城市交通需求与供给效果的模型分析

论文摘要

从宏观层面上回顾和论述城市交通系统与土地利用的关系，指出城市交通系统是由私人交通体系和公共交通体系构成的大系统。分析以私人交通体系和公共交通体系为导向发展城市的效果差别，指出只有合理匹配私人交通和公共交通设施才能建设高效的城市交通体系。针对城市发展，分别对私人交通和公共交通的需求进行了定量分析。 针对私人交通体系，本论文分别从城市交通需求和交通环境容量两方面建立了城市汽车保有量预测模型，为可持续发展的城市交通系统提供理论依据和数据依据。同时针对汽车生产给国民经济带来的经济性和汽车交通发展诱发的外部不经济性，分析汽车交通的经济效果。在汽车保有量预测中，首先利用人工神经网络技术构建汽车保有量的宏观预测模型。为了模拟汽车保有量与其影响因素之间的非线性关系，分析影响城市汽车保有量的主要因素，将城市人口密度、人均GDP数据、公交线网密度、道路网密度、车价，收入、燃油价格以及外界干扰因素作为自变量，汽车保有量作为输出变量，利用BP神经网络技术建立预测模型。其中，外界干扰因素代表了一组难以量化的变量，用来模拟这种因素对汽车保有量的突变影响。 其次，从城市交通环境负荷的角度出发，开发在交通环境容量约束下的城市最大汽车保有量预测模型。目的是预测在一定的交通环境负荷上限约束下，城市可以容纳的最多的汽车数量。模型采用双重规划的思想，上层问题以小区的汽车保有量之和最大为目标函数，约束条件是路段上的汽车尾气排放不能超过相应的交通环境容量；下层问题是固定需求的用户平衡分配模型，模拟用户的出行时的路径选择行为。为了实现两层模型间的相互反馈，同时求解两个优化问题，开发了一个基于灵敏度分析的求解算法。算法从下层模型得到路段流量以及道路交通需求对小区汽车保有量的偏导数，并把该导数信息代入到上层模型中。 接下来本研究从汽车产业给国民经济带来的贡献以及汽车使用造成的负面影响两个方面，分析城市汽车交通的经济效果。在计算汽车产业的正面经济效果时，利用投入一产出及产业关联机理，分析与汽车制造业相关联的上游和下游产业，计算由于汽车产量增加带来的直接经济效果、间接经济效果以及各种波及效果，得到单位汽车生产对国民经济的贡献度。另一方面，研究汽车交通环境污染和交通事故的外部不经济性。以汽车保有量与交通环境负荷、汽车保有量与交通事故总量之间的变化关系为基础，建立宏观预测模型，并把该预测结果转换成金钱指标。最后，综合正反两方面的经济效果，分析汽车交通的经济效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 引言
• 1 城市交通与土地利用
• 1.1 城市交通模式与城市土地利用的关系
• 1.2 国内外城市土地利用形态与交通模式发展状况
• 1.2.1 “私人汽车交通为主体，公共交通辅助”的交通模式
• 1.2.2 “公共交通为主体，私人汽车交通辅助”的交通模式
• 1.2.3 “自行车交通比重较大，多重交通方式并存”的交通模式
• 1.3 现代城市交通与土地利用的可持续发展
• 1.3.1 可持续发展的城市交通
• 1.3.2 我国城市交通可持续发展面临的挑战
• 1.4 小结
• 2 城市发展与道路交通需求研究
• 2.1 城市发展与道路交通的相互影响
• 2.1.1 道路交通与城市土地利用的互动关系
• 2.1.2 道路交通与城市交通发展模式的关系
• 2.1.3 汽车保有量与出行方式的关系
• 2.2 城市发展与道路交通的经济分析
• 2.2.1 道路交通的外部不经济性
• 2.2.2 汽车生产的经济性分析
• 2.3 可持续发展与城市汽车保有量
• 2.3.1 经济可持续性
• 2.3.2 社会可持续性
• 2.3.3 环境可持续性
• 3 基于神经网络的城市汽车保有量预测模型
• 3.1 模型分析的总体思路
• 3.2 人工神经网络
• 3.2.1 人工神经网络技术简介
• 3.2.2 BP神经网络基本原理
• 3.2.3 人工神经网络实现方法
• 3.3 城市汽车保有量预测模型
• 3.3.1 汽车保有量影响因素分析
• 3.3.2 城市汽车保有量预测模型
• 3.4 大连市汽车保有量预测实例
• 3.4.1 影响因素预测
• 3.4.2 汽车保有量预测
• 3.4.3 灵敏度检验
• 3.4.4 分析与结论
• 4 可持续发展的城市最大汽车保有量分析
• 4.1 模型分析的总体思路
• 4.2 道路交通的环境负荷及环境容量
• 4.2.1 道路交通环境污染
• 4.2.2 道路交通环境负荷
• 4.2.3 道路交通环境容量分析
• 4.3 四阶段规划理论与网络平衡分析
• 4.3.1 交通规划四阶段模型
• 4.3.2 网络平衡与用户平衡模型
• 4.3.3 Frank-Wolfe法的原理与实现
• 4.4 双重规划模型原理及其求解方法
• 4.4.1 双重规划模型的定义与特性
• 4.4.2 城市交通双重规划模型
• 4.4.3 求解双重规划模型的算法
• 4.5 变分不等式及其灵敏度分析
• 4.6 固定需求网络平衡问题的灵敏度分析
• 4.7 可持续发展的城市最大汽车保有量预测模型
• 4.7.1 模型的建立
• 4.7.2 模型的求解
• 4.8 大连市的计算实例
• 4.9 分析与结论
• 5 城市汽车交通经济效果分析
• 5.1 汽车交通综合经济效果分析基本思路
• 5.2 汽车工业对国民经济的贡献度分析
• 5.2.1 贡献度分析的基本思路
• 5.2.2 投入产出分析理论与投入产出表
• 5.2.3 汽车产业关联分析
• 5.2.4 汽车工业对国民经济的贡献度分析
• 5.3 汽车交通环境效果分析
• 5.3.1 汽车交通运输的外部性分析
• 5.3.2 汽车交通环境费用效果分析
• 5.4 汽车交通事故效果分析
• 5.4.1 汽车交通事故及其影响分析
• 5.4.2 汽车交通事故费用效果分析
• 5.5 大连市汽车交通综合经济效果分析
• 5.5.1 汽车工业投入产出经济效果计算
• 5.5.2 汽车交通事故经济效果计算
• 5.5.3 机动车尾气排放经济效果计算
• 5.5.4 汽车交通综合经济效果分析
• 5.6 分析与结论
• 6 公交导向发展（TOD）策略
• 6.1 TOD社区
• 6.1.1 TOD社区的分类
• 6.1.2 TOD社区的设计原则
• 6.2 国外城市 TOD的应用
• 6.3 我国城市 TOD的研究及应用
• 6.3.1 我国城市TOD的研究及发展状况
• 6.3.2 关于我国大城市实施TOD的建议
• 6.4 正确处理 TOD策略与小汽车工业发展的关系
• 6.4.1 积极推进汽车工业发展
• 6.4.2 机动化不是小汽车化
• 7 城市轨道交通设施建设的综合效果评价方法
• 7.1 城市轨道交通建设的必要性
• 7.2 城市轨道交通发展状况
• 7.3 城市轨道交通建设效果评价的意义
• 7.4 城市轨道交通设施建设的综合效果分类
• 7.4.1 城市轨道交通建设的经济效果
• 7.4.2 城市轨道交通建设的环境及社会效果
• 7.5 城市轨道设施建设的经济效果评价方法
• 7.5.1 概述
• 7.5.2 城市轨道建设的国民经济评价
• 7.5.3 国民经济评价中的费用及效益
• 8 大连市轨道交通设施建设的综合效果评价研究
• 8.1 研究的基本思路
• 8.2 基础数据的收集与整理
• 8.3 基于函数模型法的发生/集中交通量预测
• 8.4 主城区分布交通量需求预测
• 8.5 交通方式分担率分析
• 8.6 交通量分配
• 8.7 交通供给者效益分析
• 8.8 交通利用者效益分析
• 8.9 环境效益分析
• 8.10 社会效益分析
• 8.10.1 贡献度分析的基本思路
• 8.10.2 轨道交通客运业关联分析
• 8.10.3 轨道交通客运业投入产出经济效果计算
• 8.11 小结
• 9 轨道交通的TOD效果分析
• 9.1 研究内容
• 9.2 研究方法及实例分析
• 9.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 创新点摘要
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书