交通运输网络能力限制路段分析及扩能优化研究

交通运输网络是交通运输系统的重要组成部分,确定交通运输网络中的能力限制路段,设计合理的路网扩能优化方案都是交通运输部门需要面临的问题。本文依据最大流理论制订了路网能力限制路段的确定方法,建立了以换算扩能费用最小为目标的扩能优化模型并设计了相应的求解算法。算例表明,本文研究的模型及算法是有效的,且扩能优化方案中的扩能路段与路网能力限制路段基本上是一致的。     

满足交通网络流量增长态势的扩能优化研究

在交通网络的实际应用中,流量的发展态势往往超出现存网络的最大流量承载能力,这就需要考虑如何提高网络的输送能力,即如何对交通网络进行扩能。本文基于发展态势的流量需求、扩能代价最低以及扩能拥堵程度高的线路条件,构造了最优的扩能算法。通过此算法,可以选择交通网络中最优的扩能路线。在交通运输领域,由于流量的发展态势需要扩能的问题普遍存在,本文的研究内容可以为交通网络的扩能决策、优化、设计等提供应用基础。     

新建交通小区配套道路网络设计模型与算法

研究城市发展过程中新建交通小区的配套道路网络设计问题,提出将新建交通小区与现有路网科学合理连接起来的方法。首先用双层规划法建立该问题优化模型,该模型在考虑交通用户出行行为的情况下,可以确定最优的新建路段选址方案及通行能力设计方案;然后基于粒子群优化技术,设计一个启发式求解算法。最后用一个简单的网络例子验证并分析模型与算法的有效性。     

考虑交叉口影响的城市路网信号优化设计问题研究

基于城市路网交通间断流特性,本文将微观层面的信号交叉口延误计算方法引入宏观层面的平衡网络信号优化设计问题,构建了一个中观层面的城市路网交叉口信号优化设计双层规划模型,设计了基于遗传操作的优化算法。通过路网算例对模型及算法进行测试,并通过与微观、宏观层面的两种信号优化配时方法进行比较,验证所提出模型的优越性。     

基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价优化

考虑城市路网中不同出行方式车流之间相互影响,通过对私家车实行拥挤道路使用收费和增加公交发车频率之间的相互制约关系分析,提出了基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价的优化问题. 在分析确定路网上公交车和私家车出行方式的广义出行成本的基础上建立了该问题的双层规划模型,其中上层规划以路网上的出行者消费盈余最大为优化目标,下层规划为弹性需求下的组合出行网络用户平衡模型;并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法. 算例分析表明,基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价模型和算法能够更有效地解决道路拥挤问题.     

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考虑城市路网中不同出行方式车流之间相互影响,通过对私家车实行拥挤道路使用收费和增加公交发车频率之间的相互制约关系分析,提出了基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价的优化问题. 在分析确定路网上公交车和私家车出行方式的广义出行成本的基础上建立了该问题的双层规划模型,其中上层规划以路网上的出行者消费盈余最大为优化目标,下层规划为弹性需求下的组合出行网络用户平衡模型;并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法. 算例分析表明,基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价模型和算法能够更有效地解决道路拥挤问题.     

城市交通流配流问题的遗传算法求解

路径的选择和交通量的分配是智能交通运输系统的主要问题．本文以遗传算法为基础，设计了一个求解该问题的优化算法，将其化为一个多约束条件的0-1规划。对路网优化设计实例表明，这一方法能迅速求出问题的全局近似最优解，并具有较高的计算精度。     

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在路网规划中,路网关键断面的确定对于解决路网中的交通瓶颈问题有很大的帮助。路网关键断面问题可以转变为寻找路网最大流最小割的问题。本文首先对现有求解网络最大流的各种算法进行了分析和比较。然后,基于图论中的辅助图理论和求解最大流中的Dijkstra算法,得到了一种求解无向路网中最小割集较为简便的算法,即通过构造辅助路网,利用求辅助路网最短路的方法得到最小割集,即原始路网的最大流。在此基础之上,利用VC++计算机语言程序实现了该算法。最后通过对天津市公路网的分析,进一步对本算法进行了说明。通过比较可知,这种方法是一种确定网络关键断面较为简便的算法,并且会对交通规划与管理提供重要的理论依据和数据支持。     

路网上车流径路最优配流法

基于系统最优原则，将计划车流看成是路网能力提出的要求，把路网上车流径路的优化问题，采用分层次考虑的办法进行分析，并给出一复杂度为Ｏ（ｎ＾５）的多项式算法。     

震后区域路网运输优化调度模型

震后区域路网由于受众多随机事件影响,路段通行能力下降,从而导致行程时间波动性增加.建立了以运量方差积最小为优化目标,从交通流合理分配的角度出发的无差别和考虑运输任务差别的交通流运输网络优化调度模型,用二次加权平均算法求解模型.通过对模拟仿真网络的计算结果表明,该模型能较好解决震后运输网络交通流分配问题.     

系统最优的动态交通网络流分配模型的研究

智能交通系统是一个复杂的大系统。交通网络配流是智能交通系统的一个关键问题,其中对交通网络配流模型的建立和算法的设计是非常重要的。通过建立系统最优的动态交通网络流分配的最优控制模型,并经过一系列的积分变换转化为一种简单而特殊的非线性规划问题。文中只是局限于对最优控制模型进行化简,目的是为了进一步研究已简化模型的有关性质和算法的设计。     

考虑速度限制的连续交通网络设计问题

本文提出了一个考虑车速限制的双目标连续交通网络设计问题,旨在通过合理的路段拓展与限速策略提高网络交通运行效率和减少交通系统的环境污染.构建了一个双目标双层规划模型来描述提出的交通网络设计问题.其中,上层问题从交通管理者的角度出发,以系统总阻抗与总投资额之和最小及网络总的车辆尾气排放最小为目标,制定最优的网络设计方案和不同时段最优的限速方案;下层问题基于用户平衡准则,描述不同时段出行者的路径选择行为.设计了基于非支配排序的遗传算法对提出的双层规划模型进行求解,并采用数值算例验证了提出的模型与算法的有效性.     

系统最优的动态交通网络流

智能交通系统是一个复杂的综合系统,动态交通流分配是它的一个关键问题,是运输科学的一个前沿和热点.对于已经建立的系统最优的动态交通流分配模型,根据非线性规划问题的Kuhn-Tucker条件求解出问题的解.由于交通网络是一个大系统,结合分批调度理论将交通网络进行分批处理后简化了配流过程中的寻径,最后设计出分批并行调度算法.     

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．     

考虑车流时空分布不均衡的货物列车开行方案优化研究

为适应货主动态需求和运到期限要求,采用动态车流组织方法进行编组方案调整、列车运行方案与车流挂线的综合优化.考虑车流时空分布不均衡性,结合基本运行图架构,运用时空网络描述车流组织动态过程,考虑车流组织过程时空连续性、车站与线路时空能力及运到期限等约束,在静态车流组织优化模型目标基础上考虑车流到后待解与编后待发的延迟费用,构建货物列车开行方案整数规划模型.基于 K短路构造初始解,依据列车能力利用率阀值评估方案,从而调整车流改编方案搜索邻域解,设计模拟退火求解算法.实例研究表明,相比静态模型,所建模型的决策变量能更清晰地反映车流对车站线路时空能力的占用状况,优化方案能有效匹配车流时空分布不均衡性,有利于车流接续与流线结合.     

考虑特定OD分布形态的路网容量双层规划模型

针对以往道路网容量模型在假设,模型建立及算法方面存在的典型问题,提出基于特定OD分布形态的路网容量双层规划模型。其中上层模型为考虑一定服务水平限制下能通过路网机动车的最大容量,反映OD需求分布形态与路网匹配程度,下层问题是考虑OD需求分布条件下用户均衡分配问题,并为模型设计了算法求解。最后以上海市某区域的目标年规划路网的属性条件为例,求出容量可行解。实例结果分析表明,该模型、算法有效,能为考虑可持续发展的路网规划决策提供科学的决策依据。     

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研究了考虑可持续发展的混合型交通网络设计问题的优化模型和算法. 利用双层规划模型描述问题,其中上层模型是以方案总投资费用和汽车废气排放量最小化为优化目标,并受占用土地规模和路段负荷度的约束,下层模型为确定型的交通网络平衡配流模型. 使用路段等级决策变量将问题离散化,并基于模拟退火算法和基于路径的梯度投影算法进行模型求解. 算例计算表明,优化后的交通网络不仅拥堵状况得到显著缓解,而且路网内汽车废气排放量下降幅度也非常明显. 这都证明本文所提出的双层规划模型和求解算法是一种研究可持续发展环境下交通网络设计问题的有效方法.