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.     

历史街区交通微循环优化的双层规划模型

为满足历史街区日益增加的交通需求, 利用街区内密布的街巷网络组织交通微循环, 建立了历史街区交通微循环优化的双层规划模型, 以提高干路畅通性与路网平均行程车速、缩短绕行时间和控制环境污染为优化目标, 以街区内街巷的通畅和历史遗存保护为约束条件, 构建上层模型, 采用用户均衡交通分配与借助TransCAD求解下层模型, 并选取开封市草市街历史街区进行实例分析。计算结果表明: 优化计算使干路平均饱和度可由0.69最多降至0.36;路网平均行程车速可由26.33 km·h^-1最多提升至28.87 km·h^-1; 街区内街巷平均饱和度可由0.07最多提升至0.37;绕行时间及环境污染得到控制。可见, 该模型的应用缓解了干路网络的交通压力, 提高了街区可达性及总体运行效率, 具有良好的交通效益和环境效益。     

求解城市交通连续平衡网络设计问题的混合算法

对于采用双层规划模型描述的固定需求条件下的连续平衡网络设计问题。给出了一种基于遗传算法和变尺度法相结合的混合算法，并给出了一个简单算例，理论分析和实际算例表明，该混合算法具有速度快和精度高的特点。     

考虑交通环境影响的封闭小区开放决策研究

封闭小区的开放可以增加城市道路网密度,缓解交通拥堵,但目前封闭小区开放方案的决策方式单一,且未考虑开放后给小区带来的汽车尾气和交通噪声污染问题。将交通环境影响纳入考量范围,以行程时间、尾气排放和交通噪声构成的总目标费用函数值最小作为优化目标。引入封闭小区是否开放、单双行和限速这3种决策方式,建立上层系统费用最优和下层用户均衡的封闭小区开放双层决策模型,并利用遗传算法和Frank-Wolfe算法分别对上、下层模型进行求解。对模型优化效果进行验证分析,结果表明,所建模型最优解的费用值相对偏差为0.67%,应用此模型后同比节省费用平均值为11.80%。对比分析得到：合理设置封闭小区开放的3种决策方式,可以减少车辆行程时间和绕行距离,降低出行者的出行费用和考虑交通环境影响的附加费用,且采取相对较高的限速值有利于降低出行总费用值。     

微循环理论与支路交通

为了探寻微循环理论对交通规划、支路网规划的借鉴意义,在定义微循环、支路、支路网之后,回顾了以微循环和交通规划为主题的中、英文学术文献,讨论了微循环理论作为支路网规划指南的适用性以及支路网规划应遵循的指导原则。研究结果表明,支路网交通具有自身发展的内在规律,这些规律决定了微循环理论对交通规划、支路网规划只能起到有限的作用;一个科学理性的支路网规划,应基于对其内在规律的客观、科学研究,而不是简单套用微循环等外来理论。基于此,给出了支路网规划的7条原则。     

协同考虑脆弱性与可靠性的城市道路网络设计

根据常态事件下出行者风险规避的路径选择行为和非常态事件下兼具风险规避与后悔规避的路径选择行为,分别以可靠性和脆弱性指标描述常态与非常态事件下的路网性能,构建了协同考虑脆弱性与可靠性的城市道路网络设计一主双从规划模型,其中上层模型为满足可靠性约束条件下的路网脆弱性指标最优（路网可达性最高）,下层模型分别为基于效用理论和后悔理论的随机用户均衡模型. 算例结果表明:与仅考虑脆弱性的模型相比,本文提出的模型在牺牲一定可达性的基础上可获得较高的路网可靠性;当投资预算为0.9 × 107时,平均路网可达性与路网可靠性分别为0.138 8和0.969 6,而仅考虑脆弱性的模型获得的对应指标分别为0.140 5和0.334 1,可达性指标减少了1.20%,可靠性指标增加了190.21%;此外,如果忽视出行决策行为差异,可能获得偏离实际的次优,甚至错误的网络设计方案,无法实现预期设计目标.      

给定站点条件下轨道交通线网初步辅助构建模型

为解决城市轨道交通线网规划实践中,缺乏量化为主的成网技术流程,站点数量较多情况下规划工作复杂等问题,基于给定站点,将站点间邻接关系和网络上的边是否存在线路以0-1变量表示,并作为决策变量,分别以线网总里程最小化和运营效率最大化为目标,建立由网络设计模型和线路选择模型组成的初步辅助构建模型;并在站点可达性和工程可行性的约束下,设计基于聚类的最小生成树算法和网络修正方案,求解网络设计模型,提高网络生成速度,修正不合理的网络结构;并在运营可行性约束下,设计基于禁忌算法的双目标规划求解算法,求解线路选择模型,成功将其转化为单目标问题,提高算法寻优速度。将实际运营轨网站点和客流OD作为输入,双层模型可获得最优网络和线路方案,并与实例比较证明结果的合理性。结果表明,模型结果与已开通运营轨网近似,但线网总里程更低,运营效率更高,线网总里程降低1.7%,直达客流比增加0.7%,一次换乘客流比增加4.2%。     

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.     

适用于路网潮汐流的可变车道设置方法研究

城市交通流潮汐现象导致了路段双向通行能力利用不均衡,早、晚高峰时段交通需求的不对称导致了早、晚高峰时段拥堵路段不具有空间对称性.本文从城市交通网络的角度出发,提出了一种对早、晚高峰时段可变车道设置方案进行综合决策的方法.以交通均衡理论为基础,以降低城市交通网络高峰期出行总费用和减少可变车道设置管理成本为目标,建立了一主二从双层规划模型,其中上层为可变车道设置的决策方案;下层根据上层决策方案分别对早、晚高峰时段交通需求进行交通分配,并设计了求解模型的遗传算法.算例分析表明,与不设置可变车道方案、早晚高峰时段分别设置方案进行比较,早晚高峰时段综合设置方案减少了系统总费用.     

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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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在高架道路匝道设计中,路网性能及设计悖论的出现与否都受匝道位置的影响,本文对同时优化匝道位置和通行能力的匝道设计问题进行了研究.通过分析设计中可能出现的悖论问题总结了导致其出现的原因.鉴于匝道位置的重要性,建立了考虑匝道位置的走廊通道高架道路匝道设计双层规划模型.模型的决策变量为匝道布设位置、通行能力以及类型(上/下高架),上层目标为最小化网络的总出行时间,下层为交通分配问题.最后,通过计算示例来验证所提出模型的优点,算例结果表明,考虑匝道位置的优化设计模型能获得较好的效果.     

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.     

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由于城市交通需求在日常和大型活动期间有较大差异,建立考虑大型活动影响下的路网改造一主多从双层规划优化模型,上层规划以城市路网改造成本和改造后路段饱和度最小为目标确定路段改造能力,下层规划分别考虑日常和大型活动两种交通需求下的用户均衡模型,并设计了基于混沌的模拟退火求解算法. 算例分析中,路网改造前的饱和路段比率分别为8.3％和41.7％;同时考虑日常和大型活动两种交通需求改造后,饱和路段比率分别为0和8.3％;单独考虑日常交通需求改造后,饱和路段比率分别为8.3％和33.3％. 这表明同时考虑两种需求改造后的路网能更有效地缓解交通拥堵.     

考虑大型活动影响下的路网改造优化模型及算法

由于城市交通需求在日常和大型活动期间有较大差异,建立考虑大型活动影响下的路网改造一主多从双层规划优化模型,上层规划以城市路网改造成本和改造后路段饱和度最小为目标确定路段改造能力,下层规划分别考虑日常和大型活动两种交通需求下的用户均衡模型,并设计了基于混沌的模拟退火求解算法. 算例分析中,路网改造前的饱和路段比率分别为8.3％和41.7％;同时考虑日常和大型活动两种交通需求改造后,饱和路段比率分别为0和8.3％;单独考虑日常交通需求改造后,饱和路段比率分别为8.3％和33.3％. 这表明同时考虑两种需求改造后的路网能更有效地缓解交通拥堵.     

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合理的票价分级策略往往能够使得公交乘客和经营者实现“双赢”的局面.为了制定合理的票价分级策略,本文首先通过SP调查采集乘客的选择意向信息,研究了影响乘客广义费用函数的因素变化规律,采用统计分析的方法建立了广义费用函数;其次,以乘客广义费用最小和公交经营者经营效益最大为目标,建立票价分级策略的双层优化模型;最后,基于遗传算法设计了该模型的求解方法,并以济南市2路公交做实例研究.结果表明,本文所研究的基于遗传算法的公交票价分级策略不仅能够使公交乘客的综合效用增加,而且能够使经营者的收益有所提高.     

基于过饱和控制的疏散网络优化模型

应急条件下疏散需求呈现短时爆发性特点,为提高网络优化模型在应急疏散状态下的适用性,本文提出了网络过饱和度概念,并结合疏散交通组织策略建立过饱和控制的疏散网络双层优化模型.上层模型从疏散组织者的角度出发最小化疏散网络过饱和度,下层模型以Wardrop 用户平衡准则模拟疏散参与者的疏散路径选择行为.采用禁忌搜索算法求解所建模型,并以Sioux Falls 网络为平台验证其有效性.实验结果表明,在应急交通疏散状态下,基于过饱和控制的疏散网络优化模型能够实现疏散网络通行能力的最大化利用和应急交通组织策略的最优化配置,具有较强的适用性.     

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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.