也说明了该变分不
35、等式问题与相应的互补问题以及个凸规划问题之间的等价关系2 0 0 2 年，程琳和王炜的“D i M 交通量分配模型和选择概率问题的研究”研究了D i a l 分配模型及其L o g i t 选择特性。运用权理论和概率原理，推导出D i a l 交通量分配中的路径选择率，路段利用率，结点通过率的计算公式肿I。2 0 0 2 年，陈义华。何仁斌。王伟的“改进的L o g i t 随机路径选择模型及其算法实现”考虑了出行成本和流量的关系，考虑出行者对路径出行成本估计在时间上的滞后性E 3 1 1 W a r d r o p 的用户均衡原则，B e c k m a n n 等人提出的U E 规划，以及
36、求解U E 规划的F r a n k-w o I f e 算法这三大要素共同构成了传统的U E 规划。传统的U E 规划所考虑的交通网络是确定性的交通网络的容量和旅行时间都是确定不变的。然而，实际的交通网络却是随机交通网络，网络容量和旅行时间都是不确定的。本文就是针对实际交通网络的随机性，在传统的U E 模型中考虑旅行时间的不确定性，从而更好的解决实际问题。1 3 主要研究内容本文一共有五章。分剐为：第一章绪论，介绍文章选题的背景和意思，国内外研究现状和主要的研究内容；第二章旅行时间不确定性分析和描述，对旅行时问不确定性进行了系统的分析。研究了旅行时间不确定性的特性以及其对于出行者出行的影响，
37、在此基础上旅行时间不确定性对于出行者出行的影响，然后采用旅行时间预算和费用函数来描述旅行时间不确定性对出行者出行费用的影响并且用实例进行了说明；第三章出行者风险选择特征分析，对出行者的一般风险选择特征和特殊的风险选择特征进行了分析研究；第四章改进U E 模型的提出和实现，回顾传统L I E 模型，提出改进的U E 模型，采用V I S U A LF O R T R A N语言编程实现传统U E 模型和改进L I E 模型，并通过在一个小型交通网络上的实例比较了两种模型的计算结果本文的结构见下图所示：4第一章绪论广IlJflIlI1lIIIIlIlI圈l t 论文绪构衙圈如上图所示，虚线框里的第
38、二、三、四章为文章的主要内容，第二章和第三章是并列的关系，而第四章的改进U E 模型是在这两章的基础上提出来的。这三章每一章都有一个创新点，分别为：第二章提出了考虑旅行时间不确定性费用方程以及求解费用函数的二次方法和价格方法第三章提出了将出行者的风险选择特征作为确定费用函数中出行者特性参数的依据，将出行者的风险选择特征引入到旅行时间不确定分析当中第四章将旅行时间不确定性和出行者的风险选择特征应用于传统U E 模型当中，提出了改进的L I E模型。东南大学硕士学位论文第二章旅行时间不确定性分析和描述旅行时间的不确定性是指旅行时间中带有随机性的不可预知的那部分旅行时间。旅行时间是由均值和方差组成的
39、，传统意义上的旅行时间是指旅行时间的均值，而旅行时间的方差就表示了旅行时间不确定性的大小。实际的交通网络是随机网络，旅行时间的不确定性是存在的。并且对出行者的出行有很大的影响，因而有必要对旅行时间的不确定性进行分析和描述。本章首先对旅行时间的不确定性进行分析：接着分析了旅行时间不确定性对出行者出行的影响，提出了改善措旅；然后，分别采用旅行时间预算和费用函数来描述旅行时间不确定性；最后给出了实例分析2 1 旅行时间不确定性分析传统的旅行时间的表达式只有旅行时间的均值，不包含旅行时间的方差。而在随机型的交通网络中，旅行时间的是由均值和方差这两部分组成的。假设实际路段旅行时间w l 的均值是W l，
40、方差为v，。路段旅行时间的不确定性是由方差v，来决定的。旅行时间的期望值是均值，是由交通流种类、控制手段和在下游重要交叉口的转向延误决定的，可以通过试验建立旅行时间均值的回归方程来得到。旅行时间的均值反应了旅行时间的平均值，但是并不是等同于旅行时间，实际路段旅行时间是围绕这旅行时间的均值上下波动而不会正好等于旅行时间的均值，实际旅行时间同旅行时间均值的差值即为旅行时间的不确定性。旅行时间不确定性是由旅行时间的方差决定的，同观测误差和突发事件有关。预测得到的旅行时间，方差还和预测误差有关。观测误差是由测量精度决定的，预测误差是由预测方法来决定的。通过提高测量精度和改进预测方法可以减少观测和预测误
41、差。除了这两个误差之外，突发事件是影响实际路段旅行时间的方差的主要因素。突发事件包括恶劣的天气、路面状况恶化、交通堵塞、交通事故等，由于突发事件的出现给交通网络带来了不确定性，使得旅行时间具有了不确定性。下面就来具体分析旅行时间不确定性。2 1 1 旅行时间不确定性调查分析C h a oC l A e n，A l e x a n d e rS k a b a r d o n i s,P r a v i nV a r a i y a I l”在洛杉矶的一条2 0 英里长的道路上进行调查，得出了一系列的数据。这条道路是双向四车道的道路，早高峰的时候每条车道的车流量为1 5 5 5 辆，小时。研究者
42、在2 0 0 2 年3 月1 日到2 0 0 2 年6 月1 日这段时间的6 5 天工作日里，测量从早上5 点到晚上l O 点在该路段上的旅行时间。测量结果如下图所示。下图中分别用红、蓝、黑表示了9 0 出行者的最多旅行时圊的值、平均旅行时间的值、1 0 出行者的最多旅行时间的值。从下图中可以看出在早晚两个高峰时段旅行时间都是比较大的，旅行时间的偏差也比较大，也就是说旅行时间的不确定性也最大。下图给出了旅行时间的变化范围，由下图可以看出，在早高峰出行者的平均旅行时间是3 8 分钟，在晚高峰，出行者的平均旅行时间为3 9 分钟。但是，出行者在早晚高峰各提前3 8 分钟和3 9 分钟出行是不能保证
43、准时到达目的地的。在早高峰，要保证9 0 的可能性准时到达目的地，需要提前4 8 分钟出发；在晚高峰，出行者要保证9 0 的可能性准时到达目的地，需要提前5 2 分钟出发。这样一来，出行者要保证9 0 的概率准时到达，在早晚高峰分别需要增6第二章旅行时间不确定性分析和描述加的1 0 分钟和1 3 分钟的旅行时间。这就体现了旅行时问不确定性对于出行者出行的影响。旅行时间偏差嚣焱离驶时间圈2 1 旅行时阃变化圈下面图2 2 是旅行时间的均值和标准差的相关性图，可以进一步看出，随着旅行时间标准差(不确定性)的增加，旅行时间的均值也在增加。调奇结果证明，旅行时间均值和标准差有很高的相关性，其协方差为0
44、 8 5。也就是说旅行时间不确定性大的时候，旅行时间的均值也同样比较人，这从另外一个方面说明了旅行时间不确定性的重要性，旅行时间的不确定性会直接影响旅行时问的均值。这一点不难理解，个体旅行时间的不确定性(标准斧)增大，必然会导致整体的旅行时间均值的增加。也正是由于旅行时间不确定性的变化，旅行时间的均值才会相应的发生变化。均值标准差相关性均值(分钟)圈2-2 旅行时间均值和标准差相关性田1 7蠡求一制梨蜷东南大学顾上学位论文通过以上对调查结果的分析可以得出以下三点结论：一，选择旅行时间的均值作为出行的旅行时间是无法保证准时到达的，必须增加旅行时间才能提高准时到达的概率：二，旅行时间均值和旅行时间
45、标准差的变化情况相似，都存在早晚两个高峰并且晚高峰时候达到最大值：三，旅行时问的均值和不确定性有很高的相关性，旅行时间不确定性的增加导致了旅行时间均值的增加2 1 2 交通事故对于旅行时间不确定性的影响分析交通事故不仅仅会影响旅行时间的方差，还会影响旅行时间的均值。交通事故对于旅行时间不确定性的影响是比较大的，下面就根据观测结果分析说明交通事故对于旅行时间不确定性的影响研究者在加利福尼亚公路巡逻站点上获取交通事故的信息。该站点要在公路局官员在场的时候汇报，其汇报结果严重低估了交通事故的影响，但是大部分对交通有影响的突发事故都有报道。每个交通事故的报道都包含三个方面：开始和结束的时间，事故类型(
46、比如：碰撞抛锚、公路上的障碍物等)，发生的地点。在该研究中研究人员没有把交通事故分类研究。在进一步的研究中。研究人员可以考虑分类研究交通事故交通事故是突发事件中比较常见和易于观测的一类，C h a oC h e r t,A l e x a n d e rS k a b a r d o n i s,P r a v i nV a r a i y a1 1 6|对交通事故进行了观测和统计，统计的结果如下图所示。下图为旅行时间的标准差的折线图，标准差是统计学上用来描述随机变量变化情况的变量，旅行时间的标准差可以用来描述旅行时闻的不确定性。下图中有蓝、红、黑三条折线，分别代表所有情况、不包含交通事故、包
47、含交通事故这三种情况。从图中可以看出：三条折线在早晚高峰的时候标准差都比较大，其中晚高峰的标准差最大。由于标准差的变化情况说明了旅行时间不确定性的变化情况，所以旅行时间的不确定性也是在早晚高峰的时候最大，在晚高峰的时候尤其大。从图中还可以看出三条曲线中，包含交通事故的曲线旅行时间标准差的值最大，其次是包含所有情况的，再次是不包含交通事故的。这体现了交通事故对于旅行时间标准差的影响，也就是对于旅行时同不确定性豹影响，交通事故的存在使得蔟行时间的不确定性增大了由此可以看出交通事故是影响旅行时间不确定性的一个因素。比较包含交通事故和不包含交通事故的折线可以看出，在早高峰的时候和下午的时候两条曲线标准
48、差的差距比较大，在晚高峰的时候最大。这说明交通事故对于旅行时间不确定性的影响多集中在早高峰和下午的时候，尤其是在晚高峰附近达到了峰值。下图中旅行时间标准差变化折线图同流量变化图相似，流量最大的早晚高峰，旅行时同标准差也越大。这说明旅行时闻不确定性的变化和流量的变化相似，流量的变化同旅行时间不确定性的变化存在一定的联系。S第二章旅行时间不确定性分析和描述蠡求旅行时间标准偏差离驶时间圈2-3 旅行时阃标准差折线目俨1图2 4 表示了在出行中，各个时间中发生交通事故的可能几率，图中横坐标是出发时间，纵坐标为交通事故发生可能的几率。从图中可以看出交通事故发生几率的图象和旅行时间均值和方差的图象很相似，
49、交通事故发生几率最大的时候也是早晚高峰时间，早高峰时候交通事故发生的最大几率是7 0，晚高峰交通事故发生的最大几率是8 0。在交通事故发生几率最大的时候就是交通事故对旅行时间不确定性影响最大的时候，而图2 4 说明了交通事故在早晚高峰对于旅行时间的不确定性的影响最大，这也是旅行时间不确定性在早晚高峰最大的一个原因。褂窭出行中发生事故的概率卜、八一从V、V岛L一离驶时间圈2 _ 4 出行中发生交通事故的可能几事图”I9东南大学硕上学位论文为了研究交通事故对丁二出行的影响在调有的6 5 天里，研究人员取出从起点每1 7 分钟出发的出行进行研究。如果在一次出行期间在研究的路段发生了交通事故，那么这次
50、出行叫做事故出行。这样所有的出行分为两种：事故出行和非事故出行。下面的图2-5 为事故出行和非事故出行的比较图。图2-6 为9 0 的旅行时间的事故出行和非事故出行比较图，从图中可以报清楚的看到交通事故对丁出行的影响。由调查得知。突发事故使得该路段上每辆车平均增加5 分钟的延误。一天中，在1 6：2 0 这个时刻交通事故的影响最大，由于交通事故使得旅行时间增加了2 0 分钟，占总旅行时间的三分之一还多，由此可以看出交通事故对于旅行时间的影响是巨大的。由图2-5 和图2-6 也可以得出道路信息对出行的影响。比如，图2-6 中，出行者在1 5：0 0 出行，没有交通事故的情况卜保证9 0 到达的旅