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.     

考虑时间维的城市公交专用道布局优化模型

针对一定规划时段内的城市公交专用道布局方案及时序安排,从公交专用道布设规划与建设实践以及路网需求的动态变化入手,利用网络优化方法提出了考虑时间维的公交专用道网络布局双层优化模型.该模型的上层模型是以最大化路网消费者剩余为目标的公交专用道网络布局设计决策,下层模型是以最小广义出行成本为目标的小汽车和公交车客流分配模型,并用遗传算法求解.文中还通过算例分析验证了该双层优化模型的有效性与实用性,以及考虑时间维的专用道网络布局方案相较于单一分阶段公交专用道布局方案的优越性.结果表明,文中建立的模型能够同时优化公交专用道的布局方案及建设时序.     

连续型公交专用道网络布局优化模型

针对以往离散公交专用道网络布局的局限性,从公交专用道布设的现实条件、规划与建设实践入手,利用网络优化方法提出了面向公交走廊的连续公交专用道网络布局双层优化模型.该模型的上层模型是以最小化路网用户总出行时间为目标的连续公交专用道网络布局设计决策,下层模型是以最小广义出行成本为目标的小汽车和公交车客流分配模型,并应用遗传算法(genetic algorithm,GA)求解该模型.通过算例验证了该双层优化模型有效性与实用性,以及连续型专用道网络布局方案相较与离散型方案的优越性.     

路网下的收费道路分车型费率优化双层规划模型

本文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,上层规划表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预测路网下的交通流量,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,文中介绍了利用遗传模拟退火混合算法对模型进行求解的步骤,最后以一个算例对模型的效果以及考虑道路使用者差异的必要性进行了验证说明。     

列车通信网络设计问题中的双层规划模型

列车通信网络的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构优化问题关系到列车控制系统及安全监测系统的性能和经济效益。对列车通信网络的设计问题进行建模,通过双层规划的思想,将列车通信网络的可靠性、建造费用与通信效率纳入统一的决策过程,从而建立科学的列车通信网络最优性能模型。上层规划以最低建造成本为目标,约束条件为网络可靠性;下层规划以最大通信效率为目标,约束条件为建造费用和网络物理拓扑。最后利用一种基于遗传算法和Floyd算法的混合求解过程对列车通信网络综合规划模型进行求解,得到满足网络稳定性要求下的最小费用设计方案及该方案下的最优效率通信方式。通过对实例结果的分析表明,文中提出的模型是切实有效的。     

突发事件下旅客列车行车组织双层规划模型

针对突发事件条件下行车组织所具有的结构复杂、涉及对象多样、运营环境动态变化等特点,建立了列车开行方案与运行计划调整的双层规划模型.上层对列车迂回、列车重联、列车停运等调度策略进行优化,以充分利用路网能力,完成旅客输送过程.在给定上层调度方案后,下层采取改变列车区间运行时间、列车停站时间和列车越行方式等策略,以尽量减少列车晚点的情况和被严重影响的列车数量,恢复按图行车.下层为上层提供调整后的运行时刻表,实现双层迭代整体优化.以京沪高速及相关铁路进行实例分析,实现了在不同突发事件影响范围和限速条件下双层规划模型的迭代过程.实验结果证明,借助双层规划模型可充分利用路网能力,减少突发事件造成的不利影响.     

基于出行链的城际铁路站点选址双层目标模型

为解决因站点布局不合理导致投资成本高、旅客出行不便、客流吸引效果差的城际铁路选址问题,以出行链为基础,根据城市路网形态细化出行广义费用,弥补了既往研究中忽略或简化市内出行广义费用的不足.运用Logit模型,计算出行链中不同交通方式组合的分担率.分别以城际铁路运营收入最大为上层目标,在出行链中旅客广义费用之和最小为下层目标,建立城际铁路站点选址双层目标模型,利用改进离散粒子群算法进行求解.以广珠城际线为例,对模型及算法进行应用,并分析相关参数的敏感性,结果表明:模型的Pareto最优解体现了实现双层目标的矛盾关系,以此为基础结合不同设站需求实现两者的均衡,模型可为城际铁路站点选址提供更合理的决策支持.     

随机均衡配流下的连续性交通网络设计

针对交通出行者的出行行为存在不同属性的实际情况,在网络设计双层规划理论的基础上,研究基于随机均衡配流的连续性交通网络设计问题.综合考虑路网可达性和随机用户均衡交通分配建立了双层规划模型,并在路网可达性中引入节点的重要度计算.下层规划采用拉格朗日乘子法求解,同时对上层规划设计粒子群优化算法,并借助Matlab编程计算.在实际算例中,选取道路饱和度对扩建后的交通网络进行效果验证.结果表明,文中模型具有一定的实用性,既可以提高交通网络中的道路利用率,又可以在一定程度上缓解交通网络中的拥堵问题,使网络中的平均饱和度降低28.4%.     

路网联网收费位置与费率组合优化模型与算法

对经济欠发达、交通流量小的地区公路网联网收费现状的调查表明,如果对所有可收费的路段都实施收费,可能出现某些收费路段经营处于亏损状况。因此,在决策路网最优收费费率的同时,还需对路网最佳收费位置进行选择。研究如何利用双层规划模型来测算公路网联网收费位置与费率组合优化的问题具有现实意义,上层以路网用户盈余最大化为目标,下层是弹性需求下的多车型随机用户均衡配流模型,双层模型很好地兼顾了相关各方的利益。基于模型求解的复杂性和困难性,文中采用遗传-模拟退火的求解算法,算例表明用多车型的双层规划模型测算收费位置与费率的组合优化是合理有效的。     

基于多目标的城市交通微循环系统优化模型研究

定义了交通微循环系统的概念,在此基础上分析了交通微循环功能特性,从分流干道交通、疏解交通拥堵、提供安全舒适出行的目标出发,构建了交通微循环多目标的双层规划模型,并运用多目标协同优化方法分析优化目标.上层模型在满足路段饱和度和最大改造能力的约束条件下,使交通微循环的可达性最高、投资费用最省、环境影响最小;下层模型采用动态均衡模型对交通流进行配流.并运用遗传算法对模型进行了求解.     

内河航道网络优化研究

针对内河水运发展结构不合理的问题,考虑货主和航运企业与航道网络规划者之间的博弈关系,构建了一个航道网络优化的双层规划模型,上层模型以航道网络优化方案的建设成本和运行成本之和最小为目标函数,下层模型采用用户均衡的航道网络配流模型,并运用遗传算法对模型求解。以山东省为例进行实证分析,选择3个评价指标对优化方案结果与原规划结果进行对比评价,结果表明,该航道网络优化的双层规划模型所得山东省航道网络优化方案比原方案更优越,提升了区域航道网络的运行效率,验证了模型的有效性。     

考虑汽车排放需求变化的多目标连续型交通网络设计

文章研究需求变化的多目标连续型交通网络设计问题的优化模型和算法,利用双层规划模型求解问题;上层以路网系统阻抗、路段总投资、汽车不同尾气排放量最小化作为优化目标,并受到原路段的通行能力约束,下层是基于需求变化下的用户平衡配流模型;使用非对称Nguyen-Dupuis网络,利用精英保留和随机遍历的选择遗传算法求解上层模型,采用基于路径的双梯度投影算法求解下层模型。设计相应算法程序对模型进行验证,通过算例测算综合需求排放分析和综合需求下多目标参数分析,结果表明模型有效、求解算法可行。     

考虑脆弱性的离散交通网络设计

针对交通网络中的脆弱单位进行优化是保证路网稳定运行的前提。为此,选择改进后能从多方面综合反映路网脆弱性的评价指标,分析了脆弱性指标和路段数、交通量之间的关系,并利用双层规划模型来描述考虑脆弱性的离散交通网络设计,其中上层模型以路网脆弱度最小化为优化目标,下层模型为用户均衡配流模型,通过设计遗传算法并结合Frank-Wolfe算法进行求解。算例结果表明,投资金额为300万元时,与以单一路段脆弱性为优化目标的方案相比,从路网整体角度出发提出的优化方案可将13条路段的脆弱度降低到理想值,而前者只有仅仅7条,并且此时该方案可将路网脆弱度降低38.5%,相比于前者多降低9.1%;分析还发现在起讫点(origin-destination, OD)需求越大的情况下,需投入更多的建设资金才能将路网脆弱度降低到理想值。     

基于交叉口多相位信号控制的路网容量

构建了一种用于描述交叉口多相位信号控制路网容量的双层规划模型.其中,下层模型是一个交叉口多相位信号控制路网用户均衡分配模型,用以求解给定信号配时参数和交通需求量下的路段均衡流量,该模型考虑了各相位下的信号延误.上层模型是一个非线性规划模型,模型以路网容量最大为目标,对信号配时参数和O-D需求量进行优化.双层规划模型采用基于灵敏度分析的BLABD算法求解,算法的主要思想是通过差商的方法估计路段均衡流量对设计变量的导数,从而将上层模型中未知路段流量函数展开为一个线性函数.算例分析结果显示,该算法能有效求解多相位信号控制路网容量问题,具有实用价值.     

基于可变车道优化的交通网络设计问题

针对"潮汐交通"问题所引起的道路资源利用不合理的现象,文章提出了考虑可变车道优化的交通网络设计问题,旨在通过合理的路段拓展和车道配置方案来提高交通网络的运行效率;构建了一个双层规划模型来描述提出的交通网络设计问题,上层问题以系统总阻抗与总投资额之和最小为目标,制定最优的道路拓展方案,并针对道路网络早晚高峰不同的OD需求水平,分时段对车道进行优化配置,下层模型采用了用户平衡(UE)配流模型来描述出行者在不同时段的路径选择行为;设计了人工蜂群算法来求解此双层规划模型。最后,采用数值算例验证了文中模型与算法的有效性。     

城市交通控制与诱导协同的双层规划模型

为了均衡城市交通流的时空分布,以定时控制与战略诱导协同为研究对象,提出了一种城市交通控制与诱导协同模型.首先,建立了双层规划模型,上层模型以交叉口车均延误最小为目标,嵌入不同相位模式的定义约束,以实现信号控制优化;下层模型为用户均衡模型,引入虚拟路段表示交叉口延误对交通流分配的影响.然后,提出了一种启发式迭代优化算法对双层规划模型进行求解,其中,上层模型应用遗传算法求解,下层模型应用迭代加权法求解.算例研究结果表明:该协同模型减少了路网中的总旅行时间,解决了交叉口车均延误时间较多的问题,可实现城市交通流的时空均衡分布.     

实货制下铁路枢纽货运站业务调整模型

根据实货制铁路货运的基本要求,对铁路枢纽货运站进行业务调整优化。首先,明确铁路决策部门与货运客户之间的主从决策关系,建立铁路枢纽内货运站业务调整双层规划模型。上层模型以最小化枢纽货物周转量和业务分散度为目标,下层模型以客户集运成本最小化为目标。接着通过构造上、下层决策变量间的反应函数,设计了求解模型的启发式算法。最后,采用算例对模型和算法进行可行性验证。结果显示,调整后货运站业务分散度降低72.5%,枢纽货物周转量降低40.2%,而客户运输费用只增加8.4%。     

弹性需求下拥挤道路收费优化模型与算法

研究了弹性需求下道路收费的优化问题。建立了双层规划模型。其中上层模型以最小化网络总的出行费用为目标。下层模型满足弹性需求下的平衡分配模型。提出了满足Wordrop平衡原则的模型以及求解算法,最后给出了算例。     

限速条件下考虑服务水平可靠性的连续均衡网络设计

针对仅仅依靠路段拓展来缓解交通拥堵的局限性和网络设计中引起服务水平的波动性问题,建立了一个在限速条件下满足服务水平可靠性的连续均衡网络设计双层规划模型。上层规划目标为最小化网络的总出行阻抗和投资预算之和,同时考虑服务水平可靠性约束;下层规划为考虑速度限制的用户均衡。针对建立的双层规划模型,设计了基于蒙特卡洛的遗传算法进行求解。数例计算表明,在满足一定的服务水平可靠性需求下,结合合理的限速策略,能够从系统和局部的角度保证交通系统性能和出行质量,提高网络交通运行效率。     

综合客运通道设计的双层规划模型及算法

描述了综合客运通道的网络结构,分析了通道内旅客出行的广义费用函数,将运输成本、安全性、舒适性等服务属性作为出行阻抗的度量因素,以添加新的旅客运输方式为手段来优化旅客运输网络,设计了综合客运通道离散型网络优化设计问题的双层规划模型,上层模型以网络容纳的OD需求量最大为目标,下层模型为用户平衡问题.采用分支定界法对模型进行求解,并通过算例证明了模型的有效性.根据结果比较各方案的单位投资额所引起的网络容纳OD需求增加量,进一步从投资效率角度解释了方案的优劣,分析表明,该模型和算法能够得到综合客运通道网络优化设计的最优投资方案,为建设决策部门提供定量的决策支持.