使用浮动车检测OD矩阵的算法及可靠性分析

回顾了国内外估算实时OD矩阵现状,提出了用浮动车检测实时OD矩阵的方法.采用最小二乘法给出了现有估算模型的证明过程,指出其存在的问题是估算模型假设浮动车与全部运营车辆比例为恒定的.为此,作者给出了浮动车与运营车辆比例随OD对变化的估算模型,并建立了求解该问题的算法,同时建立了求解估算OD矩阵可靠性的方法,最后,介绍了算法在北京的应用实例.     

带容量约束的多车调度暂态混沌神经网络算法

带容量约束的多车调度问题是典型的NP-hard问题,利用模糊C均值聚类算法的相似性分类原理及混沌神经网络的全局搜索能力和高搜索效率,提出了一种快速且易于实现的新的混合启发式算法.该算法分为用模糊C均值聚类算法将所有客户按车容量要求装车和用暂态混沌神经网络方法对每条路线排序两个阶段.实例计算以及与其他算法比较表明,该算法是一种求解多车调度问题的可行且高效的方法.     

一个基于统计方法的OD矩阵求解算法

在传统的OD矩阵估计模型的基础上,并在路段分配概率是随机变量这一假设的前提下,给出了一个统一的OD矩阵模型基本形式,针对该OD矩阵估计模型给出了一个基本求解算法———混合遗传算法。该算法是在传统的数学规划方法和遗传算法的基础之上给出的。同时通过算例的求解,分析了算法的优缺点。     

基于AC与LmaxRPC的自适应约束传播求解算法

在现有自适应约束求解方法基础上,提出一种新的自适应约束传播求解算法ADAPTAC-LmaxRPC.该算法能根据约束的不同特性,在传播能力强但开销高的LmaxRPC与传播能力弱却开销低的AC之间自适应地切换进行约束传播.多个Benchmark实例类上的测试实验数据表明,ADAPTAC-LmaxRPC算法有效地平衡了求解效率和算法开销之间的矛盾,大幅度提高了约束求解的效率.     

含多分区电力系统能量备用实时优化调度的动态积极集求解算法

网络阻塞和故障停运导致备用存在供应问题,为了保证含多分区电力系统备用的有效性和网络的安全性,在实时优化调度中提出分区备用要求和新的求解算法,分析了含多分区的孤立和受端电力系统备用容量需求,建立了一种以电能和备用购买费用最小为目标函数的能量备用实时优化调度模型,同时计及了系统备用要求、分区备用要求、N-1安全准则等约束条件。该模型是一个超大规模的优化问题,因此文中将动态积极集法引入电力系统优化调度问题,对其进行迭代求解。最后,对IEEE 118节点标准测试系统和我国某典型受端电网进行算例分析,结果表明,采用提出的实时优化调度模型和动态积极集求解算法在满足电力系统实时调度计算时间要求的同时,求解得到能量备用的实时优化调度方案以及N-1故障后备用调用方案,验证了模型的合理性和算法的可行性。该算法可以有效解决备用的供应问题,提高电网运行的安全性,为含多分区电力系统的实时优化调度提供有意义的探索。     

一个基于统计方法的OD矩阵求解算法

在传统的OD矩阵估计模型的基础上,并在路段分配概率是随机变量这一假设的前提下,给出了一个统一的OD矩阵模型基本形式,针对该OD矩阵估计模型给出了一个基本求解算法--混合遗传算法.该算法是在传统的数学规划方法和遗传算法的基础之上给出的.同时通过算例的求解,分析了算法的优缺点.     

基于分流率的路径交通量求解算法

为求解交通分配问题，提出一种基于分流率的路径交通量求解方法．该方法通过求解一个基于分流率的交通分配模型确定了满足用户平衡准则的路径交通量．文中首先给出分流率的定义，并根据该定义建立一个以分流率为求解变量的交通分配模型，然后证明该模型等价于传统的以路径交通量为变量的交通分配模型．新建模型是一带等式约束和不等式约束的非线性规划，它的变量个数是网络中终点个数和路段个数之积的线性函数，且比以路径交通量为变量的交通分配模型要少很多．文中通过引入网络中节点和有向路段的平均成本的定义简单有效地解决了新建模型消除等式约束后梯度难以求解的问题，并以此给出新建模型的求解算法．该算法以近似Newton方向到约束空间上的投影作为下降方向，用不精确搜索技术确定搜索步长．文中从理论上证明了算法的可行性和收敛性，并通过算例阐述了算法的有效性．计算结果表明：该方法可在理想的时间内求解大规模网络的交通分配问题；在计算时间、计算精度和所需存储内存上比其他能够确定出路径交通量的求解算法都要优越；在相同的计算精度下计算时间仅仅是其他算法的三分之一，甚至更小．     

线路与编组站能力限制下的车流组织模型与模拟退火方法

研究了在线路能力、编组站能力（改编能力、通过能力及可利用的调车线数量）与装卸车能力受限条件下的车流组织方案优化问题．其目标是最小化集结费用、改编费用、换算车公里费用，以及组织始发直达而产生的换算车小时消耗，并满足车站和线路的有关能力限制．为此，建立了该问题的两类数学优化模型：大规模的非线性混合整数规划形式和非线性０—１规划形式．基于此类问题的难度，采用了模拟退火算法处理所建模型，其有效性通过对两类不同网络的例子计算得到了证实     

基于移动储能车的电网运行灵活性提升策略

提出了一种市场电价驱动的独立运营商移动储能车调度方案,旨在提升电网应对可再生能源的运行灵活性。首先,简述节点边际电价与不确定性边际价格的计算方法,构建考虑交通约束和备用约束的储能车调度模型。其次,接着构建电网与独立储能车运营商的主-从博弈模型,通过电价信号的计算与发布来协调博弈双方共同提高电网运行灵活性。最后,提出一种迭代算法来求解提出的博弈模型及市场均衡策略。IEEE 6-Bus系统和IEEE 118-Bus系统仿真结果表明,提出的方法可以有效提高电网运行灵活性。     

堆垛约束下基于偏序的路径优化时间窗松弛方法

在求解车辆路径优化问题时,通常使用时间窗对任务之间的偏序关系进行建模,设计带时间窗约束的路径优化模型与算法,然而时间窗约束与偏序约束是不等价的．在集装箱码头堆垛作业背景下,针对时间窗约束的路径优化模型,提出将时间窗约束转化为偏序约束的松弛方法,并据此设计偏序约束的路径优化模型．在分支定界算法框架下,研究时间窗约束与偏序约束之间的关系,对两种模型的特征进行分析．采用Solomon数据集进行数值分析,验证两个模型在寻优能力与性能之间的差异．结果表明,偏序模型具有更好的优化性能,但是时间窗模型具有更好的计算时间性能,通过时间窗紧缩的特征分析发现基于时间窗分解设计偏序模型求解算法是新的研究方向．     

基于视频数据的道路通行能力分析及车辆排队长度模型

根据2013年全国大学生数学建模竞赛A题提供的交通视频,采集了相关数据,对数据进行仿真分析,得出了车辆变道行为发生率越高实际通行能力越低的关系,分析了实际通行能力随时间变化的趋势,并建立了数学模型.分析了占道不同对实际通行能力影响的差异,先从统计学的角度利用曼-惠特尼U检验对两种情况下实际通行能力数据进行显著性差异判断,然后结合现场交通实际情况对实际通行能力存在差异的原因进行分析.基于交通二流理论的思想,计算了车辆的排队长度.建立BP神经网络模型,模拟交通事故路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间以及路段上游车流量间关系.经检验,此模型拟合效果好、泛化能力强,平均预测误差仅为3.0168%.     

元胞自动机FI交通流模型的能耗研究

在周期边界条件下,通过引入确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布,研究单一交通流元胞自动机Fukui-Ishibashi模型(FI模型)的能耗问题.研究发现,FI交通流模型的能耗在最大流量处发生不连续的变化,急剧减少趋近零,其左右各存在交通能耗极大值.在最大流量处,确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布最小,交通能耗随着车辆最大速度的增大,车辆长度的增长和随机减速概率的增大而增加.     

城市交通网络的渗流力学模型

将城市交通网络中的交通流视为多孔介质网络中的渗流，利用裂隙介质中多相渗流力学理论，考虑人流和车流之间的相互作用以及道路通行能力的不同，建立了城市交通网络通行能力计算的渗流力学模型，该模型的计算可以借助渗流力学的现有知识进行，可以通过计算得到不同时刻城市交通网络的交通流分布以及城市交通网络的宏观通行能力。从而为城市交通规划理论提供了一个全新的方法。     

自动识别环境下车辆的出行矩阵估计新方法

鉴于以视频牌照识别系统为代表的车辆自动识别(automatic vehicle identification,AVI)技术在我国逐步应用的现实,提出了利用AVI检测信息估计高精度车辆起讫点矩阵(OD- matrix)的新方法.该方法首先将检测的车辆信息分为4类(起讫点已知、起点或终点及部分路径已知、仅知起点或终点、仅知部分路径),然后利用第1类信息根据AVI检测误差直接扩样更新基础OD矩阵;利用第2,3,4类信息,参照粒子滤波算法思想,基于贝叶斯估计理论修正更新路段-路径流量关系,进而用蒙特卡罗随机过程确定可能路径以及OD;最后根据AVI获得的路径流量信息反向验算校正OD.根据上海市目前视频牌照识别系统的应用现状,选择以南北高架快速路为研究对象,根据牌照识别系统检测的动态车辆信息,对布设9个视频检测器的南北高架沿线17个出入口的OD进行了估计应用.结果表明,在路网仿真模型误差≤15％、AVI设施覆盖率为27.2％以及检测误差在10％的前提下,运用本方法,OD估计的总体平均相对误差仅为11.09％.该方法能充分利用AVI检测的个体车辆不完整路径信息,且计算效率高,可满足实际动态交通管理的需求.     

路段多车型混合车流通行能力

利用概率论方法,通过对由多种车型构成的混合车流不同跟驰序列,不同组合概率的研究,得到了跟驰车头时距路段多车型混合车流通行能力模型.基于经典车头间距模型,通过对混合车流不同跟驰序列下最小车头间距的研究,得到了多车型混合车流的组合车头间距,进而得到了跟驰车头间距路段多车型混合车流通行能力模型.推广了由大、小2种车型构成的混合车流的通行能力模型.研究表明,路段多车型混合车流通行能力不仅与反应时间、车辆速度、车辆长度、制动性能等有关,还与混合车流的车辆组成状况及跟驰序列相关.最后实例分析了不同小型车混入率情况下路段通行能力的变化状况.     

北京市次干道上车道被占用对通行能力的影响

为研究交通事故对次干道上车道的横断面通行能力的影响程度,考虑到车流量未达到饱和时对单位通行量的影响,在对各国通行能力标准进行比较分析的基础上,引入通过率。综合加权单位通行量和每分钟通过率这两个指标,得到车道实际通行能力的综合评价模型。在此基础上,建立了车辆排队长度的计算模型。通过理论值与实际值的对比分析,证明了该模型的准确性。     

混合车流下单车道道路通行能力分析

以跟驰理论为基础,通过对由大、小两种车型构成的混合车流不同跟驰序列、不同组合概率的研究,得出了跟驰车头时距单车道路段多车型混合车流通行能力模型。研究表明,单车道路段多车型混合车流通行能力不仅与反应时间、车辆长度、车辆速度、制动性能有关,还与混合车流的车辆组成状况及跟驰序列有关,最后分析了各影响参数之间的关系。     

考虑非机动车流影响的微循环路网组织优化

为提高道路网通行能力,缓解干道拥堵,提高支路利用率,研究了非机动车流对机动车流的影响,并构建了影响模型,对机动车流的路阻函数进行改进。使用改进后的路阻函数构建微循环路网单向交通组织双层规划模型。上层模型以路网交通效率最大,干道平均饱和度最小和微循环支路平均饱和度最小为目标; 下层模型是基于用户平衡分配的交通流分配模型。采用遗传算法对模型进行求解。最后以北京市西三旗地区某微循环系统为例进行算例分析。研究结果表明:实施单向交通能够有效降低干道饱和度,提升支路利用率,平衡道路资源使用。在不考虑非机动车流影响时,进行单向交通组织的路段为9条,考虑单向交通影响时,进行单向交通组织的路段为4条,仅有两条路段重合,两种情况路网组织方案差异明显,所以应在实际路网优化时考虑非机动车流的影响。可见,考虑非机动车影响的微循环路网组织优化模型能够为实际单向交通组织提供理论支持。     

基于IC卡数据估计交通小区的公交OD算法

公交客流OD是公交线网优化、评估的基础数据;也是公交运营管理不可或缺的重要信息,而公交站点OD是区域公交OD客流的基本单元。在分析利用IC卡数据挖掘公交站点OD客流原理的基础上,梳理公交站点OD推算小区OD的影响因素,引入公交站点至小区之间的距离权重系数以及地块用地分配权重系数,构建了公交站点OD推算交通小区OD的模型算法;并对比分析不同参数构建模型的优劣。同时,以广州市为例进行实证研究,算例表明了模型的可行性和算法的有效性。     

非机动车交叉路口左转分析

文章分析了十字交叉路口左转非机动车流和机动车流的交通冲突。为解决这个问题，文章借鉴国内外交通冲突技术（TCT）的理论研究成果，提出非机动车左转方法，建立冲突模型，在理论上证明了“二次转弯”能够减少交通冲突、提高交叉路口安全的科学性，对于交叉路口设计和改造具有较强的指导意义。