基于动态投影系统的带非线性边界约束混行路网均衡模型求解算法

针对路网中考虑电动汽车出行能耗与燃油汽车环境排放情形下混合交通流的非线性边界约束路网均衡问题,设计了一种基于动态投影系统的算法。将复杂非线性边界约束的双车型路网均衡模型转换成变分不等式模型,利用拉格朗日乘子法得到模型的库恩塔克(KKT)条件以及模型的非线性互补问题,通过引入投影算子建立动态投影系统找到模型的最优解。分析模型可确定燃油汽车和电动汽车一般出行成本函数,电动汽车混行条件下交通网络的均衡条件,以及路网均衡条件下两种车型的拥堵外部性并获取混合交通流下路网的运行特征。最后构建数值仿真评估动态投影算法的有效性,结果表明模型收敛于系统的平衡点,且具有指数收敛性质。     

考虑多车型油耗因素的路网收费优化模型研究

针对路网出行效率低下及其导致的燃油过度消耗等问题,基于对机动车油耗模型的分析,从节能降耗的角度建立了考虑不同车型的多车型最小油耗模型。进而构建多车型最优收费均衡模型,利用道路收费的方式控制出行者的路径选择行为,使出行者按期望达到的路段设计流量出行,最终达到路网平衡状态下总油耗量最小的目的。采用Frank Wolfe算法,通过寻找可行下降方向进行迭代求解。以某区域抽象公路网为案例进行分析,研究结果表明,通过制定合理的收费策略能够有效地调控出行者的路径选择行为,实现系统总油耗最小的目标。     

路网下收费道路的分车型费率优化模型

为了科学地对收费道路的费率进行决策,以收费道路及相邻道路组成的路网为研究对象,利用双层规划理论建立起路网下的分车型费率优化模型,上层规划描述路网管理者追求社会效益最大化的思想,并以实现道路经营者的财务目标作为约束条件;下层规划采用多车型多准则交通均衡模型来描述道路使用者的出行选择行为;通过模型求解可以获得各收费路段的分车型最优收费费率以及相应的路网交通流量.文中还介绍了利用遗传模拟退火混合算法进行模型求解的步骤.算例分析表明,路网下收费道路的分车型费率优化结果可以有效地提高整个网络的运行效率,并更好地体现不同车型用户间的公平性.     

电动车用IPMSM损耗最小化电流求解方法

为了实现电动车用IPMSM的实时效率优化控制,实时地求解电机的损耗最小化电流,提出一种基于投影动态系统的IPMSM损耗化最小化电流求解方法.该方法首先将电机效率优化控制建模为基于转矩、电流和电压约束的优化问题;接着将该优化问题分为两种情况考虑,即损耗最小化电流处在电压约束区域内和约束边界上,利用优化理论将每种情况的电流求解转化为非线性方程组的求解;最后利用投影动态系统实现该非线性方程组的求解.基于投影理论和矩阵范数理论分析得出该动态方系统的收敛条件,该条件简单且易于求得.仿真结果表明该方法有效且正确.     

电气化交通路网的脆弱性分析

分析交通路网的脆弱性一直是应急管理领域中重要的研究课题。然而，随着电动汽车在交通流中的滲透率不断提高，传统的评估路网脆弱性的方法，由于缺乏考虑电动汽车的特征，因此不再能很好适用于多电动汽车场景。对此，该文提出一个双层攻击者-防御者模型来研究电气化交通路网的脆弱性。在模型外层的攻击者通过破坏网络中的关键道路，使系统性能的下降最大化；在模型内层的防御者通过动态地分配混合电动汽车和非电动汽车的交通流，使用户总旅行时间最小化。该文进一步通过对内层问题取对偶以及采用大M法，将原始的双层混合整数线性规划问题转换为一个等价的单层混合整数线性规划问题。将提出的模型应用于美国北卡罗来纳州的部分高速路网，实验结果展示了在评估电气化路网的脆弱性时，把电动汽车考虑在内的必要性，以及攻击资源等级和系统性能下降存在临界点和相变现象。该文提出的模型可以识别出系统中最关键的道路集合，为改善电气化路网的脆弱性提供理论支撑。     

考虑低碳排放约束的多模式均衡分配模型

研究低碳排放约束下的多模式混合交通分配问题. 将交通方式划分与交通分配相结合,综合考虑人均能耗约束和污染物排放约束,建立了低碳排放约束的用户均衡模型,采用基于实数编码的遗传算法对模型进行了求解,并用一个小型路网说明了模型和算法的有效性. 算例对比结果表明,通过调节公交出行和私家车出行的比例,限制私家车使用,可以有效地兼顾人们的出行需求和降低交通碳排放的目标,为倡导低碳出行提供可行的管理措施.     

多因素下基于路网拓扑的电动汽车充电路径规划策略

随着电动汽车产业的发展,电动汽车的充电需求也日益增加.为了满足电动汽车用户充电多样性需求并提高充电设施利用率,本文在考虑出行距离、充电电价以及充电站排队情况等三种影响因素下构建混合整数线性规划模型,提出了一种多因素下基于充电站路网拓扑结构的电动汽车充电路径规划方法,为用户规划充电路径与充电站选择.首先,该方法在能耗约束的前提下基于Dijkstra最短路径算法进行充电引导,为求解多目标最优引入信息熵的概念来确定各参数影响权重.其次,针对用户充电需求的差异性问题,提出了三种不同目标下的规划方法以降低用户充电成本.此外,本文构建了站点随机充电服务排队模型并进行敏感性分析以研究充电站服务能力对充电成本的影响.以某地区路网为算例进行仿真,结果表明本文提出的方法能够有效降低用户充电出行成本并合理规划出行路径,验证了所提模型的可行性和有效性,对充电选择和站点配置具有一定的决策参考意义.     

渐进非扩张映射混合迭代序列的均衡问题和不动点问题

使用混合投影方法,引入一种新的迭代算法,在Hilbert空间中寻找均衡问题的解集和渐进非扩张映射的不动点集的公共点.在一定条件下,得出了弱收敛和强收敛定理.     

诱导信息影响下的路线选择模型

动态路钱诱导系统为决定出行和已出行的人提供路网交通状况信息或为他们决策提供出行建议,通过这种方式影响出行人的出行时间、出行方式以及出行路线等的选择。在分析了诱导信息对路径选择行为的影响后,给出不可分的路段费用函数,把诱导信息影响下的路线选择问题组织成一个非对称路网均衡问题,并给出用嵌入遗传算法的对角化算法求解的算例．最后,讨论了有待进一步研究的内容．     

交通错峰出行策略仿真模型

为了表征实行弹性工作起始时间的车流在交通高峰时段内的路网旅行成本,并得到路网车流的最优错峰出行策略,提出了交通错峰出行2层模型。模型上层负责对路网车流出行策略集合进行遍历,模型下层针对上层的每个出行策略,采用基于离散随机网络的动态交通流分配方法,仿真车流在路网中的并发路由及出发时间均衡特性,求出路网车流交通旅行总成本,策略集合遍历结束后就可确定最优错峰出行策略。模型仿真揭示了影响最优策略选择结果的主要因素,给出了特定条件下最优策略选择方向上的变化规律,可为制定城市路网错峰出行政策提供参考。     

均衡约束最优化的一个共轭投影梯度算法

讨论均衡约束最优化问题,利用一个互补函数和扰动技术将原问题转换为非线性等式和不等式约束最优化问题,结合罚函数法提出了一个共轭投影梯度算法,在适当的条件下,证明了算法的全局收敛性,且具有超线性收敛性.     

车辆跟驰问题的建模及其求解

针对普遍存在的车辆跟驰问题，根据交通动力学中的跟驰理论，将理论方法与实践经验相结合，提出了滞后时间与跟驰状态有关的非线性跟驰模型．从工程实用性出发，给出了模型的近似解析解和基于跟驰平衡状态下车速与车距关系的迭代数值解．仿真结果表明，利用该模型和算法能获得现实结果．     

路票约束下的用户均衡网络流建模及其算法

为了缓解交通拥堵问题,在传统用户均衡模型的基础上,建立了带路票约束条件的用户均衡网络模型。本模型采用牛顿算法作为子算法,结合增强拉格朗日乘子法求解带路票约束的用户均衡网络流。外惩罚函数通过调整惩罚参数,把容量约束下的网络均衡问题转化成传统网络均衡问题。牛顿法通过移动方向、修正矩阵和移动步长的组合来保证路径或路段交通流量解的可行性,同时获得转化后子问题的最优解。算例分析表明,相对于传统的交通分配方法,添加路票约束能显著改变交通分配结果,使高流量路段的交通量减少了25％,能够有效地缓解交通拥堵。     

混合互补问题的光滑类Broyden拟牛顿算法

混合互补问题的求解能够转化成对其KKT系统的求解.对于混合互补问题KKT系统的求解采用先将KKT系统转化成一个非光滑的非线性方程组,然后构造新的光滑函数来逼近非线性方程组的方法.文中算法采用光滑类Broyden拟牛顿算法,全局收敛性得到了证明,数值试验表明算法是有效的.     

求解非线性互补问题的雅可比光滑牛顿法

针对非线性互补问题,提出了基于其等价半光滑方程的雅可比光滑牛顿算法,并在适当条件下获得了全局收敛性结果.数值实验表明,该算法是有效的.     

物流配送车辆调度决策支持系统

基于交通条件、车辆承栽能力等约束条件下，针对大规模车辆调度问题的特点，提出了三阶段一个求解框架．对大规模的客户群进行区域化整合．建立车辆调度优化模型，利用启发式算法完成客户区域对车辆的分配．借助货郎担模型，采用交换插入算法对区域之间车辆路径进行优化．最后利用该求解框架，以重庆某商业集团为背景，设计和开发了物流配送决策支持系统．     

基于路段流量的交通分配模型的算法

讨论基于路段流量的交通分配问题,指出其最优解满足Wardrop平衡条件.在选定适当路阻函数以后,模型可转化为带线性约束的非线性规划问题.对这类问题,采用仿射尺度内点算法,给出算法的基本思想及详细的实现过程.数值实验表明,该方法是可行有效的,可用于实际交通路网的配流计算.     

一类互补约束优化问题的一个扰动方法的收敛性

互补约束优化问题是一类重要的最优化问题,在科学和工程中有着重要的应用.交通规划的道路扩容问题,经济学领域的DICE模型都是互补约束优化问题.这类问题因为约束集合不满足通常的约束规范而不能用传统的非线性规划方法处理,往往用光滑近似的方法来克服这一困难.考虑一类互补约束优化问题的基于光滑化Fischer-Burmeister函数的扰动方法.证明了当光滑化参数μ↘0时扰动问题的值收敛到原问题的最优值,扰动问题的最优解集合的外极限包含在问题最优解集合中.说明扰动问题很容易满足通常的约束规范,并给出扰动问题的一阶必要性最优条件和二阶充分性最优条件.     

Time-stepping for multibody dynamics with friction-affected bilateral constraints

The dynamics of multibody systems with friction-affected bilateral constraints is essentially different from those of smooth multibody systems.In this paper,general modeling and numerical methods for this kind of friction-affected system are given.Each friction-affected bilateral constraint is modeled by splitting it into two unilateral constraints opposite to each other.The constraint equalities are replaced with complementarity inequalities to avoid the absolute value terms in the dynamic equations.A linear complementarity problem time-stepping scheme is presented for simulation that does not suffer from the difficulties of enumeration (known as Delassus' problem).The algorithm has the advantage that it needs no detection for stick-slip transition when neglecting the difference between the static and kinetic friction coefficients.Our method is carried out in an example to analyze the nonsmooth nonlinear behavior of a typical mechanism.     

城市交通网多车类备用能力模型与算法

考虑城市混合交通中公交车流的特殊性而建立了最优信号控制下的多车类备用能力模型来研究不同车类交通流之间的相互作用及对路网备用能力的影响．设计了带极值扰动的简化粒子群求解算法（dsP-SO）,模型约束的处理采用边界附近不可行解部分保留的方式,给出的算例验证了该算法求解约束双层规划模型的有效性．研究结果表明,起--讫点（OD）总流量的增减不意味着该OD上所有车类流量都随之增减,设置适当的最小OD需求量乘子能确保各车类用户的利益不受损害．