随机供给与随机需求的交通网络设计模型

为了改进以确定供给与确定需求为基础的传统交通网络设计方案,根据双层规划理论与交通分配理论,建立了基于随机供给与随机需求的离散交通网络设计模型。将Monte Carlo模拟、遗传算法和交通分配算法应用于模型求解过程,并应用Nguyen-Dupuis交通网络求解模型。计算结果表明:当OD需求增大时,总走行时间增大;当建设预算增大时,总走行时间下降;当供给与需求均不确定时,增加建设预算对降低总走行时间的效果更加明显;在不同工况下,总走行时间最大值为1.69×105 h,最小值为8.89×104 h;当OD需求均值为350veh.h-1,建设预算从1 000万元增大到1 500万元,且供给确定时,总走行时间下降3.47%。供给与需求的不确定程度对交通网络的设计方案具有重要影响。     

城市区域物流无人机路径规划

针对城市区域物流无人机路径规划问题，采用栅格法进行环境建模，综合考虑无人机性能、任务性质和城市环境等影响要素，以航程、高度变化和危险度最小为目标函数，构建多约束物流无人机路径规划模型.改进A*(A-star)算法求解：为合理预估距离，采用欧氏距离与曼哈顿距离线性组合的方式设计启发函数；为提高搜索效率，引入双向搜索策略；为保证平稳飞行，采用B样条(B-spline)法进行路径优化.结果表明：模型可以实现多目标优化，具有有效性；算法与传统A*算法相比，规划时间少，规划路径航程短，高度变化少，飞行安全稳定.分析参数权重值得出：当3个子目标代价权重系数分别为0.4、0.1和0.5，2种距离权重系数分别为0.15和0.85时，规划路径最优.     

城市区域物流无人机路径规划

针对城市区域物流无人机路径规划问题，采用栅格法进行环境建模，综合考虑无人机性能、任务性质和城市环境等影响要素，以航程、高度变化和危险度最小为目标函数，构建多约束物流无人机路径规划模型.改进A*(A-star)算法求解：为合理预估距离，采用欧氏距离与曼哈顿距离线性组合的方式设计启发函数；为提高搜索效率，引入双向搜索策略；为保证平稳飞行，采用B样条(B-spline)法进行路径优化.结果表明：模型可以实现多目标优化，具有有效性；算法与传统A*算法相比，规划时间少，规划路径航程短，高度变化少，飞行安全稳定.分析参数权重值得出：当3个子目标代价权重系数分别为0.4、0.1和0.5，2种距离权重系数分别为0.15和0.85时，规划路径最优.     

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.     

基于节点重要度的高速列车停站方案优化

通过构建节点重要度评价指标体系,实现高速铁路客运节点等级划分。以旅客损失时间最少、车辆空走距离最短、停站总次数最少为目标函数,再以不同等级节点服务频率、OD服务频率、客流量和单次列车停站次数为约束条件,构建高速铁路列车停站方案的多目标优化模型,运用线性加权组合法将该模型转化成单目标规划模型,并设计遗传算法求解。通过对武广高铁的实例研究表明,根据本文模型及算法得到的新停站方案在旅客旅行时间和运输效益方面优于既有方案。     

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。     

混合车型需求响应公交服务定制问题研究

针对现存需求响应公交服务中服务质量与服务效率的矛盾,本文提出一种使用混合车型的需求响应服务定制方法.首先采用基于k-means的算法,获得具有时空特性的服务单元.在此基础上,将载运车辆的分配与路径规划问题,视为一个带时间窗的取送问题,通过Dantzig-Wolfe分解,以最小化走行距离和使用车辆数为目标,构建需求响应公交服务定制等价分解模型.在MapReduce框架下,设计了分布式列生成算法,提出了解的可行性保障机制.最后,求解以北京市为背景的案例,验证了模型和方法的可行性和正确性.     

应急服务设施选址优化研究

从提高应急服务水平的角度出发,构建应急服务设施选址优化模型.所建立的模型以最大化应急服务设施覆盖总权重和最小化投资建设费用为目标.先采用定性方法找到候选点,然后在规划设施点数目、土地投资费用及服务能力限制下,使用定量方法建立多目标0-1整数规划模型,并使用线性加权和法将多目标问题转化为单目标问题进行求解.使用MATLAB中的BINTPROG函数与遗传算法两种方法对模型进行求解.以泗洪县消防站的选址规划为例,通过两种方法求解结果的对比验证了遗传算法的合理性,并确定准确的消防选址点.研究结果表明采用所提出的优化模型与求解算法能够得到准确的选址点,进而提高应急服务水平.     

铁路救援基地层级规划选址模型

基于中国铁路组织机构的特点和应急救援现状,提出了铁路救援基地的层级网络建设理念。分析了现有铁路救援基地多目标规划选址模型的不足,将铁路救援基地分为枢纽救援基地和快速救援基地。以最小救援基地总成本和最短救援响应时间为双目标函数,以最大服务距离为约束条件,建立了铁路救援基地多目标层级规划选址模型。采用层次分析法、灰色关联分析与线性参考技术等方法抽象模型参数,采用蚁群算法求解模型,并将计算结果与现有的救援决策方案进行对比。研究结果表明:应用提出的模型,通过抽象模型参数,可得到26个救援基地备选点、61个服务需求点与188条路径;在完全覆盖事故风险的情况下,救援基地数量减少3个,节约成本约240万元,总救援响应时间、最大平均救援响应时间和最小平均救援响应时间分别降低0.04、0.46、0.29h。     

快捷货物列车开行方案多目标优化模型及算法

快捷货物列车开行方案是铁路快捷货物运输组织的基础,也是服务货主的重要 体现.本文综合考虑货主的需求及铁路的生产,以运送最多的货物需求量及最小化货主支 出运输成本为目标,构建快捷货物列车开行方案的多目标优化模型,实现货流 OD 在可 选走行路径上列车内的分配;在建模时,将列车的编成辆数设定为可以在一个范围内灵 活取值的决策变量,从而更符合快捷货物列车的特性;根据模型特点,设计了有偏好信息 的遗传算法进行求解;最后,通过一个算例验证了模型和算法的可行性. 研究结果表明, 所提出的方法对铁路快捷货物运输组织具有一定的借鉴意义.     

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．     

随机需求道路网络出行时间可靠性评估方法

为提高不确定路网可靠性评估的合理性,设需求服从对数正态分布,假定出行者在随机需求作用下能 够达到确定性用户均衡,运用路径算法获得流量,根据BPR(bureauofpublicroads)型路段特性函数以及对数正 态分布的概率特性,给出了路径出行时间的随机分布,以此为基础建立了路径及OD对出行时间可靠性评估模 型.用数值算例验证了评估方法的可行性,分析结果表明该方法能够合理评价需求及其波动程度、路径之间的相 关程度对出行时间可靠性的影响.      

开放街区条件下的微循环道路网络设计

适当合理开放城市街区内部道路,利用街区内部高密度的支路网络充当主路分流的交通毛细血管,打开交通微循环,可以达到减少城市交通盲点,缓解局部交通拥堵的目的.以街区内部所有道路为可选道路集,路段饱和度超限量最小化和 OD车流绕行距离最小为优化目标,建立街区内部交通微循环网络优化双层规划模型.利用遗传算法求解得到最优的支路改造路段集合与区域内微循环路网的组织方式.通过算例对比分析,与封闭街区相比,开放街区部分支路组织微循环,可以实现最小化改造成本和最大化通行效率的目标,明显减小周边干道交通流饱和程度及车辆绕行距离.     

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.     

城市兴趣点指路标志指引路径规划模型及算法

兴趣点指路标志指引路径规划过程中,不仅需要考虑指引路径的长度,还需要考虑布设成本因素.本文首先基于道路网络的拓扑表达,考虑指引路径长度和设置指路标志数量,以两者综合代价最小为目标,建立了从重要道路出入口到兴趣点的指路标志指引路径的线性规划模型;然后结合人工蜂群算法,设计了求解该规划问题的算法.最后以广州大学城为试验区域,利用上述模型规划了从重要道路南沙港快线出口到兴趣点中山大学的指路标志指引路径,并与指路标志布设现状进行对比分析,对比结果表明,该模型兼顾了布设路径的便捷性和指路标志布设成本的特点,更具可行性.     

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为了有效疏解城市干道交通压力,优化与实施单行交通组织是充分发挥微循环交通网络效率的重要手段。从降低干道及微循环道路饱和度的目标出发,考虑最大期望饱和度的限制要求,建立了单行交通组织优化的双层规划模型。上层规划的决策变量为支线路段的单向行车组织方案,优化目标为最小化干道路段平均饱和度和最小化干道路段饱和度超限量;下层规划在干道路段能力、支路路段能力和饱和度的限制下进行平衡配流。提出了相应的遗传算法,并通过案例对比分析了单行交通组织优化前后干道及微循环道路上的交通状况,验证了微循环道路网单行交通组织优化的效果。该模型可应用在微循环交通网络中的单行交通组织,为单行交通组织提供优化方法。     

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在应用“四步骤法”进行居民公交出行OD 预测中,为了提高出行分布与方式划分预测的精度,本文分别提出了交通阻抗确定新方法和交通小区间公交出行量预测方法. 本文利用各小区内道路节点之间的最短路距离确定小区内及小区间的交通阻抗. 该方法有效避免了传统交通阻抗确定方法的缺陷,将其应用于重力模型预测居民出行分布,预测精度有所提高. 在获得现状居民出行特征的基础上,利用马尔可夫链法预测未来年公交出行总量,然后利用公交出行距离转移曲线具体预测各小区之间的公交出行比例,利用该比例结合公交出行总量获得公交出行OD. 该法可在定量分析的基础上综合考虑城市规划、政策等因素对预测结果的影响,其预测结果更加合理.     

基于浮动车数据的随机路径选择模型参数估计

提出利用浮动车出行数据对城市路网多OD对logit 随机路径选择模型参数估计方法.首先采用相对阻抗,实现logit 模型参数无量纲化和单一化,将离散多项logit 模型转化为相对阻抗的连续概率模型;然后对多OD对的浮动车数据进行分区和权重处理,计算得到概率分布;最后在推导连续型概率密度和累积概率函数基础上,利用最小二乘法进行参数估计.以广州市浮动车数据对方法进行验证,结果拟合优度高,所得参数可有效反映实际路径选择行为.方法简单实用,特别适用于利用海量浮动车数据进行路径选择行为分析.     

Optimization of One-Way Traffic Organization for Urban Microcirculation Transportation Network

To effectively alleviate traffic pressure of urban arterial roads, optimizing one-way traffic organization is the key to bring microcirculation transportation network into full play. Aiming at reducing the saturation of arterial roads and microcirculation roads, the paper develops the bi-level programming model for optimizing one-way traffic organization with consideration of the maximum saturation restriction. The decision-making variable of the upper level programming is the scheme of one-way traffic organization of branch roads and the optimization targets are to minimize the average saturation of arterial roads and to minimize the excess of saturation over its maximum of arterial roads. The lower level programming is an equilibrium traffic assignment problem under the restrictions of the capacity of arterial roads and branch roads and the maximum saturation. The genetic algorithm is adopted to solve the model. The traffic conditions of arterial roads and microcirculation roads before and after optimizing of one-way traffic organization were compared by an example, which also proves the effectiveness of one-way traffic organization of microcirculation network. The proposed model provides an optimization method for one-way traffic organization of microcirculation network.     

居民公交出行OD预测研究

在应用“四步骤法”进行居民公交出行OD 预测中,为了提高出行分布与方式划分预测的精度,本文分别提出了交通阻抗确定新方法和交通小区间公交出行量预测方法. 本文利用各小区内道路节点之间的最短路距离确定小区内及小区间的交通阻抗. 该方法有效避免了传统交通阻抗确定方法的缺陷,将其应用于重力模型预测居民出行分布,预测精度有所提高. 在获得现状居民出行特征的基础上,利用马尔可夫链法预测未来年公交出行总量,然后利用公交出行距离转移曲线具体预测各小区之间的公交出行比例,利用该比例结合公交出行总量获得公交出行OD. 该法可在定量分析的基础上综合考虑城市规划、政策等因素对预测结果的影响,其预测结果更加合理.