多车型高速公路连续平衡网络设计问题的双层规划模型

利用双层规划理论建立了多车型高速公路连续平衡网络设计问题的优化模型,将改扩建路段的位置、容量与收费费率的确定纳入一个决策过程,从而建立了高速公路改扩建项目的科学决策方法.上层规划中将路网管理者(政府)作为领导者,经营者的财务目标以及投资上限作为实现系统最优的约束条件;下层规划则在考虑了不同车型道路使用者路径选择的差异性...     

道路拥挤定价下的公交收费模型研究

为了在执行道路拥挤定价政策的前提下制定公共交通的收费标准，提出可行的定价模型，根据交通行为科学的有关理论和方法，采用了两层规划技术建立了道路拥挤定价下的公交收费模型，上层规划为交通系统优化，下层规划为拥挤定价下的路网随机平衡问题。以广州市为研究对象，计算了拥挤定价下广州市公交线网的最优价格体系。研究结果表明：所提出的模型能够描述出行者和交通管理部门分别在出行和交通管理中的决策行为，较好地解释了用户平衡、路段路径流量和阻抗、交通需求、拥挤费、公交票价、出行成本等相互之间的逻辑关系。     

基于路网拥挤度的交通拥挤收费费率研究

针对交通拥挤路段收费费率的问题,建立了交通拥挤收费的双层规划模型,上层模型为最小化交通路网的拥挤度,下层模型为固定需求的用户平衡。在下层模型中广义出行成本函数考虑了出行时间、油耗和费率。并采用遗传算法进行求解。通过算例分析,得出结论:当广义出行成本函数考虑了油耗的因素时,要使路网的流量达到系统平衡状态,路段收费的费率是不相同的;合理的收费费率能获得最小的路网拥挤度,路网的拥挤度和用户总出行时间并不能同时达到最优。     

公路网分车型收费费率优化算法研究

结合山东省公路网联网收费的实际情况,建立了山东省公路网收费费率的双层规划模型,以描述路网管理者、收费道路经营者和车辆用户三者在费率决策中的博弈关系。采用弹性需求模式下的收费费率双层规划模型,选取山东省联网收费的一个路网,利用模拟退火和遗传算法的混合算法,对模型进行了应用和分析。验证结果表明,利用这种收费道路费率优化算法,不仅可以保证道路经营者能实现财务目标,而且能有效地均衡路网交通流量。     

基于累积前景理论的多目标广义路网设计模型

根据随机路网环境下出行者有限理性的路径选择行为,组合能力扩展与拥挤收费2种方案,提出了基于累积前景理论的多目标广义路网设计双层规划模型。该模型上层模型以最小化系统出行时间预算和最大化系统出行前景为目标,下层模型为基于累积前景理论的用户均衡模型。推导了需求服从对数正态分布且路段通行能力服从贝塔分布条件下的前景值计算公式,建立了用等价变分不等式表示的均衡模型,设计了改进型非支配排序遗传算法求解模型。研究结果表明:出行者择路行为的风险偏好与风险认知会显著影响网络设计结果,忽视出行者择路行为的有限理性可能会产生次优甚至错误的网络设计方案。     

城市道路交通网络系统容量评估模型

以出行者出行行为选择为基础,以最大化网络容量为目标,建立了城市道路交通网络容量双层规划评估模型。其中下层引入停车路段（搜索停车设施所行驶的路段）和步行路段,把停车设施转化为道路路段,以出行分布、方式分担和均衡配流组合模型来反映出行者出行目的地、出行方式服从多项式Logit和出行路径服从用户均衡原则的出行选择行为;上层以网络储备容量最大化为目标,考虑网络的路段通行能力、外部环境以及服务水平要求等约束条件下的最大流量问题。最后给出了相应的启发式求解算法。研究结果表明：该模型和算法有效且易于操作。     

京雄高速公路费率动态调控研究

为了提高京雄高速公路通行效率，以小客车为研究对象，以交通经济学、博弈等理论为基础构建了有关其费率、交通量的函数模型，采用SP和RP相结合方法，对北京、雄安周边区域路网的交通量、出行成本、出行时间等进行调研，借助非集计模型，构建了有关京雄高速公路路径选择模型并对其精度进行了验证，结合实际调研数据，分析京雄高速公路在动态费率下不同时段经济效益，得到京雄高速公路收益时域图，在考虑社会效益以及出行者自身效用最大化的基础上，确定了京雄高速公路各时段的最佳费率值。高速公路费率会通过影响人的出行路径选择进而影响道路交通状况及其效益，动态费率调控可以提高效益。     

多车型高速公路离散平衡网络设计的双层规划模型

为了建立高速公路新建路段的科学决策方法,将新建路段的位置、容量与收费费率的确定纳入一个决策过程,利用双层规划理论建立多车型高速公路离散平衡网络设计问题的优化模型.上层规划中将路网管理者(政府)作为绝对领导者,经营者的财务目标以及投资上限作为实现系统最优的约束条件.下层规划采用文中提出的多车型多准则用户均衡模型,考虑了不同车型道路使用者路径选择行为的差异性,从而更准确地描述了路网中的流量分布形态.最后以一个算例对模型的效果进行了验证说明.结果表明:应用该模型可同时优化出新建路段的位置、容量以及各路段的分车型收费费率.     

基于车辆排放水平的差异化公路通行费率的分析

实施基于车辆排放水平的差异化通行费率是优化收费公路费率形成机制、提高高速路网整体效能的重要手段,有助于引导车辆清洁化、推进绿色出行。研究首先介绍我国收费公路通行费制定的内部和外部影响因素和成本定价法、公路使用者效益定价法、负担水平法等收费公路常用定价方法,并对现行政策和方法进行评价,现行收费公路通行费率制定方法较好地支撑了我国收费公路的有效运行,但对于环境保护因素的影响考虑不足。然后分析了基于车辆排放水平的差异化通行费率制定的理论基础和法律依据,主要包括负外部效应理论、管制经济学理论,环境保护法和大气污染防治法,借鉴了瑞士、奥地利、德国和捷克等国家的经验做法。研究提出基于车辆排放水平调整收费公路通行费率的思路和推进策略,将车辆排放水平作为收费公路通行费率制定的影响因素之一,基于多排放多缴费、少排放少缴费的原则,在原高速公路通行费的基础上,加收或减征空气污染费。通行费率标准制定依据车辆排放满足的标准将车辆按照排放水平分为6类,对各类车辆执行不同的空气污染费率和基础设施费率。费率标准采用浮动费率,随着时间的推移,费率标准发生变化。并提出将基于车辆排放水平的差异化通行费率制定纳入《收费公路管理条例》修订,以及分阶段实施的政策建议。     

基于多智能体博弈的路径选择策略仿真研究

系统最优与用户最优代表了交通分配中路网管理者与出行者两种不同的利益出发点。在综合考虑两者在路径选择过程中动态交互特点的基础上,引入博弈论的思想协调两者的利益冲突,建立了路网系统管理者与出行者之间的路径选择博弈模型。为验证模型的有效性,结合多智能体技术进行了相应的仿真实验,并利用多智能体仿真软件Starlogo进行模拟。通过对无信息无博弈（随机）出行、用户最优出行、有信息有博弈出行以及系统最优出行等4种不同仿真方案的比较分析,验证了系统与出行个体之间协调的博弈模型性能满足了驾驶员出行需求,提高了路网整体效率,为建立实用的诱导策略提供了参考。     

基于粒子群算法城市道路网络容量最优设置研究

从对道路使用者(出行者)与政府追求不同的目标分析入手,建立上层为交通网络系统社会效益最优化,下层为弹性需求的交通均衡分配的双层规划模型,采用改进粒子群算法求解,研究城市交通网络最佳设置问题。通过实例计算证明其可行性。     

基于进化博弈的城市中心区交通拥堵收费分析

交通拥堵收费是解决道路拥堵问题的有效措施。假设使用小汽车到达拥挤收费区域边界的出行者可通过2种方式到达拥挤收费中心区：小汽车直达及停车换乘公共交通（P＆R）。对于出行者甲（对小汽车出行需求偏刚性）、乙（对小汽车出行需求偏弹性）,采用进化博弈的方法,建立效益矩阵,分析在不同政府定价条件下两者出行方式选择行为的演化模型。结果表明,政府交通拥堵收费对出行者出行方式选择行为的演化起着重要作用,不同的定价区间会使得出行方式向不同的稳定状态演变。分析各种定价区间下出行者出行方式选择行为。     

放松规制下的出租车服务定价博弈模型

依据出租车行业规制特征,探讨了出租车行业在放松规制条件下的定价博弈模型.通过对政府与出租车公司之间的博弈关系分析,建立了斯坦克尔伯格双层规划模型.在出租车价格规制双层规划模型中,上层规划目标是社会福利最大化,下层规划目标是出租车公司利益最大化.模型考虑了出租车运营的实载里程.考虑双层规划模型求解的复杂性,使用遗传算法求解了放松规制后的规制价格上限值,然后结合案例,对放松规制定价博弈模型进行了研究.计算结果表明:该模型能够有效反映定价过程,模型与算法是有效的.最后考虑时间因素,建立了动态规制定价博弈模型.     

基于前景理论—影响力混合模型的路径决策研究

传统的出行路径决策研究多集中于"事前"研究,即出行者在出行前通过综合考虑道路网络所有的信息,在纯理性的基础上确定出本次出行所选择的最佳出行路径,这与实际出行者出行路径选择有较大的不同。通过引入有限理性和节点作用力的观点,建立了基于交叉口节点决策的前景理论—影响力混合路径决策模型。通过设置仿真实验,验证了本模型相比期望效用理论和单纯的前景理论更加符合实际出行者实际路径决策,弥补了传统路径选择研究的不足。     

观测路径出行时间下随机网络交通需求估计

道路网络起讫点（OD）需求是城市决策长期交通规划和短期交通管理中的基础参数,准确的交通需求更是实施交通拥堵控制、限行限速、路径诱导等措施的先决条件。综合运用观测的轨迹已知和未知路径出行时间,建立随机网络交通需求估计双层规划模型。上层广义最小二乘模型最小化历史交通需求与待估交通需求、观测路径出行时间与待估路径出行时间之间的偏差,约束为交通需求、路段流量、路段出行时间与路径出行时间之间的传播关系,通过高斯混合模型（GMM）对其中轨迹未知的观测出行时间依概率聚类。下层为随机网络交通出行均衡模型,分别运用出行时间预算和随机用户均衡处理路网不确定性和出行者感知误差。上、下层之间通过交通需求和OD-路段关联比例进行信息传递。设计迭代算法框架求解双层规划模型,迭代算法包含求解上层模型的最速下降法、求解下层模型的相继平均算法和求解GMM模型的最大期望（EM）算法。通过算例表明轨迹未知的路径出行信息的加入在提升需求估计精度的同时也增大了估计值的方差;设计的迭代算法能够稳定收敛到10^-5的精度;GMM软聚类方法估计的交通需求显著优于硬聚类方法估计的需求值;交通需求值对观测路径出行时间的扰动更加敏感。研究考虑出行者风险态度,通过轨迹信息的重新构建揭示城市交通需求演化规律。     

基于双层规划模型的地下综合管廊PPP项目入廊定价研究

为解决地下综合管廊项目PPP模式运作过程中存在的入廊定价难的突出问题,首先,基于现阶段入廊价格管制的需要以及各参与方在入廊定价决策过程中的主从递阶结构特点,决定利用双层规划模型研究PPP模式下地下综合管廊项目的入廊定价问题,将政府方作为定价决策的上层,社会资本方和管线单位作为决策的下层,建立政府、社会资本方与管线单位分别以社会福利最大化、预期收益最大化和保留效用最大化为目标的双层规划模型,以期求解得到令三方满意的入廊费、日常维护费与补贴额度。然后,以延安市地下综合管廊PPP项目为例,检验模型与求解方法的可行性。最后,基于研究结论提出加强顶层设计、强化价格监管、建立动态调价机制的合理化建议。     

基于CPT-UE模型的城市道路施工顺序优化

合理的城市道路施工顺序对缓解施工期间的道路拥堵有着积极的作用。现有对城市道路施工顺序优化问题的研究主要集中在短时施工范畴,并且多数研究者主要利用交通仿真软件来计算因施工造成的交通延误,这些研究手段并不适用我国目前出现的大量长期施工现象。而现有对长期施工顺序优化的研究在适用性及精确性等方面还有一定的不足,对于所研究的施工问题也要求施工区的施工周期是月的整数倍,显然与实际有一定的差别。鉴于此,针对长期施工问题提出了一个城市道路施工顺序优化的双层规划模型。其中上层规划模型以路网上施工引起的总交通阻抗增加量最小为目标,下层规划模型以网络上的出行者都试图选择累积前景值最大的路径出行为目标。随后利用遗传算法对该双层规划模型进行求解,最后通过算例对出行者的心理参考点、网络上的施工队数量等影响最优施工顺序变化的因素进行了分析。研究发现,不同的参考点取值对整个网络总旅行时间增加量的影响不大,但对出行者在出行时的主观认知有着重要的影响;增加施工队的数量可以在一定程度上缩短总施工周期,但可能会增加网络的出行总成本,因此,在实际中存在一个最优的施工顺序,可以最小化施工对交通造成的不利影响。     

区域物流线路网络双层规划研究

研究政府和运输企业、物流企业博弈情况下物流线路网络容量最优设置问题。运用系统分析和博弈理论,通过对政府从宏观角度进行物流线路网络规划、建设与管理,运输与物流企业从企业微观角度进行物流线路优化调度的目标与博弈过程研究,建立上层政府追求系统广义物流费用最小化,下层企业追求自身企业费用最小化均衡配流的两级Stackelberg模型,具体优化采用基于ANN的优化计算、非线性规划灵敏度分析和多目标决策置换率相结合的综合仿真,例子仿真计算显示采用双层规划进行物流线路容量最优设置思想方法的正确性与可行性。     

公交专用道优化设计的双层规划模型

为了实现公交专用道科学规划与布局,对城市公交专用道的优化设计问题进行了研究。考虑专用道的规划布局对出行者出行路径选择行为的影响,将该问题抽象成一个双层规划模型进行研究。上层模型以路网系统效益最优为目标进行公交专用道的优化布局;下层模型针对小汽车和公交客流分别建模,在优化后的路网上进行相应的客流分配,其分配结果又会影响专用道的优化设计。然后采用遗传算法对该双层模型求解,并给出了具体求解流程图。最后利用北京市部分区域路网对该方法进行应用。研究结果表明:建立的公交专用道双层优化模型能够在保证交通系统利益最大时实现专用道的优化布局。     

基于累积前景理论的拥挤阈值计算模型

信息诱导是缓解交通拥挤的有效途径,为了描述道路拥挤程度对出行者路径选择决策的影响机理,基于累积前景理论分析了出行者的出行决策过程,分析了出行者拥挤认知模式以及不同出行方式的拥挤信息需求。解析了拥挤阈值的概念,将行程时间作为累积前景理论决策指标建立了拥挤阈值的计算模型,以1个简单路网进行算例分析,模拟驾驶员的拥挤认知及出行活动决策。算例结果揭示了拥挤阈值对路径选择决策行为的影响,同时验证了拥挤阈值是出行者在决策过程中的决策变化分界点。出行时间在拥挤阈值内出行者不改变出行路径;出行时间超过拥挤阈值,出行者将改变出行路径。