基于瓶颈模型的异质出行者早高峰出行问题研究

早高峰出行中道路瓶颈是造成交通拥堵的主要原因之一.本文针对存在高速公路(含有高承载力车道)和普通道路的瓶颈路段,研究了时间价值不同的出行者早高峰出行行为.基于瓶颈模型的均衡条件,推导了不同收费标准下,出行者改变出行方式时个人早到惩罚的临界值.研究发现收费较低时,时间价值较低的出行者使用高承载力车辆的数量会增加.收费达到一定程度时,即使是时间价值较高的出行者也会选择高承载力车辆出行.数值算例也表明设置恰当的收费标准可以降低系统出行时间.     

公路BOT项目收费价格和特许期的联动调整决策

在公路BOT （build-operate-transfer）项目的运营过程中，交通量需求可能偏离预期，动态调整项目收费价格和特许期有助于保证政府、项目公司和社会公众的利益. 以达到项目的预期合理收益为目标，根据前n年已实现收益，构建出项目公司在特许期剩余的（T-n）年内预期收益函数. 在交通量需求曲线发生右移或左移的情况下，为了避免项目公司获取超额收益或无法实现预期收益，讨论了对项目的收费价格和特许期进行单一调整和联动调整的决策分析方法. 最后，结合一个算例进行应用验证，以期为政府和项目公司在公路BOT项目运营过程中调整收费价格和特许期提供参考.     

区分车辆起讫信息的拥挤道路使用收费模型

拥挤道路使用收费被视为缓解城市交通拥堵的有效手段之一.本文发展了一个区分车辆起讫点信息的路段收费模型,并将其与边际社会成本收费、一般路段收费和路径收费模型进行了严格比较.四种收费方式均能实现系统最优的路段流量分布,且收费收益只与OD需求及收费用户均衡时的最小路径费用相关.边际社会成本收费方式产生的网络总收费最高,一般路段收费方式次之,然后是本文提出的收费策略,路径收费方式产生的总收费最小.一般路段收费可匿名实施,路径收费需要获取出行者完整的路径信息,本文提出的收费策略只需获取出行者的起讫点信息.在一个多OD对交通网络上完成的数值计算验证了理论结果.     

收费广场内车辆排队系统的仿真研究

由于车型的多样性，收费广场内车辆排队系统是多随机输入流的，且排队长度不能仅计算队列中的车辆数量，这与经其的M／M／k和M／G／k排队模型是有差异的，介绍了不同的车型采用加权因子来计算队长的模型，用MATLAB软件编程来仿真这一复杂的车辆排队系统，得出了收费亭的车辆通行能力与收费亭数量及平均队长的变化规律。实践表明仿真算法稳定有效，所得结果更加符合实际情况。我们还用M／M／k排队理论公式对仿真模型进行了检验，结果二者吻合良好。     

用户异质下公交定价和道路收费收入再分配

针对收费道路与公共交通并行的竞争交通系统,在异质用户的出行时间价值服从均匀分布的假设下,结合公共交通的边际成本定价和平均成本定价策略,建立了均衡交通模型,分析了出行者的出行行为.研究发现,随着出行者时间价值之间的差异增大,无论收费收入上交财政还是补贴公交,自驾车人数在不同定价策略下差距减小.进一步,基于效率和公平的准则,考察了道路拥挤收费收入再分配原则所导致的系统总出行成本的变化情况,对四种公交定价和道路收费收入再分配策略进行了对比分析.研究表明,当道路收费收入直接补贴给公交出行者时,比较系统的总出行成本,平均成本定价策略优于边际成本定价.从公平角度分析,当出行用户的时间价值差异不是很大时,无论公交采取边际还是平均成本定价策略,收费收入全部用于补贴公交用户会使得公平性提高.最后,算例结果验证了当固定成本足够大时,受补贴的公交平均成本定价策略是一种较优的策略.     

高速公路交通流问题的分段固支梁计算机仿真模型

用分段固支梁模型描述高速公路上三车辆行驶过程。给定了三车辆的初始位置，整个时间过程被分为不同的时间段，每一时间段内车辆具有一定的排列次序，任意一个车辆或者处于跟车过程中，或者处于超车过程中。基于梁挠度曲线方程给出车辆在超车和跟车过程中的速度．时间关系曲线解析表示式。这些解析表示式中包含一定个数的参量，用于体现司机行为；各有关时间段的起始和终了端点则根据有关车辆运动距离相等的条件及跟车和超车的判别条件确定。由计算机自动给出计算任意时刻各车辆位置的公式。与传统方法相对比，该方法考虑建立尽可能大范围的局部模型(跟车或超车模型)并明确给出不同阶段局部模型的衔接方法，因而能较好地刻画车辆的行驶过程。旨在为开发出类似于Maple的高速公路交通流仿真软件奠定基础。     

停车受限条件下多模式交通网络动态拥挤收费

在一个多起始单终点的交通网络上,本文研究当终点处停车空间不足时,如何通过在路段瓶颈处实施拥挤收费实现系统最优.首先,根据小汽车和公交的出行成本函数,运用凸规划算法求解系统最优条件下网络中各OD最优的小汽车和公交出行量.其次,根据系统最优时的小汽车出行量,计算出为了消除交通瓶颈处车辆排队而实施的动态拥挤收费.再次,根据小汽车和公交车出行成本的均衡条件,计算出各OD对每辆小汽车出行者应缴纳的停车拥挤附加费(或应获取的补贴),收取该费用(或发放补贴)的目的是调节小汽车和公交的出行量使它们在双模式均衡(小汽车与公交车出行模式均衡)条件下分别达到系统最优水平.最后,算例分析了两组OD对的情况,计算出两种泊位供应量下各OD对小汽车最优出行量与小汽车出行的停车拥挤附加费或补贴,并且给出了动态拥挤收费与道路收费的函数曲线.     

Charging Station Planning for Plug-In Electric Vehicles

A novel model for the charging station planning problem of plug-in electric vehicles is proposed in this paper considering the users’ daily travel. With the objective of minimizing the total cost, including the charging stations’ cost (including installing cost and management cost) and the users’ cost (including station access cost and charging cost), the proposed model simultaneously handles the problems where to locate the charging stations and how many chargers to be established in each charging station. Considering that different users may have different perception of station access cost and charging cost, two cases (i.e., homogeneous users and heterogeneous users) are typically investigated. The impacts of different discount rates, operating period of the charging stations, number of electric vehicles and number of charging stations on the location of the charging station are also studied. The simulation results not only show that it is very important to locate the charging stations according to the traveling behavior of users, but also verify the validity of the proposed model.     

含污染控制的多车型随机交通系统最优收费及其评价

针对车辆特征的差异, 将用户按车型分为有限类,用户依据出行成本随机选择出行路径.为了达到合理分配流量和减少排污的目的,交通管理者按车型对用户收取拥挤税和污染税.通过建立多车型随机变分不等式模型,得到了包含拥挤税和污染税的依车型的最优收费,最后提出了基于效率损失的政策评价指标. 数值试验表明:随着环保强度加大, 系统总污染逐渐下降, 评价指标有效.     

基于深度学习的节假日高速公路交通流预测方法

准确的预测节假日期间高速公路交通流量，能够为节假日高速公路应急管理提供重要的数据基础。利用深度学习的理论框架建立了LSTM-SVR 预测模型，利用BP 神经网络对样本数据进行处理，再将LSTM 捕获的数据特征输入SVR 回归层中实现交通流预测。选取“ 十一” 黄金周前后时段，利用位于丽江市的交调站流量监测数据对LSTM-SVR 模型进行验证，并将LSTM-SVR 模型与其它模型预测效果进行对比。发现LSTM-SVR 模型在节假日不同时段、天气、流量状态下的高速公路交通流预测中有较好的适用性。     

基于蚁群禁忌混合算法的成品油多舱配送路径优化研究

依据油品运输策略的不同,成品油二次配送可划分为两种模式:同一加油站的不同油品需求可拆分配送和不可拆分配送.在两种模式的基础上,根据带时间窗的成品油多舱配送基本模型,衍生出两类配送子模型;综合考虑蚁群算法较强的全局搜索能力和禁忌搜索算法的局部搜索能力,设计蚁群禁忌混合算法(ACO-TS),并提出相应策略用于两类子模型的求解.采用12组不同类型的算例进行数值实验,实验结果表明,混合算法能有效的求解两类配送子模型,并且针对第二类子模型设计的特有邻域能够加快算法求解速度;此外,两种配送模式中,同一加油站不同油品需求可拆分的模式在降低配送成本的同时,能够大幅提高车载率,减少车辆使用量。     

Managing redistribution of toll revenue with user heterogeneity

With the explicit consideration of user heterogeneity, i.e., each user has a different value of time （VOT）, this paper examines the system efficiency and social equity of toll revenue redistribution in a bi-mode transportation system. Three schemes of distributing the road toll revenue are proposed, which respectively consider efficiency, equity, as well as efficiency and equity together. With mild assumptions, we prove that the number of auto-motorists decreases and the total social cost increases with transit subsidy share when only marginal operating cost of the transit is covered by its fare. However, when average fixed cost of the transit is further covered, the total social cost is a ＂U＂ shape curve against the transit subsidy share. Numerical results show that the well designed toll revenue redistribution schemes can make the system more equitable while keeping high efficiency. With the increase of user heterogeneity, the Gini coefficient becomes larger while the total social cost goes down.     

公交与社会车辆混合的中观交通建模与仿真

针对现有中观仿真模型仅将公交换算为标准社会车辆处理而忽略了公交与社会车辆差异性的问题,构建了公交与社会车辆混合交通流的中观仿真模型。在路段行驶过程,一方面考虑公交速度低于社会车辆速度的特征,建立公交速度折减函数;另一方面考虑站点溢出对邻近车道的影响,建立分车道的混合流速度模型,站点停靠与路口排队过程采用点排队模型描述。采用车辆身份检测的个体数据完成仿真标定,实验结果表明公交与社会车辆路段旅行时间的仿真误差不超过4.55%与8.20%,模型的仿真精度良好,并且可以有效刻画公交站点溢出的场景。     

考虑早晚高峰出行链的出行方式选择均衡与定价机制

考虑从生活区与工作区之间的早晚高峰出行链,研究三种出行方式: 地铁直达,停车换乘和全程驾车. 基于瓶颈理论,建立了分层Logit模型刻画出行者的交通方式决策行为,利用弹性需求下的出行方式选择均衡等式, 进一步讨论了四种机制下的地铁票价和停车收费策略.研究结果表明,地铁和换乘停车场由政府经营,采用低票价的政策吸引出行者, 而工作区停车场由公司经营,实行高停车费的政策,不仅能有效鼓励停车换乘,提高公交出行分担率,并且能实现系统净收益最大. 算例结果从理论上支持了当前北京施行的差别化停车收费政策.     

铁路编组站阶段计划编制的模型及其算法研究

以压缩车辆在编组站停留时间为目标，建立阶段计划车流推算模型，考虑列车解体顺序与列车出发计划的综合协调问题，并通过求解带分枝定界策略的网络流及有准备时间的带权最小误工工件数问题，解决了编组站因车流不足需停运出发列车运行线的问题.     

Control of vehicle platoons for highway safety and efficient utility: Consensus with communications and vehicle dynamics

Platoon formation of highway vehicles is a critical foundation for autonomous or semiautonomous vehicle control for enhanced safety,improved highway utility,increased fuel economy,and reduced emission toward intelligent transportation systems.Platoon control encounters great challenges from vehicle control,communications,team coordination,and uncertainties.This paper introduces a new method for coordinated control of platoons by using integrated network consensus decisions and vehicle control.To achieve suitable coordination of the team vehicles based on terrain and environmental conditions,the emerging technology of network consensus control is modified to a weighted and constrained consensus-seeking framework.Algorithms are introduced and their convergence properties are established.The methodology employs neighborhood information through on-board sensors and V2 V or V2 I communications,but achieves global coordination of the entire platoon.The ability of the methods in terms of robustness,disturbance rejection,noise attenuation,and cyber-physical interaction is analyzed and demonstrated with simulated case studies.     

最小化车辆数的供应商直接配送策略

研究零售商具有周期性需求, 供应商采用直接配送策略情形下以最小化车辆数为目标的供应商配送问题. 给出并证明了一辆车存在可行日程安排时零售商最大配送周期满足的充分条件, 在此基础上, 运用将零售商集合划分成尽量少的子集合的思想, 保证每个子集合中零售商都可用一辆车配送货物, 设计了子集划分策略. 证明在任何情况下, 子集划分策略给出的车辆数都不会超过最少需要的车辆数的2.29倍.     

面向用户最大覆盖的多空中基站布局方法

以无人机为平台的空中基站(unmanned aerial vehicle base station, UAV-BS)部署灵活、通视较好,在应急通信场景中具有独特优势,但是UAV-BS位置对通信组网效能具有重要影响,如何优化UAV-BS部署位置,特别是多UAV-BS位置布局是一个关键问题。本文考虑对地面终端用户最大化的覆盖且尽可能降低基站发射功率,提出多UAV-BS定位模型。首先,基于通信区域视线(line-of-sight, LoS)和非视线(non-line-of-sight, NLoS)传输统计特性计算最大覆盖半径及相应UAV-BS定位的高度。在此基础上,将基站水平定位布局视为多圆覆盖问题,构建覆盖用户数最多的非线性约束优化模型,并在保持用户覆盖最大化的前提下,进一步优化各UAV-BS发射功率。然后,基于最小覆盖圆问题和遗传算法对定位模型进行求解,计算具有低阶多项式的时间复杂度。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性,结果表明所提方法能够实现UAV-BS组网3D布局,并能最大化用户覆盖和降低基站功率。     

基于垂直区域宽度分解的无人机覆盖航迹规划

为解决多无人机执行区域覆盖任务时,存在覆盖效率低的问题,提出了基于垂直区域宽度分解的无人机覆盖航迹规划算法。首先,为了尽可能以最少的转弯次数完成任务,提出了垂直区域宽度分解法。然后,考虑到实际运用中由于飞手数量与无人机数量不匹配,导致资源分配不均的问题,使用垂直区域宽度分解法将任务区域分解为待覆盖的子航迹集合,并建立了以时间代价为目标函数的混合整数线性规划子航迹分配模型,来根据飞手数量与无人机数量动态的将子航迹进行均衡分配,达到提高覆盖效率的目的。最后,通过仿真实验验证了该算法的有效性。     

多车型电动汽车车辆路径问题的分支定价算法研究

随着环境意识的日益提升和电动汽车的逐渐普及,考虑到物流企业中不同类型的电动汽车的电池最大容量、电池充电率、电量单位消耗率、最大载重量、固定成本和可变成本不同,本文研究含时间窗的多车型电动汽车车辆路径问题,建立了一个混合整数规划模型,并利用分支定价算法求其最优解.为了加快算法的求解速度,本文提出生成下界值的方法以对车辆类型进行预处理操作,并制定了生成整数解上界的策略以压缩解空间.然后,通过用多组算例验证了模型和算法结果的准确性,同时也证明了本文提出的加速过程能有效地提高算法的求解速率.最后,通过不同规模的算例分析了车辆可变成本的变化对结果的影响.