城市混合交通网络系统优化模型及其算法

针对中国城市混合交通网络的特点,考虑影响出行者交通选择的主要因素,分析了城市混合交通网络中出行者的交通选择行为(包括交通方式选择和路径选择);从交通需求的角度出发,基于BPR公式构造了城市混合交通网络的路段阻抗函数,提出了城市混合交通网络流量分离及分配的变分不等式模型.在此基础上,以城市交通网络系统总阻抗最小为目标,以城市交通管理的政策为手段,采用双层规划方法构造了城市混合交通网络的系统优化模型,并设计了其求解算法.最后通过数值算例,分析了不同交通需求条件下,各种出行方式的流量变化情况以及应采取的系统优化策略.计算结果表明:无论在拥挤条件下还是在非拥挤条件下,优先发展公共交通都是降低网络总费用的有效手段.     

基于GIS的停车换乘设施优化选址方法的研究

通过评估各个备选点位可达性指标的大小，提出一种简单可行的基于GIS的停车换乘设施优化选址方法。分析影响居民使用停车换乘方式的最重要的个体特征，各个备选点位的影响范围及可达性指标，对备选点位进行分析排序，并对其在城市交通战略研究中的作用进行展望。     

基于出行需求的城市多模式交通配流模型

分析了城市多模式交通系统的结构特征,基于图论提出了一种分层网络结构来描述该系统,进而研究了出行者在多模式交通网络中的复杂选择行为(包括交通模式选择和路径选择);同时考虑了不同交通模式的道路流量之间的相互干扰,基于交通需求构造了城市多模式交通网络的广义费用函数和路段阻抗函数;在此基础上,提出了城市多模式交通网络平衡配流的变分不等式模型,并设计了求解算法;最后,用一个简单算例对模型及算法的有效性进行了验证。结果表明:提出的模型及算法是有效的。     

交通状态模式识别研究

在网络层次上进行区域交通信号控制、交通分配和路径诱导是缓解交通堵塞的有效途径之一。大量的实践经验表明，无论是在城市交通网络，还是在高速公路网络中，网络的状态可分为数量有限且不同类型的模式，并且这些模式不断重复出现。而针对不同的交通网络状态模式，可以通过理论分析或仿真研究等途径，求解用于进行区域信号控制、交通分配及路径诱导的优化控制参数及控制策略。当系统识别出网络处于某种模式时，就可参照事先确定的优化参数及策略进行交通控制和诱导，以缓解交通拥塞，提高交通系统的运行效率。本文基于对交通网络状态模式识别问题及其应用的重要性的认识，应用模式识别的理论和方法，对交通网络状态模式识别问题进行了一些初步研究。     

基于免疫克隆算法的多枢纽选址与混合网络设计综合优化研究

为了描述多枢纽选址与混合网络设计综合优化问题,引入了双层规划模型建立数学模型.上层模型为多目标规划模型,以最小化网络总阻抗和最小化总投资为目标;下层模型为固定需求的用户平衡配流模型.然后,给出了基于免疫克隆算法的具体求解设计和步骤.接着,给出了算例,在不同决策权重条件下进行求解.算例结果验证了算法的可行性和模型的有效性,同时结果表明在建设枢纽后,当决策偏重于交通网络管理部门时,更倾向于建设新路段以降低网络费用和总费用.     

弹性需求下的组合出行模型与求解算法

研究了弹性需求下的组合出行行为,利用网络均衡理论和超级网络方法,给出了弹性需求下组合方式出行的混合网络均衡条件,提出了与均衡条件等价的变分不等式模型,讨论了模型解的存在性和唯一性。设计了求解模型的算法,并用一个算例分析了模型参数对模型求解结果和算法收敛性能的影响。结果表明:该模型能够有效地描述人们的组合出行行为。这一研究将有助于加深对交通行为的理解,有助于合理规划与布局停车换乘设施以及协调发展多种交通方式。     

基于时间指标的绕城高速P＆R设施换乘需求预测研究

城市外围停车换乘需求预测是停车换乘系统规划设计的重要组成部分，也是规划设计的基础和依据。以距离为指标划定P＆R设施吸引范围在山区城市有一定的局限性，考虑山区地形、居民分布、路网等因素，提出了基于时间指标划分吸引范围的方法，并且依据交通方式选择影响因素的相关研究，建立了换乘轻轨、公共汽车、继续使用小汽车的多项logit选择模型。     

“一带一路”倡议下的国际通道中转枢纽设计模型和算法

为提高中欧班列运营效率,依据"一带一路"倡议下的中欧班列发展规划,以西部通道货源吸引区域为研究范围,以货源城市与目的地之间货物运输的总成本、时间和温室气体排放量最小化为目标,基于可持续发展理念构建了可持续联运枢纽配置模型。其中温室气体排放量由车辆在路径上和枢纽上消耗的温室气体排放量构成。根据货源城市到目的地的货运量、公路货运网络、铁路货运网络等参数,进行了联运枢纽选址和运输方式选择的决策。进一步采用改进多目标模拟退火算法进行了模型求解,并验证了算法的有效性。结果表明:在决策者选择偏好不同的情况下,多目标联运枢纽配置模型的解具有多样性;在不同目标权重选择下,改进的模拟退火算法能够搜索到模型的满意解,从而实现国际运输优化。     

利用停车技术缓解城市交通拥堵问题的研究

利用停车技术通过＂以静制动＂的方式来调控交通需求,减缓交通供需矛盾激化的速度。以缓解城市交通拥堵问题为主要目标,从城市停车问题出发,总结出4项停车技术,分别为区域不均衡停车供给技术、差别化停车收费技术、停车换乘技术和停车诱导技术,并对每项技术的基本思想、实施及其特点进行了分析,对缓解城市交通拥堵问题具有重要的参考价值。     

多目标的双层动态均衡交通网络设计研究

采用双层动态均衡模型解决城市交通网络的设计问题,即构建以交通网络总阻抗和建设资金为上层目标,动态路径选择的变分不等式模型为下层目标的双层规划模型。利用模拟退火算法求解上层模型,采用修正的投影算法求解下层模型。此模型能够内在地不断修正路段流入率值和路段能力增量(即网络设计方案),同时可以得到路段流入率值和路段能力拓宽方案的最优解,该算法的可行性与正确性已在一个小型网络上得到验证。     

应急车辆出行前救援路径选择的多目标规划模型

针对城市中应急车辆的救援路径优化问题,分析了基于交通信息中心的应急车辆最优路径的多目标属性,给出了随机网络中各属性的量化计算方法,以最小化出行时间,最大化行程时间可靠度为目标,考虑了通行可靠性、安全性、道路条件限制等因素,建立了应急车辆出行前最优路径选择的多目标规划模型.模型所求得的解是综合最优路径,反映了应急车辆路径选择的目标需求,克服了以往直接等同于图论中最短路径的缺陷,给出了算法,通过算例验证了模型的合理性和有效性.     

线性规划综合运输网络合理规模研究

综合运输网络规模计算是评价现状综合运输网络合理性的重要依据,同时也是拟定规划网络方案的重要基础。从提高区域综合运输网络规模预测的科学性和协调性出发,以费用最省、时间最短、投资最低、环境影响最小为多个决策目标,分别以合理的客货运需求结构和各方式可能的规模为约束条件,建立Fuzzy线性预测模型。通过综合周转量分析方法,将综合运输规模预测问题转化为综合客货运方式结构优化问题,求得本问题模型的多目标折衷最优解。结果表明：在一定的方式结构和规模的限制下,任何区域内都能够确定一种适合本区域的最佳方式规模组合,使得广义成本最小。     

带转向延误的非对称多模式用户平衡模型及算法

为了在网络建模中更精确地反映交通网络和出行行为的复杂特征,从多模式用户平衡原理出发,综合考虑多模式和转向延误因素以及不同模式、路段和转向之间的非对称作用,利用变分不等式理论建立了带转向延误的非对称多模式用户平衡模型,并在精简对角化算法的框架内设计了求解算法。该模型集成了交通网络的诸多特征,且能直接刻画转向延误与转向流量之间的互动关系,避免了传统扩展网络法的缺陷。算例表明:该模型及其算法对问题的描述与求解是有效的。     

Modeling the Effects of Population Density on Prospect Theory-Based Travel Mode-Choice Equilibrium

In conventional transportation planning models, it was always assumed that the population density is given and fixed in the study areas. Therefore, the effects of population density on travel choice have not been explicitly incorporated into these existing models for long-term transportation planning. Meanwhile, travel choice models in previous studies are usually developed by using discrete choice theories or user equilibrium principle. Thus, many significant characteristics of travelers’ behaviors, such as risk preference and learning process over time, cannot be considered in these conventional models. This article proposes a convex prospect theory-based model to investigate the effects of population density on the travelers’ mode-choice behavior under an advanced transportation information system (ATIS) in a multimodal transportation corridor. It is shown that population density is closely co-related to the modal split results and dependent on the performance of the railway mode in the study corridor. The park-and-ride mode may not be suitable for areas with high population density. This article also investigates the travelers’ reference points on the generalized travel costs by modes. A numerical example is given to illustrate the properties of the proposed model together with some insightful findings.     

随机交通网络中依赖信息的路径优化问题研究

针对交通网络中路径通行时间具有与时间相关的随机分布特性，将研究在此类交通网络上依赖信息的路径选择问题。在路径选择过程中引入交通信息，在随机交通网络上最优路径选择原则为下一节点的选择将依赖于已实现的路段时间及当前节点的出发时间，通过期望最小值方法，按照路径通行时间期望值最小原则，建立一种通过所获得交通信息来进行路径选择的优化模型，给出了模型的求解算法。并在简单交通网络上对模型进行实现。     

Multi-objective optimal predictive control of signals in urban traffic network

Traffic congestion in urban network has been a serious problem for decades. In this paper, a novel dynamic multi-objective optimization method for designing predictive controls of network signals is proposed. The popular cell transmission model (CTM) is used for traffic prediction. Two network models are considered, i.e., simple network which captures basic macroscopic traffic characteristics and advanced network that further considers vehicle turning and different traveling routes between origins and destinations. A network signal predictive control algorithm is developed for online multi-objective optimization. A variety of objectives are considered such as system throughput, vehicle delay, intersection crossing volume, and spillbacks. The genetic algorithm (GA) is applied to solve the optimization problem. Three example networks with different complexities are studied. It is observed that the optimal traffic performance can be achieved by the dynamic control in different situations. The influence of the objective selection on short-term and long-term network benefits is studied. With the help of parallel computing, the proposed method can be implemented in real time and is promising to improve the performance of real traffic network.     

基于路网可达性的城市交通离散网络设计模型及算法

根据城市交通路网分区理论,把分成的子区看成一个节点,考虑所有节点的可达性,以此度量整个路网的可达性,设计了基于路网可达性最大为目标的城市交通离散网络设计模型。采用粒子群算法,并给出一个简单的算例,算例表明,合理的添加路段,能使城市路网可达性达到最大。     

不同市场经营机制下停车设施定价模型

基于网络均衡理论,在分析出行者交通方式、出行路径和停车设施选择均衡的基础上,建立了不同市场经营机制(包括垄断、寡头竞争和社会最优3种类型)下市区内的路外停车设施和市区边缘的停车换乘设施的定价模型;并对所提出模型进行了实际应用,同时比较了不同市场均衡解的效果。结果表明:垄断经营机制会导致最高的停车收费价格、最低的停车需求和社会福利及最高的总系统利润;社会最优与其相反,而寡头竞争介于二者之间。     

城市多模式道路网设计方法——模型、算法和应用

为实现城市多模式道路优化,通过分析我国城市混行交通的特性,建立双层模型,对城市机动车道、自行车道、人行道进行整体设计。上层模型以各类车道数为设计变量,定义城市道路交通效率的3个指标,作为优化目标。下层模型将同时决策组合模型推广到混行交通,进行需求预测,并根据预测流量返算设计变量。设计3种启发式算法和对角化算法分别求解上下层模型,将该方法应用于淮北市的路网规划。对3个目标值各进行10次试算来检验算法,粒子群算法计算花费和解值最小;下层模型的拟合度达0.659,优于假设独立交通的拟合度0.375;优化后的路网可以合理解释不同优化目标,说明了文中方法的实用性。