自动驾驶出行——基于活动视角的影响分析

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公众交通出行需求和汽车保有量不断上升也使得城市道路交通网络的拥堵现象愈发严重。特别是在早高峰时段的瓶颈路段处,经常出现严重排队现象。与此同时,随着自动驾驶技术的快速发展和共享经济理念的兴起,共享出行与自动驾驶的深度融合将带来出行方式与出行业态的重大调整。本文从活动的角度出发,运用活动分析法研究了自动驾驶和普通车辆的混合驾驶环境下早高峰通勤者出发时间选择问题,并设计相应的可交易出行路票方案,在此基础上进一步研究全面自动驾驶时代下共享出行对通勤者早高峰出行行为的影响。本文的主要工作如下:首先,为探究早高峰自动驾驶通勤者的出行行为以及对交通状况的影响,利用活动分析法研究了早高峰时段自动驾驶通勤者和普通车辆通勤者在混合驾驶环境下的出发时间选择问题。考虑自动驾驶会降低通勤者的出行时间价值并提升道路通行能力,文章构建了基于活动的自动驾驶通勤者和普通车辆通勤者混合出行的瓶颈模型。通过均衡条件得到两类通勤者的累计到达和出发模式以及出行总效用,并分析了家庭、工作和车内边际活动效用、自动驾驶通勤者出行时间价值以及道路通行能力对通勤者出行行为的影响。同时,进一步研究了两类通勤者的排队时长和出行总效用随自动驾驶通勤者比例的变化情况。研究结果表明,提升三类活动的边际效用、降低自动驾驶通勤者出行时间价值和提升道路通行能力均会使通勤者总效用增大;提升家庭活动边际效用、车内活动边际效用和降低自动驾驶通勤者出行时间价值会使通勤者排队时间增加,加剧瓶颈处的拥堵现象,而提升工作活动边际效用和瓶颈通行能力则会使通勤者减少排队时间,对瓶颈处的拥堵有所缓解;同时,出行总效用随着自动驾驶通勤者比例呈现先增后减的趋势。其次,为进一步对混合驾驶环境下的早高峰通勤场景进行拥挤管理,针对自动驾驶车辆和普通车辆混合出行情形设计了相应的可交易出行路票方案。通过建立可交易出行路票方案下的早高峰通勤者出发时间选择模型,定量分析均衡时路票发放总量和单位价格之间的关系。研究发现,可交易出行路票方案下,当两类通勤者的出发率等于瓶颈通行能力时,瓶颈处的拥挤排队现象可以完全被消除;相比于未实施可交易出行路票方案之前的管理情况,可交易出行路票方案下通勤者的总效用增加约2.82%。最后,为了明晰全面自动驾驶背景下共享出行对通勤者早高峰出行行为的影响,本文进一步对共享出行下的自动驾驶早高峰均衡问题进行研究。通过分析通勤者使用自动驾驶独驾出行和共享出行时的成本和效用差异,构建了基于活动的独驾自动驾驶通勤者和共享自动驾驶通勤者的瓶颈模型,进一步得到了均衡状态下通勤者的出发率、出发时间、成本和效用。在此基础上,分析不同合乘费用、合乘人数等因素对通勤者出行总效用和共享自动驾驶通勤者比例等的影响情况。研究结果表明,在固定需求下,当活动边际效用为常数时,混合出行下通勤者的总效用和合乘比例随着合乘人数的增加先增后减,为鼓励通勤者共享出行,应将合乘人数规定在一定范围内。
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