基于统计分布的城市道路行程时间可靠性研究

发布时间：2019-10-15 21:44

【摘要】：随着全球经济的迅猛发展和人们对及时服务与需求的不断增加,人们在出行时往往不再单单考虑平均行程时间,而是对能够顺畅、安全、准时的到达目的地越来越重视。行程时间可靠性是人们进行道路选择,决定出行方式及出发时刻的重要因素,也是进行路网性能评价的一项重要指标。因此,向出行者提供与行程时间可靠性相关的信息,将有助于人们减少出行的盲目性,避开高峰拥堵路段,选择更有利于自身出行的时间段和道路,使交通状况更加快速稳定。同时,也有利于管理者实施新的交通政策,进一步保障交通的顺畅,减少环境污染。目前,大多数的研究常用正态分布和对数正态分布来处理行程时间数据,并利用这些分布的性质,如方差、标准差以及变异系数来衡量行程时间的可靠性。然而,随着许多学者对行程时间数据的不断深入研究发现行程时间分布是不对称的且常常表现出很大的有偏长尾性特征,有些还会表现出明显的双峰性,因此正态分布以及对数正态分布已经不能够很好的拟合这些行程时间数据。本文基于采集到的实际数据对城市道路运行状态进行评价,利用概率统计知识结合系统可靠性理论深入研究城市道路的行程时间可靠性,建立城市道路行程时间可靠性模型,对城市道路的行程时间可靠性问题进行定性与定量分析,为城市道路交通网络的管理与服务提供理论基础。在行程时间可靠性相关理论的基础上,对现有指标体系及评价方法进行了分析,基于常用分布不能够完全描述实际行程时间数据特征这一问题,试图寻找一些能够最佳拟合城市道路行程时间的分布,建立用于评价城市道路行程时间可靠性的模型。提出了一个用于建模行程时间有偏长尾特征的幂对数正态分布模型,由于此分布有着较好的性质,能够很好的适应行程时间数据的非对称及长尾性且对于许多行程时间可靠性指标都有着明确的定义,因此为城市道路运行状态的评价提供了一个有用的模型。此外,针对实际行程时间数据表现出的双峰性特征,通过统计方法对比分析了常用混合正态分布及本文提出的Alpha偏正态斜分布对于实际数据的拟合效果。通过实例验证得出Alpha偏正态斜分布能够很好的描述行程时间数据的特征,且对给定路段数据进行分析时发现了影响行程时间双峰分布的因素,得出具有交通信号的路段、路段长度及交叉口处的延误都是使得行程时间分布出现双峰性特征的重要原因。基于所提出的幂对数正态分布以及Alpha偏正态斜分布的性质,以缓冲时间指标来表示行程时间可靠性,考虑交通变量中的交通拥堵指数及路段长度与缓冲时间指标的关系,利用多元回归分析方法建立了行程时间可靠性与路段长度及拥堵指数的经验方程,并对其影响作用进行了评价分析。以行程时间以及行程时间可靠性的货币形式为基础,采用行程时间价值、出行费用以及行程时间可靠性价值的线性加权和定义了广义出行费用,建立了基于广义出行费用的用户均衡模型,并设计了求解算法,为交通流的预测以及交通需求管理等提供理论依据。论文深入分析了城市道路行程时间的特征,根据不同路段的行程时间数据所表现出来的有偏长尾性以及双峰性特征,采用不同的统计分布进行了拟合检验,结果表明基于幂对数正态分以及Alpha偏正态斜分布研究行程时间可靠性为最佳评价模型,并详细进行了行程时间可靠性的计算。结合最佳拟合分布的性质,借助于R与Matlab统计分析软件,建立了行程时间可靠性与路段长度及拥堵指数的回归方程,结果表明拥堵指数对其有正向影响,而路段长度则与其呈现负相关性。使用问卷调研法,获取了通勤者的行程时间可靠性数据,对行程时间可靠性进行了价值标定,确定了广义出行费用。论文的研究为行程时间可靠性的评价提供了一种新思路,进一步完善了行程时间可靠性的评价模型,为人们的出行决策及交通需求和管理提供了有效参考。
【图文】：

长安大学博士学位论文路段行程时间分布模型段作为城市道路的基本组成单元，路网中的两个节点之间的一段道路被称之其中，节点可以是交叉路口或者是高速路匝道的出入点。在本文中将两个紧叉口之间的连线作为研究路段，具体见图 4.1。路段的运行状况直接关系着整统的性能。因此，路段行程时间可靠性的评价是城市路网行程时间可靠性评和前提。

1ln ln( ) ( ) ( ) , 0.pPLNp t tf t tt (4.3则 称 随 机 变 量 服 从 幂 对 数 正 态 分 布 （Power Lognormal Distribution）， 记 为。式中 为位置参数，， 为形状参数， 是标准正态分布的累积分布函数， 为标准正态分布的概率密度函数。用幂对数正态分布描述路段行程时间分布时，随机变量 表示路段行程时间。对应的幂对数正态分布[129]的累积概率分布函数（c.d.f.）表达式为：(4.4幂对数正态分布的概率密度函数和累积分布函数图像如图 4.2 所示，其中。TT ~ PLN ( , , p) p 0, 0 ln( ) 1 ( )pPLNtF t 0, 1
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491

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本文编号：2549846