城市轨道交通线路规划优化模型与算法

文章根据我国城市轨道交通规划建设的特点,建立了以轨道交通投资和系统出行总时间最小为目标的轨道交通线路规划的双层规划模型,提出应用成熟的遗传算法进行优化模型求解。方法简单实用,对于我国的轨道交通线路规划具有实用价值。     

公路网改扩建决策优化双层规划模型

针对公路网改扩建问题, 在决策优化过程中, 考虑了技术、资金、环境保护以及运营效率等因素。以路网系统的最小交通量为上层模型目标函数, 以最小走行时间为下层模型目标函数, 以路段服务水平、土地占用状况、建设投资等为约束条件, 构建了公路网改扩建决策优化双层规划模型。采用遗传算法求解模型, 并通过济青北线的实例数据进行实证分析。计算结果表明: 济青北线济南—淄博段、淄博—青州段、青州—潍坊段的扩建优化指数分别为2.15、4.09、3.54, 新建优化指数分别为1.87、3.09、2.73, 相同路段的扩建优化指数均高于新建优化指数, 与实际相符。可见, 模型有效。     

公路网络路线布局优化的双层规划模型及算法研究

首先分析了省、市级公路网布局的特点和要求,然后通过将连续变量离散化、引入双层规划模型,建立了适合省、市级公路网络的路线布局双层规划模型。最后研究了模型的求解算法,将模拟退火算法应用于公路网络路线布局优化问题中,应用V isual Basic 6.0语言开发了相应的算法程序。     

考虑充电需求的电动公交车运营优化模型与算法

随着新能源汽车技术的快速发展,电动公交车被视为缓解城市交通拥堵和降低环境污染的有效手段,然而电动公交车的里程限制和充电需求等特点使得公交网络设计和运营面临新的挑战。本文在公交分配的基础上,考虑电动公交车充电需求,对新型电动公交的发车频率、运营车辆数、车辆充电计划进行优化设计。构建一个双层规划模型,上层为带有电动公交线路运营充电仿真模块的公交网络优化模型,从运营商的角度来实现乘客出行成本和电动公交网络运营总成本最小;下层基于UE(User Equilibrium)均衡准则来描述乘客出行路径选择行为并预测公交网络流量。提出基于代理模型的算法（Surrogate-model-based Algorithm）来求解所构建的双层规划模型,并嵌入基于超路径的投影算法求解下层电动公交均衡分配问题,利用线路运营充电仿真模块求解上层运营车辆数车辆、充电计划及车次数量。最后采用数值算例验证了该模型和算法的有效性,算例结果显示,所提出的代理模型算法比传统遗传算法求解效率和精度更高,且随着网络规模的增大效果更为明显。     

配送中心选址与车辆路径一体优化模型与算法

在配送系统中,配送中心选址问题与在此基础上的车辆路径问题相互影响.为了反映两者之间的相互关系,建立了配送系统优化的双层规划模型.模型上层为配送中心选址问题,下层为车辆路径优化问题.由上层模型给出初始配送中心选址方案;在此基础上由下层模型进行配送车辆路径优化;然后计算上层模型中的供应商到配送中心的运输费用,从而得到上层模型的目标函数;再对上层模型方案进行调整.设计了基于遗传算法与粒子群算法的求解方法.算例分析表明,与两者分别优化相比,双层规划模型可以降低配送系统的总成本,提高配送系统的整体效率.     

多区域通勤定制公交线路规划模型及求解算法

“定制公交”作为一种基于需求响应的公交服务模式,被认为能够有效吸引城市居民转向公共交通出行.通勤类型作为定制公交服务中的一种重要形式,其线路设计问题具有现实意义.首先,本文在已有理论的基础上,构建了多区域运营模式的通勤定制公交线路规划模型,该模型以最小化乘客出行成本、车辆运营成本为优化目标.其次,为求解模型,设计了一个两阶段启发式算法以获得多目标优化模型的Pareto解.最后,通过几组算例对模型进行了验证.结果表明,本文所提出的方法可根据优化目标提供多种线路方案集,丰富了定制公交的运营模式,为定制公交的线路规划提供了依据.     

基于双层规划的危险货物配送路径鲁棒优化

针对不确定环境下带时间窗的多配送中心危险货物配送路径优化问题, 提出一种含鲁棒控制参数的鲁棒优化方法; 综合考虑危险货物运输风险、运输费用和服务时间窗, 构建了危险货物配送路径多目标双层鲁棒优化模型, 上层模型追求运输风险和运输费用最小化, 下层模型采用用户均衡交通分配模型; 根据Bertsimas-Sim鲁棒优化理论, 对含有不确定参数的上层模型进行鲁棒对等转化; 联合增强型Pareto遗传算法和Frank-Wolfe算法构建了求解多目标双层鲁棒优化模型的混合算法, 采用3段式编码和解码方法、等位匹配交叉操作以及翻转变异等遗传操作方法求解上层模型, 采用Frank-Wolfe算法求解下层用户均衡模型; 以经典的Sioux-Falls交通网络为例, 对含有3个配送中心、7个需求点的危险货物配送路径优化问题进行案例分析, 以验证模型及其算法的合理性。研究结果表明: 当鲁棒控制参数分别为0、30和60时, 构建的混合算法能分别快速得到3、2和3组鲁棒最优解, 且所有解均为包含具体运输路段和发车时刻的配送方案, 而非配送顺序; 该混合算法与传统两阶段启发式算法相比, 运算时间能节省54.74%。可见, 该混合算法无论是在求解效率上, 还是在解的表达形式上均优于两阶段启发式算法, 能较好地完成不确定环境下危险货物配送路径多目标双层鲁棒优化任务。     

长大货物多式联运路径优化模型与算法

基于可行性与合理性的角度, 分析了长大货物多式联运路径优化的影响因素。以最小运输时间、里程与费用为目标函数, 以线路限界、桥梁承载能力、起重设备的起重能力为约束条件, 建立了长大货物多式联运路径优化原始模型。考虑了约束条件的改造性特征, 将原始模型扩展优化, 设计了二维序列编码策略, 运用遗传算法求解扩展模型。计算结果表明: 运用提出的优化模型与遗传算法, 最优运输时间、里程和费用分别为12.5d、1 116km、58.18万元, 运用提出的优化模型与模拟退火算法, 最优运输时间、里程和费用分别为15.5d、1 131km、67.74万元; 运用单一的铁路运输方式与遗传算法, 最优运输时间、里程和费用分别为12.7d、1 152km、56.50万元。与其他2种情况比较, 提出的优化模型与遗传算法的综合优化程度分别提高52.22%与8.95%, 可见, 模型可行, 算法有效。     

班轮船舶调度多目标优化模型与蚁群算法

针对班轮船舶调度问题, 在将班轮合理配置到各往返航班上和不存在时间冲突的基础上, 以最小班轮变动成本、最小航线运载量缺口和最小班轮航次总绝对偏差为目标函数, 构造了基于港口时段与往返航班的时空网络, 建立了班轮调度的0-1整数规划数学模型。基于某船务公司实际运载数据, 利用蚁群算法求解模型, 并用邻域搜索技术提高求解效率。计算结果表明: 在运载量满足运营要求的前提下, 班轮运营的日均总变动成本从198 086.3元降低到170 472.2元, 下降了约13.9%;班轮航次数总绝对偏差从4.4次降低到2.4次, 下降了约45.5%, 班轮利用率更加均衡; 运载量缺口仍旧为0。可见, 模型可行, 算法有效。     

蚂蚁算法在交通网络设计问题中的应用

以路网的总走行时间最小为目标,考虑道路建设的投资约束,建立交通网络设计问题的数学模型,用蚂蚁算法对其进行求解,并用实例说明,这在交通网络设计问题中具有很好的应用价值.     

轨道交通乘客个性化出行路径规划算法

随着城市轨道交通网络的不断完善,可供乘客选择的轨道交通出行路径日益 增加,乘客出行路径决策愈加复杂.本文在分析轨道交通服务水平变量对不同属性乘客出 行路径选择行为影响的基础上,提出轨道交通乘客个性化出行路径规划算法.首先,基于 非集计理论构建针对不同类别乘客的路径选择模型,该模型综合考虑乘车时间、换乘时 间、换乘次数、车内拥挤度及个人属性等因素对乘客路径选择行为的影响.其次,基于不同 类别乘客的路径选择行为差异,构建考虑车内拥挤度变化的乘客个性化出行路径动态规 划算法,为不同属性乘客规划广义出行时间最小的路径.最后,基于广州地铁数据对算法 进行验证.结果表明,该算法针对乘客个人属性规划的最优出行路径,更加贴合乘客的出 行心理.     

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分析了影响城市轨道交通乘客路径选择的主要影响因素,建立了城市轨道交通路径选择的广义费用函数,并分析乘客在城市轨道交通网络中的路径选择行为。应用Logit模型对城市轨道交通网络的客流分配问题进行了理论建模,通过统计调查数据对模型和算法进行了有效性验证。通过问卷调查数据,采用极大似然估计方法,标定了模型中的参数,在有效路径搜索算法方面,提出了一种基于深度搜索优先和分支界定思想的有效路径搜索算法,以得出符合现实的有效路径集合。最后,在北京市轨道交通网络客流中,运用本文所提出的模型和算法估算了立水桥站到国贸站OD对之间各有效路径被选取的概率,并通过实测调查数据进行了验证,结果表明了本文所提出的模型和算法的有效性。     

城市轨道交通接运公交最优长度与线路布设研究

本文首先考虑了土地性质、出行需求和公交运营成本等因素,建立公交运营效益最大的接驳范围单变量非线性单变量规划模型,经过参数标定与约束的简化后采用二分法求解。在模型的约束中使用站点聚集效应距离衰减函数建立需求与接驳距离的关系式,并通过单约束重力模型获得的距离与需求样本对其进行参数标定。然后,以接驳范围为约束指导新增线路布设和原有线路调整。前者以站点覆盖率、非直线系数、运营费用等为指标,整体客运系统运输效率最大为目标,使用启发式解法布设新增公交接驳线路;后者根据定性定量相结合的原则,依流程调整原有线路走向。本研究需要采集的数据并不复杂,可用于指导轨道站点公交接驳相关工程实践。     

轨道交通站点吸引区域模型构建及算法

在分析轨道交通站点吸引区域研究现状的基础上，指出了存在的不足之处．基于合理的假设，讨论了单线及双线线网站点吸引区域的确定方法，并建立了一般情况下轨道交通站点吸引区域模型，给出了模型的算法，并通过应用示例说明了模型在轨道交通规划中的应用．     

对城市轨道交通规划建设的思考

中国城市轨道交通的超常规发展短期内缓解了各大城市轨道交通发展滞后的欠账问题,极大支持了快速城镇化进程.然而,城市轨道交通发展过程中也面临着一些需要探讨的问题——要不要持续建设、如何才能做到持续建设.分析城市轨道交通现实情况、国内外主要投融资模式以及站城一体化实施效果,提出从长远角度和外部效益角度科学决策城市轨道交通建设...     

考虑换乘时间影响的城市轨道交通路径选择行为研究

研究乘客路径选择行为有助于掌握城市轨道交通网络客流分布规律.本文在分析城市轨道交通乘客路径选择行为影响因素的基础上,重点考虑换乘时间对乘客换乘费用感知的影响.实际调查表明,乘客感知的换乘走行时间与实际的换乘走行时间符合幂函数分布.本文将换乘走行时间惩罚系数设定为换乘走行时间的幂函数.在此基础上,本文构建了乘客出行广义费用模型,采用改进的深度优先算法搜索两点间的有效路径,并利用Logit 随机路径选择模型计算各有效路径的选择概率.最后,以北京市轨道交通网络的数据对提出的模型和算法进行验证,案例分析结果验证了本文提出的模型的合理性.     

解读《城市轨道交通线网规划编制标准》

住房和城乡建设部批准发布的《城市轨道交通线网规划编制标准》（GB/T 50546—2009,以下简称《标准》）已于2010年4月1日起实施,对其主要条文内容进行解读有助于宣贯《标准》和指导城市轨道交通线网规划编制工作。作为技术性标准,指出其内容定位于城市轨道交通线网规划层面,重点突出规划编制内容、编制深度、编制程序和关键环节的技术要求。阐述了《标准》编制的重点任务,即规划编制的内容与程序、基础资料的获取、规划范围和年限、用地控制规划、技术术语与指标等。最后,对《标准》的主要条文内容进行详细解释和分析。