基於需求不確定性的OD矩陣估計模型與算法研究

《基於需求不確定性的OD矩陣估計模型與算法研究》是依託中國礦業大學，由邵虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於需求不確定性的OD矩陣估計模型與算法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：邵虎
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

OD矩陣是交通規劃和管理必不可少的基礎數據資料。傳統的OD矩陣估計方法，假定OD交通需求是確定性的。但是，在現實生活中，受到複雜因素的影響，OD交通需求是隨機波動的，並且OD交通需求之間還存在著相關性(協方差)，我們稱這類由需求不確定性所導致OD矩陣為隨機OD矩陣。本研究首先分析隨機OD矩陣對路網交通建模的影響，建立完善的基於隨機OD矩陣的交通配流模型。在此基礎上，充分挖掘路段觀測流量的統計信息，將觀測的結果和配流模型的結果有機地結合，建立隨機OD矩陣估計模型，並設計求解算法。最後，項目將套用該模型和算法開展實例研究，並積極解決實際套用中涉及到的科學問題。本項目提出的隨機OD矩陣估計模型，除了具備傳統OD矩陣估計模型的功能之外，還能提供OD矩陣的統計特徵信息。因此，本研究不僅可以進一步深化和完善OD矩陣估計的理論，還可以為交通規劃和管理提供新的科學依據和套用實例，具有理論和現實意義。

結題摘要

OD矩陣是交通規劃和管理必不可少的基礎數據資料。傳統的OD矩陣估計方法，假定OD交通需求是確定性的。但是，在現實生活中，受到複雜因素的影響，OD交通需求是隨機波動的，並且OD交通需求之間還存在著相關性(協方差)，我們稱這類由需求不確定性所導致OD矩陣為隨機OD矩陣。本項目首先分析隨機OD矩陣對路網交通建模的影響，建立完善的基於隨機OD矩陣的交通配流模型。在此基礎上，充分挖掘路段觀測流量的統計信息，將觀測的結果和配流模型的結果有機地結合，建立隨機OD矩陣估計模型，並設計求解算法。最後，開展了基於隨機OD矩陣的套用研究，隨機OD矩陣除了能夠反映OD矩陣的統計特徵之外，還能夠用了估計整個網路行程時間的統計特徵，以及網路中每個路段的行程統計特徵。具體的研究成果如下： (1) 基於隨機OD矩陣的交通配流模型。該模型重點考慮了OD矩陣的隨機特徵對出行行為的影響以及相關的交通流量在網路上的分布。 (2) 交通配流模型求解的相關算法。由於路徑集的確定問題、模型的單調性問題等難點，基於隨機OD矩陣的交通配流問題很難用傳統的最佳化算法求解，本項目設計了相關的可靠路徑查詢算法和隨機下降方向的最佳化算法等解決這些難點。 (3) 隨機OD矩陣估計的雙層規劃模型。本項目推廣了傳統的OD矩陣估計的最小二乘模型，在上層問題中，將OD需求的均值和協方差矩陣作為決策變數，建立的相關的帶約束的最小二乘模型。下層問題為基於隨機OD矩陣的交通配流問題。並設計了相關的算法求解該雙層規劃問題。 (4) 基於隨機OD矩陣的套用研究。隨機OD矩陣有很多套用，項目從全路網的行程時間統計特徵的估計為出發點，建立了路網行程時間估計模型並設計相關算法。