交通网络设计的优化模型及算法

通过对交通网络设计的问题及其研究现状的分析．对离散型交通网络设计问题进行了深入的研究。采用双层规划模型描述问题．其中上层规划模型是从交通规划者的角度出发．在建设资金受到约束的前提下．设计合适的路网结构．使得公路网中的交通出行能达到系统最优；而下层优化模型则是从路网使用者的角度出发．使交通出行达到用户最优，针对该双层规划模型．本文对上层模型使用SA算法求解．而下层模型则采用了基于路径搜索的GP算法进行求解．以此为基础设计了SA—GP算法对其进行求解。算例计算的结果表明．模型和算法都是有效的，求取的结果能显著改善路网的交通情况．而且上下层算法的收敛速度快，从而能为路网规划决策提供支持。     

城市土地可持续利用的空间布局建模

提出了一种城市土地可持续利用规划模型,该模型已在桂林市的总体规划中得以实施． 首先,根据城市可持续发展的要求,提出了建模的基本框架． 然后,分别建立了产业和人口布局的交通影响评价模型、空间收入公平性评价模型、大气环境质量评价模型和流域河网水质评价模型,并以这些评价模型的评价结果确定了城市土地可持续利用规划模型的优化目标． 最后给出了模型的约束条件．     

面向控制的城市快速路网宏观动态交通模型

针对我国城市交通特点，在改进经典的高速道路网宏观交通流模型METANET的基础上，提出了面向控制的城市快速路网宏观动态交通模型。该交通模型能够更好地描述快速路出口匝道流出能力受限、快速路主线起始点车流以及快速路主线车速控制等现象。对上海高架快速路的实际交通流数据进行了仿真研究，结果表明该模型较好地反映了城市快速路交通流的动态演化特征，可以作为城市交通控制系统分析和设计的有力工具。     

ATIS对道路网络容量的影响

为研究先进的出行者信息系统(ATIS)对路网容量的影响,分别研究了ATIS发布的信息质量和ATIS的市场渗透率两因素对路网容量的影响。针对ATIS信息质量,利用随机用户均衡建模理论,建立了考虑路段容量约束的路网容量双层规划模型,其中信息质量水平通过随机分配参数来反映;针对ATIS市场渗透率,则建立一个具有混合型随机交通分配的路网容量模型。在此基础上,分别设计了模型的启发式算法,并进行了数值计算,获得了不同信息质量水平和市场渗透率水平对路网容量的影响效果。     

基于城市化水平的城市土地集约利用水平评价——以河南省为例

在引入城市化水平的基础上研究城市土地集约利用情况,具有更大的实践价值。引入系统相对状态发展度模型,结合城市化水平,对河南省城市土地集约利用水平进行评价。研究结果表明,结合城市化水平评价城市土地集约利用水平,是可行的,也是十分必要的,可以测度城市土地集约利用水平是否与城市化水平相适应。系统相对状态发展度模型具有思路简明、操作简单等特点,同时,该模型也有一定的不足之处。基于城市化水平的城市土地集约利用评价结果与独立测度城市土地集约利用水平的结果相比,两者差异很大。河南省大部分城市的城市化水平落后于各自城市的土地集约利用水平。最后,结合城市化水平、城市土地集约利用水平以及两者之间的相对状态协调度等指数,对各个城市分类提出了相应的发展策略。     

城市路网系统大气污染物排放量计算方法

为解决城市复杂路网系统特定时期各路段机动车大气污染物排放量的精确计算问题,提出一种新的机动车污染物排放量计算方法.首先构建路网拓扑模型;其次利用复杂管网液体流动模拟路网机动车流动行为,根据流动规律构建机动车流计算模型,并给出其求解算法-邻域自适应差分进化(NADE,neighborhood adaptive differential evolution)算法;然后结合排放因子计算机动车污染物排放量,并揭示其排放特征;最后以大西安主城区路网为例对该方法进行实例验证.结果表明:该方法计算结果贴近各路段污染物实际排放情况,通用性强,适用于复杂路网机动车流量和污染物排放量的动态测算.     

考虑OD对出行时间可靠性的道路网容量可靠性

构建了基于OD对出行时间可靠性的路网容量可靠性双层规划模型,其中下层规划用随机均衡交通分配来描述出行者的路径选择,上层规划为满足出行时间可靠性的基本OD需求乘子最大。假定路段容量服从双侧截尾正态分布,基于Monte Carlo仿真技术和网络均衡流灵敏度分析方法,设计了一种求解路网容量可靠性的启发式算法。用一个小型网络开展了数值分析,验证了所建模型和算法的有效性。     

基于随机用户均衡原理的充电站分布双层规划

为优化充电站布局，考虑燃油汽车的行程时间，出行能耗，以及电动汽车的行程时间、充电时间和等待时间等因素，分别构建燃油汽车和电动汽车的阻抗函数，利用变分不等式模型建立电动汽车和燃油汽车混合条件下的基于交通流均衡分配的充电站规划模型并提出求解算法。通过数值算例证明所提出模型和算法的有效性和实用性，提出路网内不同电动汽车比例条件下的最优充电站分布方案，并进一步分析电动汽车和燃油汽车共存条件下的交通网络运行特征。研究结果表明：所提出的模型和算法有效可行；充电设施的建设应根据电动汽车在路网中的比率进行科学调整，同时，根据驾驶者选择行为对充电站选址和容量进行规划，以保证交通网络运行状态的稳定、高效。     

城市公交路网性能评估的网络图方法

通过建立数学模型，研究城市公交路网的拓扑结构，计算反映其综合性能的指标——平均换乘次数，对该城市的公交路网的性能做出评价，据此评价给出该公交路网的发展战略。     

基于禁忌遗传算法的区域路网双层优化模型

针对区域路网优化问题,利用改进的遗传禁忌算法进行了综合研究。在探讨区域路网交通特性的基础上,构建了区域路网优化的双层优化模型。并在分析遗传算法和禁忌搜索算法自身的优势与不足的基础上,提出了基于遗传禁忌算法的路网优化算法。区域路网双层优化模型利用禁忌遗传算法能够较快得到最优解,相对于传统的优化模型更能结合区域交通与经济特性,结论比较符合实际情况。应用结果表明,优化模型不仅能够满足交通需求,而且该法科学合理、可操作性强。     

Two-way road network design problem with variable lanes

This paper studies a new form of transportation network design problem. In urban transportation network, unreasonable phenomenon can occur in certain traffic period （e.g. on/off duty period）, which demonstrates that the flows of opposite directions on a two-way road are seriously asymmetric; one traffic link of a two-way road congest heavily but the other is hardly used. In order to reduce transportation congestion and make full use of the existing road resources, we propose a lane reallocating approach in peak period, and establish a discrete hi-level programming model for the decision-making. Then, based on particle swarm optimization （PSO） technique, a heuristic solution algorithm for the hi-level model is designed. Finally, the lane reallocating approach is demonstrated through a simple transportation network.     

基于出行时间可靠性的城市交通网络设计

现实城市交通中,日常出行需求经常发生变动且路段能力一般处于恶化状态下,在假设出行时间和出行需求变动服从正态分布的情况下,建立了基于出行时间可靠性的城市道路交通连续网络设计模型。由于现实数据获取的困难性,设计了结合仿真技术的遗传算法来求解该问题。通过算例分析表明,建立的模型是有效的,其求解算法是可行的。     

城市交通连续平衡网络设计问题的模拟退火算法

对城市交通连续平衡网络设计问题作一简要介绍。建立该问题的双层规划模型。针对该问题．构建一种特殊的邻城结构．并设计出基于此邻城结构的模拟退火算法。通过一个实例对算法进行验证．并同其他算法进行比较．结果表明模拟退火算法的计算结果较精确．但相应的计算量增加。但该算法用于大型网络设计问题时．其优势则会有明显体现。     

最优信号控制条件下城市交通离散网络设计问题的备用能力模型

将备用能力的概念与城市交通离散网络设计问题结合在一起,一方面通过对路口的信号进行最佳设置使交通网络可以容纳最大的交通需求量;另一方面,通过在交通网络中添加新的路段来提高整个交通网络的通行能力.给出了最优信号控制条件下城市交通离散网络设计问题备用能力的优化模型及其启发式求解算法.最后,通过一个简单的算例,说明该算法是可行并且有效的.     

多模式交通网络下考虑尾气排放的道路收费研究

随着出行需求和机动车保有量的迅猛增加,城市道路不堪重负,不仅交通拥堵严重,同时大量的尾气排放更造成了严重的空气环境污染问题.本文在传统的道路收费研究中明确加入排放约束或目标,建立了一系列带均衡约束的数学规划双层决策模型,探讨多模式混合交通网络下如何通过经济手段诱导人们选择更环保的出行模式和更合理的出行路径,以同时达到缓解交通拥堵和降低尾气排放的目的.模型下层考虑多模式之间的相互影响,运用变分不等式描述个体出行者的模式路径选择;上层根据不同的管理目标构建数学规划模型.采用遗传模拟退火算法对数值算例进行求解,结果显示了道路收费对系统各种指标的影响和改善.     

区域通行能力与出行时间可靠性综合仿真模型

在城市路网中,路段通行能力退化和交通需求随机波动都会增加路网的不确定性。为研究路网中单个区域的交通可靠性问题,通过采用区域备用能力作为综合性能指标,建立了度量区域交通服务水平的双层规划模型。基于此提出了区域通行能力和出行时间综合可靠度的概念及其Monte Carlo仿真算法。最后通过一个数值算例对模型和仿真算法进行验证,仿真结果说明了区域通行能力、服务水平与可靠性之间的相互替代关系。     

基于优先与公平的城市群一体化混合公路交通网络设计模型

针对连续交通网络设计模型在实际应用中的不足，根据公路改扩建的实际做法，将连续交通网络设计转化为离散交通网络设计，给出混合公路网络设计方法。考虑城市群发展过程中的优先与公平问题，设置不同OD对的优先级，并给出纵向与横向公平性的计算方法．在此基础上构建一体化混合公路网络设计模型，并给出基于遗传算法的求解方法。     

城市公交系统连续平衡网络设计的双层规划模型及求解算法

根据城市公交网络的具体特点 ,对公交网络进行了系统的描述 ,提出一个双层规划模型来描述连续平衡公交网络设计问题 .在双层规划模型中 ,上层模型为一个标准的公交网络设计模型 ,下层模型是一个公交网络平衡配流模型 .针对所提出的模型 ,设计了基于灵敏度分析的求解算法 .最后 ,给出一个简单算例对所提出的模型和算法加以验证 .     

基于蚁群算法的人车混合疏散优化及混合比例分析

为解决紧急情况下的人车混合疏散问题, 以人车混合疏散的总时间最短、混合道路利用程度最高为目标,建立了一种人车混合疏散的多目标优化模型, 针对该模型设计了多目标蚁群优化算法及其改进算法,并应用于大型体育场及其周边路网集成环境中进行了仿真实验, 分析了不同人车混合比例下的疏散性能,结果表明:该模型及算法对人车混合交通流疏散问题具有良好的效果, 尤其是当行人所占比例为 50%-80% 时,人车混合疏散效果在两个目标上较优.该模型和算法有助于为大型公共场所人车混合安全疏散预案的制定提供决策支持.