路网最优费率的双层规划模型及算法

为寻求系统、科学的路网最优费率测算方法,提出用双层规划模型描述路网管理者、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,其中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模型,设计了遗传-模拟退火混合优化的求解算法。计算发现路网收费收入目标的高低将直接影响测算所得费率的高低,进而影响各车型OD出行量,且时间价值低的车型用户比时间价值高的车型用户受费率变化的影响要更为显著,表明双层模型在费率决策过程中能兼顾相关各方的利益,建模时考虑车型分类能更合理地反映现实情况;与遗传算法、模拟退火算法相比,遗传-模拟退火算法计算结果最优。     

基于Visum的路网容量计算理论研究

道路网容量问题是交通规划中的基本问题之一,大量学者对该问题进行过研究,其中与交通分配结合起来的交通模拟分配法计算路网容量的模型在实际规划中被广泛应用。将运筹学中图论的理论与传统交通分配方法相结合,提出通过建立路网辅助图的方法计算路网容量。在研究方法中,利用交通规划软件PTV的Visum,对北京中关村地区OD实际交通量分配的结果,运用路网辅助图的方法计算出该地区路网的容量。然后,通过改建该地区的路网结构,对新的路网结构进行新OD实际交通量分配,计算新的路网结构中的路网容量。最后对两次路网容量的计算结果进行分析比较,得出改建后路网是否增容的结论。     

基于AFC数据的城轨路网客流OD在线动态估计

路网实时客流状态是城市轨道交通日常运营组织科学决策的主要依据,而精准地在线估计客流OD是前提条件.本文分析了准实时AFC数据接入条件下客流OD在线动态估计问题及其特点,提出了将机器学习与递归贝叶斯相结合的客流OD动态估计方法;构建了基于LSTM的客流OD状态转移模型,以及LSTM模型嵌入下的客流OD递归贝叶斯估计模型;针对客流OD状态变化的非线性、不确定性特点,提出基于粒子滤波算法求解客流OD递归贝叶斯估计问题.面向LSTM模型嵌入所形成的客流OD状态转移三阶马尔科夫过程,对一般的粒子滤波算法进行高阶扩展,研究了算法的实现.最后用实例对本文提出的方法进行了验证.     

绕城高速承载力的分析方法

为科学定量地分析绕城高速的容量水平,本文提出了一种简易的绕城高速的承载能力分析方法。该方法考虑了绕城高速的几何拓扑特点以及出行者路径选择特性,将路网备用能力分析的双层规划模型简化为线性规划模型,从而在给定的需求结构下,能迅速求解出满足路段通行能力及服务水平约束的绕城高速能容纳的最大交通量。江苏省徐州绕城高速承载力分析的实例应用表明,该方法不仅继承了备用能力模型的优点,即能考虑实际的交通需求结构、路网布局以及出行者的择路行为对路网容量的影响,而且简单、方便,便于实际应用。     

考虑容忍度下城市交通路网排放污染建模及分析

为了更好地从宏观角度研究交通路网污染状态,提出一种考虑容忍度的城市道路网络排放污染状况分析的方法。利用交通网络静态平衡以及容忍度概念构建一个双层数学规划模型,模型的下层为在已知OD(起讫)交通需求情况下路网各路段的静态交通分配,上层包含污染容忍基准及污染指数,其中这个指数反映了此条件下该道路网络的污染状态。同时,数值实例利用模型从环境角度分析了关键路段在交通网络中的重要性,证实了模型的实用性。研究结果表明,在有限的交通信息情况下模型能够对路网污染状态进行有效估测。     

考虑路段流量不确定性的OD矩阵反推算法

现有OD矩阵反推技术大都将路段流量确定为稳定不变的,导致反推精度不高。为了解决这一问题,以交通网络平衡和双层规划模型为理论基础,选取路段流量与实测流量之间的偏差平方和最小作为目标函数,删除OD矩阵的判别误差函数,将双层规划模型简化为单层规划,从而减少了计算量。以云南省某城市中心城区路网作为实际算例,采取用户平衡分配模型进行验证。结果表明,分配得到的路段流量与实测流量的相对误差都在12％以内,证明该方法与已有研究中以网络行驶时间最小作为目标函数的反推模型相比,精度更高。     

基于路网承载力的停车配建指标

城市规划设计部门多采用类比法制定停车配建指标,虽然可操作性强,但是较为主观。为优化停车配建指标制定方法,基于城市交通模型的规划年路网及OD,推算小区在过境OD下的剩余路网承载力;通过对多个小区进行有无小区分析法,以不同业态建筑产生的机动车交通需求不大于剩余路网承载力为约束条件,建立多个停车配建指标约束方程;同时以停车配建基本供应量最大化建立目标函数,进而求解出合理的停车配建指标。以中山市翠亨新区中央商务区为例,建立停车配建指标计算模型,验证了模型方法的可操作性。结果表明,基于城市路网宏观模型,以路网承载力反推的停车配建指标,既适应城市交通发展战略,也可在一定程度上缓解由停车造成的交通拥堵。     

基于部分随机用户平衡的可靠性网络设计

为减少交通事故导致的路网性能不确定性,基于部分随机用户平衡描述交通事故影响下的路网状态,建立了可靠性网络设计问题的双层规划模型.上层模型将期望总行程时间作为路网可靠性指标,并将其与投资费用的加权和作为优化目标;下层模型综合考虑出行者信息的不完备以及交通事故影响的局部性,扩展了部分用户平衡模型,描述交通事故发生时的交通流模式.用基于蒙特卡洛模拟的遗传算法求解模型.算例表明:与已有确定性网络设计方法相比,本文方案鲁棒性更好,在需求水平为100、150和200辆/h时,社会成本平均增加了18%,社会成本的增加率随交通需求的增加而减少.     

基于特定OD分布意义上的路网容量分析方法

从系统最优的角度出发,将路网看作非线性的、随机开放的、多起迄点的复杂系统,给出在特定的交通需求分布以及适当的路网拥挤标准下路网容量的最优算法.提出了在交通小区的土地利用情况相对比较稳定、已知预测交通量生成特定OD矩阵分布的情况下,通过对道路设置不同迂回率标准来确定路网合适容量的方法.     

基于路段走行时间可靠性的路网容量可靠性

为了减少了计算工作量，基于路网容量可靠性概念的分析，构造了基于路段走行时间可靠性的路网容量可靠性双层规划模型，根据模型中反映的路径选择行为为用户平衡的特点，用灵敏度分析法求解路网容量可靠性模型，并给出了1个简单的算例．算例结果表明，该模型能够用于评估随机环境下的路网性能，并为路网性能的改善提供依据。     

不确定信息下应急救援路径选择模型

迅速有效的震后交通疏散及道路管制措施对降低地震损失具有重要意义.通过定义路网疏散连通度和安全行驶路线,对不确定信息条件下救援疏散和路径选择问题进行描述.将避难点分配、路径规划、车辆容量,以及不确定通行能力作为该问题约束条件,确立了以公交疏散问题为基础的应急救援车辆路径选择模型.考虑到模型仿真的局限性,转化为相同发车间隔下的公交均衡调度问题进行求解.以唐山抽象路网和人口分布为基础进行仿真实验分析,结果表明:不确定信息条件下选择安全救援路径,当救援车辆途中遇阻时,只需调整交叉口转向策略即可顺利通行,保证了救援调度工作的稳定.     

城市OD区间道路总容量的模型研究

定义了城市OD间路网总容量,根据交通流平衡分配原理,以路径走行时间与路径上交通流量之间的关系为基础,建立了利用路段观测交通量和OD区路径走行时间推算城市OD间道路网容量的数学模型。证明了该模型存在唯一的解,通过算例对该模型进行了验证,表明模型能逼近实际。     

鲁棒交通网络设计方法

为了更好地指导交通规划实践、提高规划方案应对风险的能力,在分析交通需求预测不确定性的基础上引入鲁棒设计概念,阐述了交通需求预测与鲁棒规划方案的关系.采用随机需求假定,以随机规划理论和均值-方差模型为基础,建立OD需求不确定的鲁棒交通网络设计模型;以蒙特卡洛模拟和遗传算法为工具,设计求解随机双层组合优化问题的实用算法.最...     

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路网容量可靠性是评价路网综合性能的重要指标之一,已越来越受到路网规划者和交通管理者的重视,而现有评价方法大多在确定路网最大容量过程中并没有综合考虑服务水平的约束。本文为在路网容量可靠性评价中更好地体现出行者及管理者对服务水平的要求,新建了基于服务水平约束的路网容量可靠性双层规划模型,以行程时间增量系数和饱和度系数为约束构建上层规划,结合用户路径选择行为的特点,选用SUE(随机用户平衡)分配模型作为下层规划。采用遗传算法和Monte Carlo 仿真相结合的方法求解容量可靠性模型。并给出了算例.计算结果表明,该模型能够较好地体现不同服务水平要求下的路网容量可靠性,并为城市路网规划、管理及路网性能的改善提供依据。     

路段容量随机下降路网的行程时间可靠性

基于均匀分布的路段容量,分析了退化路网中路段行程时间的随机变动,构建了概率用户均衡交通分配模型,证明了等价数学规划模型解的等价性,设计了模型求解算法.在此基础上,建立了路段、路径及OD对行程时间可靠性计算模型.最后,在一简单网络上进行了计算分析.     

城市单向交通规划方案的能效判别法

单向交通组织规划改变了车流原有的运行状态,使得路网中各路段的交通流量和行车速度发生变化,车流在规划区域的能源消耗和废气的排放也要发生相应的变化．在已知规划区域节点0D的条件下,假定影响车辆排放因子的其他因素不改变,通过交通仿真获得单向交通规划方案的各路段的交通流量和运行车速,利用能源消耗模型和车辆排放模型,计算出单向交通和双向交通组织状况下的能源消耗和废气排放量,再运用比值法建立了单向交通规划方案的能效判别模型,对单向交通规划方案的能效进行判别．     

考虑回路因素的电动汽车最短路问题研究

电动汽车保有量迅速增长，但仍存在里程焦虑、充电设施缺乏等问题，导致驾驶员有时必须绕路才能给电动汽车充电. 基于电动汽车在长途出行过程中绕路充电产生的回路现象，对电动汽车最短路径问题进行深入探索. 对路网进行重构，考虑驾驶员在不同充电速度和排队情况下的充电站选择行为，构造寻求电动汽车最短路径的混合整数规划模型，使用成熟的商业规划软件求解. 为提高大型路网下的模型求解速度，基于动态规划的思想提出一种改进的标签设置算法，高效求解路网中存在回路时的电动汽车最短路径问题. 通过算例验证所提模型和算法的合理性及高效性.     

城市路网可靠性计算方法

为客观反映城市路网可靠性,在分析城市路网结构和功能的基础上,运用层次分析法,将OD路网划分为主通路和连接路段,分析了主通路可靠性影响因素及计算方法,引入OD对连通度对主通路可靠性进行修正,推导了整个路网可靠性计算公式。而且研究了主通路上节点个数对路网可靠性的影响,讨论了在不同交通状况下改善路网可靠性的方法。分析结果表明:主道路间未取得有效连通时,OD路网的可靠度为0.62,在保证主道路持续性不受影响的前提下,对主道路进行有效连通,路网可靠度提高为0.70。这反映了路网可靠度不仅依赖于主通路持续性和有效性,还取决于主道路间的连通性,将路网划分为主通路和连接路段对OD路网进行可靠性分析是合理的。     

基于路网承载力分析的用地布局研究

引入路网承载力概念,用来衡量一个地区土地资源可开发的强度。以路网最大服务交通量为目标,建立路网承载力的双层优化模型,推算出各小区的最大交通生成量,并校核不同用地布局对应的交通生成量,寻求最佳方案以使规划区建成后路网能以一定的服务水平运行。最后,以郑州市碧沙岗、河医片区的土地利用规划为例,利用OD反推技术简化双层优化模型的求解复杂性,验证了模型方法的有效性,对城市规划工作具有实际的引导作用。     

城市道路网双层规划模型及其应用

分析了城市道路网规划的目标以及现有规划模型在应用时存在的不足之处.采用双层规划模型构建了城市路网规划模型.用迭代算法对该模型求解.以兰州市为例,结合城区实际交通状况和交通需求,采用该模型及算法进行路网规划,获得了兰州市道路网规划方案.在该方案中从快速路至支路初步形成了“金字塔”形分布.