基于多目标的高速公路出入口决策双层规划模型研究

规划和布局高速公路出入口时,应从全局出发,充分考虑整个公路网系统的功能和要求,综合交通条件、自然条件及社会状况.本文在综合考虑城市行政等级、城市规模大小的基础上,建立了上层规划以高速公路出入口的用地和建设成本、改进交通网络的成本和区域内的出行成本最小为目标函数,下层规划以交通网络车辆弹性需求用户均衡配流的双层规划模型,通过优化算法,在备选的若干出入口能较好的实现多目标优化.     

基于两阶段启发式算法的公路网布局研究

为形成科学、合理的公路网布局方案,为公路网布局实践提供理论支撑,以节点重要度为基础,在一定的约束条件下,以满足节点间的运输需求为目的,以路网总旅行时间最小为目标构建混合整数规划模型.在此基础上,以路段重要度和运输需求为启发式条件,设计基于随机游走算法和模拟退火算法的两阶段启发式算法,对MATLAB生成的随机算例进行求解.计算结果表明,在算法迭代初期,节点重要度较大的节点优先被连通,伴随迭代次数的增加和一定的随机扰动,节点在实现全部连通的基础上以路网总旅行时间最小为目标进行优化,最终获得目标函数值最优的公路网布局方案.算例求解过程符合公路网规划实践规律,表明了该模型和算法的有效性,同时表明模拟退火算法对随机游走算法求得的初始解具有一定的优化效果.可以看出,两阶段启发式算法能在较短时间内求解NP-hard问题并获得相对满意的解,可为求解大规模网络优化问题提供一定的方法借鉴.     

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在传统的公路网路线布局优化模型的基础上,对节点重要度、路段重要度及网络重要度模型分别进行了改进. 改进模型综合考虑了节点的社会经济情况及路网交通需求在各节点之间的空间分布情况,将节点的客、货运输量作为确定节点重要度的重要指标,同时将节点之间的OD交换量、路段长度以及与两节点直接连通的节点个数作为确定路段重要度的变量,并将改进的重要度模型引入目标函数当中,建立一种适用于国家级干线公路网的组合优化模型,并运用遗传算法对所建立的组合优化模型进行求解. 基于东北地区高速公路网规划案例进行的仿真试验表明,该模型是可行的、有效的,可以为公路网规划提供一些借鉴和参考.     

县乡(村)公路网布局规划方法探讨

总体布局原则 布局通用原则 布局原则要立足于当地实际,因地制宜,区分各类节点,合理选择路线控制点,使之与综合运输通道布局协调,与国土规划相吻合,与生产力布局及社会经济和综合运输发展战略相适应.应充分发挥当地的交通区位优势,以保证路线的运输通道,政治、国防功能,同时考虑到整个路线布局的系统性和连续性.经济上发达的规划节点有相对较好的对外交通联系,地理上相近的规划节点有相对便捷的交通联系,选定规划指标要考虑公路建设资金的约束与公路网密度的制约,以总体可达性最优为目标.以北京市通州区为例,县乡(村)公路网将划分以下功能层次.     

双模式的交通拥挤收费模型研究

针对公交车和私家车辆两种交通模式,建立了交通拥挤收费的双层规划模型.在模型的阻抗函数计算中,考虑了两种模式之间相互影响及其车载能力的差异.以总体出行成本最小为目标建立上层模型、以用户最优的交通配流模型作为下层模型,出行模式的选择满足Logit模型.通过"对角化"算法直接搜索满足路径选择/模式选择的下层交通配流模型均衡解.通过步长加速和惩罚函数法对这个双层规划模型进行求解,最后给出了算例.     

公路网改扩建决策优化双层规划模型

针对公路网改扩建问题,在决策优化过程中,考虑了技术、资金、环境保护以及运营效率等因素。以路网系统的最小交通量为上层模型目标函数,以最小走行时间为下层模型目标函数,以路段服务水平、土地占用状况、建设投资等为约束条件,构建了公路网改扩建决策优化双层规划模型。采用遗传算法求解模型,并通过济青北线的实例数据进行实证分析。计算结果表明：济青北线济南一淄博段、淄博青州段、青州一潍坊段的扩建优化指数分别为2．15、4．09、3．54,新建优化指数分别为1．87、3．09、2．73,相同路段的扩建优化指数均高于新建优化指数,与实际相符。可见,模型有效。     

配送中心选址与车辆路径一体优化模型与算法

在配送系统中,配送中心选址问题与在此基础上的车辆路径问题相互影响.为了反映两者之间的相互关系,建立了配送系统优化的双层规划模型.模型上层为配送中心选址问题,下层为车辆路径优化问题.由上层模型给出初始配送中心选址方案;在此基础上由下层模型进行配送车辆路径优化;然后计算上层模型中的供应商到配送中心的运输费用,从而得到上层模型的目标函数;再对上层模型方案进行调整.设计了基于遗传算法与粒子群算法的求解方法.算例分析表明,与两者分别优化相比,双层规划模型可以降低配送系统的总成本,提高配送系统的整体效率.     

基于可靠性分析的区域灾害应急物流网络设计

为了设计能够最大限度地抵御自然灾害破坏并满足应急物资和抢险救援需求的物流网络,从系统可靠性角度出发,提出了区域路网应急连通可靠性的概念.运用双层规划方法构建了网络设计模型,上层模型为物流运行总时间最小和系统应急连通可靠性最大的双目标规划模型,下层模型为固定需求用户平衡配流模型.将双目标函数转化为单目标函数后求解上层模型,用改进模拟退火优化算法求解整个双层规划模型.结果表明:在相同投资约束下,上层模型中增加系统应急连通可靠性最大的目标函数后,网络最大关键度由821.55降至32.66,物流总代价降低了0.22％,物流运行时间不变.实际网络最优方案的设计应综合考虑物流效率与系统可靠性.     

经济圈公路网络布局优化模型研究

针对经济圈公路网络布局特点,建立一种基于遗传-模拟退火混合优化策略算法的经济圈公路网多目标双层布局优化模型,并采用MATLB开发了相应的算法程序进行求解,该算法尤其适合求解大规模网络优化问题.最后以长三角经济圈简化公路网络做实例验证分析,结果表明建立的模型和提出的解法效果良好,具有可行性.     

停车换乘设施布局优化研究

分析了全程私家车和停车换乘两种出行方式的出行效用,在此基础上建立了停车换乘设施布局的离散双层规划模型.其中上层规划的优化目标为总的社会福利最大,而以弹性需求下的停车-换乘组合用户平衡作为下层规划,并设计了求解该模型的遗传算法.算例分析表明,不同的布局方案会对出行者的出行选择行为和交通状况产生显著影响,停车换乘设施布局优化模型和算法能够更好地优化停车换乘设施布局,使其能更有效得解决道路拥挤问题.     

综合运输体系下城市公路网络布局方法研究

依据发展综合运输体系对城市公路网布局的新要求,通过节点选择、线路重要度密度最优树求解、基于可达性的公路网络布局完善等,形成适应综合运输体系的城市公路网络布局方法,并以太仓市域快速通道体系布局规划为例进行了验证。     

公路工程造价估算的支持向量机模型分析

传统的工程造价计算方法所需要的时间长、参数多,且在工程明细项、工程量清单无法准确确定时,计算出来的工程造价相差很大,采用数学模型估算造价有其必要性。在公路造价估算中,由于其分项工程相对单一,工程量计算相对简便,因此,利用公式模型来估算其造价相对准确。通过工程实践,将公路工程造价估算的支持向量机模型引入,并运用MATLAB程序将其实现,克服传统神经网络模型存在的网络模式难以确定、估算结果精度不足等问题,具有广阔的应用前景。     

遗传算法优化的RBF神经网络模型在公路隧道群交通事故微观预测中的应用

本文根据构建的遗传算法优化的RBF神经网络模型,提出了公路隧道群交通事故微观预测方法,对以任意断面为中心的单元长度内的交通事故率进行合理预测,为公路隧道群事故多发点的鉴别及预防管理措施的制定提供理论支撑。最后,以西汉高速公路隧道群区段为例,以调研所得的交通事故微观预测模型参数基础资料,运用本文构建的预测模型进行工程实践应用分析,同时与传统的RBF神经网络预测结果进行对比,分析说明遗传算法优化的RBF神经网络预测模型的科学性及可行性效果良好。     

多模式复合交通网脆弱性测度

构建了多模式复合交通网络拓扑模型；在传统测度指标的基础上，从各交通方式的差异性、资源公平性和网络可达性相结合的新视角提出了适用于多模式复合交通网的脆弱性测度，分别为子网敏感度、站点分布均衡度和可达指数；选取3种不同攻击策略进行Python仿真，以特点鲜明的东南沿海发达地区和西南边境山区的实际综合交通网为例，对比分析了网络结构脆弱性的差异性和共同点，多重验证了指标的有效性、稳定性和适用性。研究结果表明：浙江省和云南省多模式复合交通网络均符合小世界网络特性，能够使各交通方式间优势互补，降低网络脆弱性；在3组贡献度参数取值下，无论采取何种攻击策略，当失效节点数量相同时，浙江省子网敏感度从大到小总体趋势为公路网、水运网、铁路网，云南省子网敏感度从大到小总体趋势为航空网、公路网、铁路网；浙江省和云南省的公路网站点分布的基尼系数分别为0.196和0.086,均为分布绝对平均，铁路网站点分布的基尼系数分别为0.559和0.702,均为分布差距悬殊，云南省机场分布的基尼系数为0.363,分布相对合理，浙江省水运网港口分布的基尼系数为0.672,分布差距悬殊，说明需要进一步完善铁路网、水运网和航空网的布...     

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为更准确掌握公路接入段日交通量变化趋势,提高扰动路段交通量预测精度,利用曲线拟合法,建立观测路段基年交通量时间序列模型,结合ACF、PACF图例,应用ARIMA技术和Logistic回归曲线拟合方法,进行模型的识别、细化,而后进行参数估计和模型诊断,确定最佳交通量预测模型,完成模型优化。实例应用结果表明,利用ARIMA技术和Logistic回归曲线拟合方法优化的模型比不考虑观测交通量自相关内容的模型预测精度高,预测误差均值仅为1.53%。     

中小城市干线公路网规划理论方法研究

在研究干线公路网对城市作用机理的基础上,通过分析影响干线公路网布局的主要因素,借鉴传统公路网和城市路网规划的理论,提出了基于城市空间布局分析的中小城市干线公路网规划方法,最后将研究成果应用于沙县城市干线公路网规划实践,验证了该方法的可行性。     

基于粗糙集和RBF神经网络的高速公路路面使用性能评价研究

利用可辨识矩阵对影响路面使用性能评价的宽泛指标集进行分类、约简,得出对路面使用性能评价最有影响的数据指标,建立RBF神经网络模型,并把处理后的数据指标作为RBF神经网络的输入进行训练、仿真.通过实例,给出了该方法的具体实现过程.与没有采用指标约简的RBF神经网络进行结果对比,该方法在路面使用性能评价上更具有实用性、有效性和可靠性.     

基于可达性的城市群交通网络公平性分析

研究交通网络的可达性和公平性有助于更好地把握城市群范围内不同城市的发展水平和差异,更具针对性地制定规划和功能提升策略。利用实时路径规划数据,获取公路及公路衔接高铁两出行场景下的出行成本,运用Arcgis工具分析城市群内交通网络可达性;提出基尼系数与泰尔指数双指标公平性测度思路,对比分析其可达性差异特征;以关中平原城市群为例进行验证。结果表明：城市群范围内高铁网络的可达性水平整体高于公路网络,但存在部分地区(无高铁站点)高铁出行可达性低于公路网络出行;公路网络可达性呈现出由核心城市逐级递减的格局,高铁网络呈现出沿线路廊道向两侧递减的格局;出行时间可达性数量分布具有一定的正态特征,而空间可达性分布则显示出指数分布特征;两出行场景下的可达性分布均表现为不公平,基于经济发展水平的可达性分布不公平性更强;高铁网络加剧了城市间的时间可达性差异,但缩小了城市间的经济潜力差距。     

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建立以公路网面积密度和运输密度为指标的公路网分布均衡性评价指标体系. 将基尼系数原理与公路网分布均衡性评价相结合,建立公路网分布均衡性评价模型,并以温州市域公路网为例,进行实证研究. 结果表明：温州公路网布局正由低水平的绝对均衡向更高水平的不均衡方向发展,当前路网分布相对合理,但高等级公路分布存在显著的不均衡现象;公路网布局与区域交通运输强度分布的协调性得到明显提高,当前公路客运密度分布处于相对平均状态,公路货运密度分布处于绝对平均状态. 研究结果基本符合温州公路网发展特征.     

基于基尼系数的公路网分布均衡性评价研究

建立以公路网面积密度和运输密度为指标的公路网分布均衡性评价指标体系. 将基尼系数原理与公路网分布均衡性评价相结合,建立公路网分布均衡性评价模型,并以温州市域公路网为例,进行实证研究. 结果表明：温州公路网布局正由低水平的绝对均衡向更高水平的不均衡方向发展,当前路网分布相对合理,但高等级公路分布存在显著的不均衡现象;公路网布局与区域交通运输强度分布的协调性得到明显提高,当前公路客运密度分布处于相对平均状态,公路货运密度分布处于绝对平均状态. 研究结果基本符合温州公路网发展特征.