基于节点备选集的城市轨道线网规划模型与算法

为完善城市轨道交通线网规划,指导城市轨道交通建设与运营,引领城市发展,优化城市空间结构,实现交通与用地协调发展的作用,提出一种基于节点备选集合的城市轨道交通线网规划模型。考虑影响轨道交通线网规划的主要因素,以直达客流、线路数量、建设成本、线路长度等作为线网布局的特质因子,建立轨道交通线网规划的数学优化模型;根据模型多决策变量的特点,采用免疫克隆算法进行求解。以某市的实际案例进行实证分析,结果证明模型算法合理、实用,可为制定城市轨道交通线网规划方案提供良好的定量支撑。     

面向通勤需求的定制公交线路规划研究

定制公交线路规划问题主要涉及设计车辆路线以满足散布在一定地理区域的交通需求,目标是在满足运输要求的同时最小化成本。针对定制公交线路规划问题,建立了以运营成本最小为目标的线路规划模型,并运用lingo软件进行求解。最后以虚拟乘客出行需求数据作为案例,进行定制公交线路规划研究,检验建立的模型与算法的合理性及有效性。     

考虑碳排放的混合轴辐式多式联运网络枢纽扩增选址-路径问题

针对现有多式联运网络枢纽饱和度高、枢纽到城市直达运输成本高且效率低等不足,提出采用混合轴辐式多式联运网络研究扩增枢纽选址,同时优化运输线路;基于允许枢纽间转运和需求城市间巡回运输的运输网络,考虑低碳因素构建了最小化总运输成本、二级枢纽开放建设成本、枢纽处转运成本和总碳排放成本的数学模型,将问题分解为选址-分配与路径优化2个阶段,并针对两阶段特点分别采用0-1编码和数字编码设计了两阶段遗传算法;针对现有实际案例采用设计的算法进行求解,并将求得的最优运输方案与现实方案进行对比。研究结果表明:采用提出的算法进行10次运行获得的最优解与其平均值的差值百分比仅为4.7%,且平均求解时间仅为90.6 s;优化后网络扩增了2个枢纽,弃用了1个不合理枢纽,网络转运能力提高了11.3%,枢纽的平均饱和度降低了15.7%,不同枢纽的饱和度比原网络更均衡,不仅缓解了饱和枢纽的压力,还提高了空闲枢纽的周转率,从而提高了转运效率;优化后运输方案对应的总成本、运输成本、中转成本和碳排放成本分别降低了68.41%、68.14%、56.55%和86.76%,且碳排放减少最为突出。由此可见,提出的模型和算法对扩张轴辐式网络选址和混合轴辐式多式联运网络运输方案的组合优化具有较好的性能。      

城市轨道交通地下线车站选址与平面线形优化

基于已知的线路起终点和研究区域内人口分布情况,研究城市轨道交通地下线平面设计方案。以轨道交通车站的布设数量、位置及线路平面线形为决策变量,考虑实际地理条件、站间距、换乘预留及线路平面设计等约束,建立城市轨道交通地下线平面优化模型,实现客流吸引量最大,以及包括建设投资、运营支出和环境影响在内的线路综合成本最小。设计基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)与A*算法的混合启发式算法求解模型。选取国内某城市地铁线路为研究对象,结果表明,算法可求得模型帕累托前沿,提供不同客流吸引量下线路综合成本最低的解决方案。此外,与实际平面设计方案相比,帕累托最优方案能够在不降低客流吸引量情况下减小约 4.4％的线路综合成本。     

重载运输战略装车域车流组合方案优化

为研究铁路重载运输装车端车流组织优化问题,首先分析了基于重载运输的战略装车域车流组织过程,将其按货源供给水平及运输组织方式划分为战略装车点、装车区及装车域3个层次,根据装车域车流以单元式重载列车和组合式重载列车进行组织的特征,以组合列车总组合时间最小化为目标,考虑年目标运量、线路能力、装车点(区)装车能力等约束条件,引入组合映射关系式表示组合站的车流接续关系,构建了符合我国重载线路装车域车流组织特征的车流组合方案优化模型,并设计了启发式算法进行求解.算例结果表明:根据论文提出的优化方法,可获得3种等价的组合方案,其中算例优化方案2与现场车流组织方案相符,其余两种等价组织方案的组合内容不同,但总时间消耗相同.      

城市轨道交通阻断成本模型

针对城市轨道建设方案比选和决策问题, 建立了考虑资金时间价值的城市轨道交通广义全寿命周期成本模型。分析了城市轨道交通外部成本构成, 提出了城市轨道交通阻断成本概念, 并构建了城市轨道交通阻断成本模型。以石家庄城市轨道交通1号线为例, 定量计算了城市轨道交通不同线路敷设方式广义全寿命周期成本。计算结果表明: 采用传统的全寿命周期成本评价方法, 城市轨道交通地面线的全寿命周期成本为72.16亿元, 成本最低; 引入阻断成本的广义全寿命周期成本对各方案进行评价, 地下线的广义全寿命周期成本为173.45亿元, 总成本最低, 为最优方案。     

基于直接负荷控制的交通运输市场决策模型

直接负荷控制(DLC)对运输市场具有灵活的激励作用,分析了在实施DLC后任意时段的客流量,将其与线路的实际客流量作比较,确定线路所处的状态,针对所处的状态,确定票价的调整比例,以刺激运输市场,诱导客流的走向,缓解客流高峰时段与低峰时段的流量差.由此建立兼顾运输企业和货物收发货人或代理人利益的多目标规划数学模型,并找到了模型的求解算法     

基于Benders分解的多方式物流运输网络优化模型

基于Benders分解,对多种交通方式下的物流运输网络优化模型的求解算法进行了研究。首先,以一个典型的物流运输网络优化模型求解为例,分析了Benders分解算法及其实现要点以及可能存在的问题,并提出相应的解决方法。然后在此基础上,通过引入不同交通方式的排放因子和各种排放物的排放成本,建立了多种交通方式下的物流运输网络优化模型。模型的目标函数为考虑运输排放的总成本最小,约束条件包括交通方式能力的限制等等,同时描述了基于Benders分解算法进行模型求解的主问题和子问题。最后,通过一个算例,对模型及其算法的效率和效果进行比较分析,说明模型和算法的可行性和有效性。     

西安城市交通与运输需求管理策略分析

西安市在城市建设快速发展进程中的交通问题十分严重,城市交通拥挤已经成为西安市面临的交通难题,而解决城市交通拥挤问题必须调控交通需求结构,调控城市交通方式结构、时间结构与线路结构,这也是实施城市交通与运输需求管理的有效途径。对西安市交通发展的现状进行了分析,并找准其中存在的主要问题,依据交通运输需求管理有关理论,提出了西安市实施城市运输需求管理的必要性及发展策略和建议。     

异质交通流条件下交通外部损耗成本计算模型

为交通管理、运输定价等阶段中关于交通外部成本定量分析问题提供新思路,基于系统工程构建了交通出行外部损耗成本计算模型。应用系统分析原理揭示系统成本要素间的相互关系,并将交通出行外部成本分解为时间损耗成本、事故风险成本、环境成本3个系统成本要素;另一方面,利用交通流理论分析了多种出行方式混行条件下所形成的差异交通流,以差异交通流的速度与流量为随机变量构建成本要素的子模型。最后,以桂林市某路段调查数据为算例,探讨了交通外部损耗成本计算模型的应用,计算得到其交通外部成本的价格。算例结果发现,事故风险成本在交通外部损耗成本中所占的比例极高,约为92.6%,而交通出行外部损耗成本在交通出行成本中也占了很大的比例。     

混合模式下的多车型交叉甩挂调度优化

多车型是甩挂运输发展的新趋势,载重大的牵引车拖带不超过吨位限制的多 种挂车称之为交叉甩挂.为分析多车型交叉甩挂的优势和客户点分布规律的影响,本文建 立了轴辐式与网络型相结合的混合模式下的多车型交叉甩挂调度模型,针对该模型的特 点设计了混合模拟退火算法进行求解,并将其与其他3 种牵引车-挂车匹配策略进行对 比,验证了模型和算法的有效性,同时体现了多车型交叉甩挂在成本节约方面较之于其 他3 种甩挂匹配策略的优势.最后运用4 种策略求解改进的Solomon 经典算例,分析了客 户点分布对目标函数的影响,可为甩挂运输车辆调度提供决策支持.     

北京市城市道路交通需求管理研究

作为国际化大都市,北京的城市交通体系是比较发达的,但是随着社会经济的发展,城市交通拥挤已经成为北京市面临的交通难题.解决城市道路交通拥挤问题必须调整交通需求结构,调控城市交通方式,出行时间与线路,是实施城市交通与运输需求管理的有效途径.文章对北京市交通发展的现状进行了分析,并找准其中存在的主要问题,依据交通运输需求管理有关理论,提出了北京市实施城市运输需求管理的必要性及发展策略和建议.     

基于双向BFS算法的城市轨道交通有效路径研究

确定城市轨道交通有效路径是客流预测、客流清分等运营管理工作的重要基础,本文在分析乘客对换乘次数及出行成本容忍度的基础上,设计了基于广度优先算法的双向BFS(breadth-first search)算法.考虑拓扑网络中的换乘站、非换乘站、环线与虚拟换乘弧的特性,对轨道交通站点、线路、区间进行编号,并根据乘客换乘次数不超...     

多式联运运输方式选择的模型和算法

在对多式联运运输方式选择问题分析的基础上,运用图论技术构建基于多种运输方式的运输网络.综合考虑了运输成本、运输时效性和运输风险,建立了基于综合运输成本最小和运输风险最小的多目标综合优化模型.通过主要目标法,将模型进行转化.设计了基于克隆增扩的人工免疫算法对问题进行求解.最后通过算例验证了模型和算法的有效性.     

兼顾成本与风险的渣土车运输路径优化模型

为提高建筑垃圾运输过程的经济性和安全性,针对渣土车运输路径优化问题进行了研究,提出一种兼顾成本与风险的多目标0-1整数规划模型。该模型将时间成本、固定成本和运输过程中产生的与渣土车流量、道路等级、单双车道相关的风险因素融入了优化目标,同时其约束条件充分考虑了时间窗和路段连续性等影响因素。鉴于模型的复杂性和多目标特征,设计NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。基于济宁市渣土车实时监测数据设计实例对模型和算法进行验证。结果表明：NSGA-Ⅱ算法适用于求解渣土车运输路径多目标优化模型;通过对模型求解可以得到兼顾运输成本与风险的渣土车运输路径;相比于现有运输路径,模型所得路径最多可以使运输成本和运输风险分别降低19.6%和24.6%;渣土车更适合采用道路等级较高的双车道路径。     

考虑环境影响限制的交通分配模型及算法

针对交通环境影响限制对出行者出行线路选择的影响,建立了对应交通流分配模型,并为模型设计了有效的增广拉格朗日乘子求解算法。首先,基于交通环境影响特征将环境影响限制约束分为独立路段式、独立节点式和区块限制约束3种。其次,通过在经典用户均衡模型中添加环境影响限制约束,得到考虑环境影响的交通分配模型。通过定义广义行程时间和利用KKT条件,分析了新模型对应的出行者路线选择原则。最后,为新模型设计了嵌套Frank-Wolfe算法的部分增广拉格朗日乘子算法。数值算例验证了模型与算法的有效性。研究拓展了现有交通流分配理论的研究视角,也可为交通管理者考虑环境影响提供理论支持。     

重载交通下桥梁的寿命周期成本

从寿命周期成本的角度分析了重载交通下桥梁的建设成本与养护、维修成本间的关系，并提出了提高桥梁经济性、安全性和耐久性的几点建议。研究认为，在决策与设计过程中推广寿命周期成本的理念，将建设成本与使用成本综合起来加以统筹考虑，进行最优组合，加大建设时的资金投入，减少维修、养护费用，是提高重载交通下桥梁的安全性、经济性、耐久性的可行方法。     

基于改进孤立点算法的异常交通数据识别

以地磁检测数据为基础,分析导致交通数据异常的原因;基于对异常数据的识别,对基于相似系数和的孤立点算法进行改进,即对规律性的交通数据进行时段划分,计算相似系数,采用交通量和时间占有率逐次逼近基础值的方法设定阈值。通过实例对分别采用传统阈值筛选法和改进后的孤立点算法对异常交通数据的识别结果进行对比分析。研究结果表明:基于改进相似系数和的孤立点算法对异常数据识别的检测率高于85%,误检率低于25%,识别结果优于传统阈值筛选法,可快速、有效地识别交通异常数据。     

战略装车点多点选址模型及算法

根据战略装车点选址问题的特殊性,在考虑政策性指导原则的基础上,以客户需求和货源基础为出发点,将代表客户利益的运送成本、决策方建设成本和可变成本及表征可挖潜能力的货源覆盖量货币折算值共同纳入目标体系,构建了战略装车点多点选址混合0-1变量非线性规划模型．基于铁路运输组织,考虑物流节点选址问题一般约束的同时兼顾战略装车点覆盖货源量、车流整列配发及线路通过能力约束对目标优化的影响．通过对模型特性的分析,提出一种启发式算法对模型进行求解．最后,结合数值算例验证模型的有效性和实用性．     

交通运输成本的内涵与分析要点研究

随着城市交通系统的多元化发展,需要合理制定交通战略和政策,有效配置交通设施空间和政府公共资源,而交通运输成本是交通战略制定和政策研究的理论依据。国内外学者就交通运输成本研究已获得了一定成果,但由于交通运输系统影响范围广、交通运输成本构成复杂,既有研究对交通系统成本的定义却存在差别甚至概念的混淆。在总结既有研究成果的基础上,梳理交通运输成本的内涵与构成,其中内部成本包括使用者成本、运输供应成本、基础设施供应成本,外部成本包括交通事故成本、交通拥挤成本、噪声污染成本、空气污染成本,并就成本内容的重复计算和忽略等量化分析要点进行了探讨,为交通运输成本的分析研究建立了一致有效的理论基础和应用框架。