Development and Application of Tour-Based Travel Demand Model for Planning of Urban Transport Networks

Abstract

This thesis is devoted to the analysis of the advanced and innovative tour-based travel demand modelling approach. Tour-based models explicitly recognise traffic as a derived demand for undertaking activities between homes and destinations. Travel demand of urban residents is modelled as trip sequences, which allows precise modelling of trip origin and destination points. The tour-based approach is deemed as a key step forwards towards even more complex agent-based modelling systems. The thesis is structured around three main chapters that can be summarised succinctly as a revision of the state of the practice and research, description of empirical research of travel behaviour, and tour-based model development. The 1st chapter revises the current state of practice and the research on travel demand modelling. All the building blocks that comprise transport models are discussed, and this lays the theoretical foundation for the following chapters. 1st chapter also gives a thorough comparison of trip-based and tour-based model-ling approaches and presents modelling environment. The 2nd chapter defines the process of conducting an empirical research of the travel behaviour patterns of urban residents. The 2nd chapter defines survey methodology and important mobility parameters such as activity sequences and their probabilities of homogeneous urban population segments. The outputs from the 2nd chapter are not only important and interesting on their own, but they also flow into the final third part of the work. The final 3rd chapter defines tour-based travel demand model development steps and showcases their practical application to the real-world scenario. Demand model quality assessment efforts and results are presented and discussed together with necessary explanations for significant deviations from reality. The resulting model is applied to investigate the performance of Siaurine Street in Vilnius, which is to be built in the coming years. At the very end of 3rd chapter a compre-hensive urban travel demand modelling framework is formulated and serves as a best practice guide. General conclusions summarises the whole study. These are followed by an extensive list of references that were mentioned or relied upon to some extent in the work. Finally, separate lists of scientific publications and conference presen-tations conclude the thesis. Overall, there have been five scientific articles published on the topic of the thesis. Four articles were published in scientific journals that are referenced in Clarivate Analytics Web of Science database, and one article was published in a scientific journal that is referenced in other databases.

Disertacijoje nagrinėjami kelionių grandinėmis pagrįsto susisiekimo poreikių modelio kūrimas ir taikymas. Kelionių grandinėmis pagrįstame modelyje keliavimas apibrėžiamas kaip poreikis, kylantis iš noro atlikti skirtingas veiklas skirtingose geografinėse miesto vietose. Miesto gyventojo kelionės modelyje aprašomos kaip kelionių grandinės, kurių pagalba parenkama tiksli modeliuojamų kelionių pradžia ir pabaiga. Kelionių grandinėmis pagrįsta modeliavimo metodika yra tarpinis žingsnis link dar pažangesnių ir sudėtingesnių veiklomis pagrįstų modelių. Disertaciją sudaro trys pagrindiniai skyriai, kurie apibendrintai gali būti pavadinti taip: literatūros apžvalga, empiriniais duomenimis pagrįsta susisiekimo poreikių analizė, kelionių grandinėmis pagrįsto modelio kūrimas ir šio modelio eksperimentinio taikymo aprašymas. Pirmajame disertacijos skyriuje apžvelgiami teoriniai ir praktiniai susisiekimo poreikių modelių aspektai. Šiame skyriuje taip pat glaustai palyginama įprastinė modeliavimo paradigma su kelionių grandinėmis pagrįsta paradigma. Modeliavimo aspektai aptarti pirmame skyriuje formuoja teorinį pagrindą tolimesniems skyriams. Antrajame disertacijos skyriuje yra teikiama miesto gyventojų keliavimo įpročių empirinės analizės metodika. Skyriuje aprašoma anketinės apklausos kūrimo metodika ir analizuojami svarbūs gyventojų judumo parametrai, tokie kaip homogeniškų miesto gyventojų grupių atliekamos veiklų sekos ir jų tikimybės. Šiame skyriuje atlikto tyrimo rezultatai yra svarbi kelionių grandinėmis pagrįsto susisiekimo poreikių modelio dalis. Trečiajame skyriuje yra detalizuojami modelio kūrimo žingsniai, teikiami inovatyvūs pasiūlymai dėl šių žingsnių tobulinimo ir demonstruojamos praktinio pritaikymo galimybės. Skyriuje pristatoma sukurta susisiekimo poreikių modelio reprezentatyvumo užtikrinimo metodika ir įvertinamas sukurto modelio patikimumas. Skyriaus pabaigoje teikiama apibendrinanti susisiekimo poreikių rengimo metodika, kuri gali būti gerosios praktikos vadovu. Pabaigoje yra pateikiamos bendrosios išvados, kurios apibendrina visus darbo rezultatus. Po išvadų pateikiamas cituotos literatūros sąrašas ir autoriaus mokslinių publikacijų disertacijos tema sąrašas. Disertacijoje apibendrinti tyrimai buvo paskelbti penkiuose straipsniuose. Keturi straipsniai buvo paskelbti recenzuojamuose mokslo žurnaluose, kurie yra reitinguojami Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazėje, o vienas straipsnis buvo publikuotas mokslo žurnale, kuris yra reitinguojamas kitose duomenų bazėse.