城市交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的雙層規(guī)劃建模及應(yīng)用——以道路等級(jí)配置為例.pdf

1、城市交通網(wǎng)絡(luò)布局的合理性直接影響到城市交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而道路等級(jí)配置又是城市交通網(wǎng)絡(luò)布局中的一個(gè)重要方面。因此，如何優(yōu)化城市交通網(wǎng)絡(luò)特別是優(yōu)化城市道路的等級(jí)配置是一個(gè)理論和實(shí)用價(jià)值并重的研究課題。本文將對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化特別是道路等級(jí)配置的優(yōu)化進(jìn)行深入探討。
　　 城市交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化涉及交通管理者與出行者之間的利益博弈，本文利用雙層規(guī)劃思想，從交通網(wǎng)絡(luò)的全局出發(fā)，建立了考慮出行者路徑選擇機(jī)制的城市交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的統(tǒng)一化模型框架

2、，將有關(guān)城市交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化問(wèn)題統(tǒng)一到該模型框架中來(lái)。框架中以交通管理和規(guī)劃者為上層決策者，以道路的新建改建、信號(hào)配時(shí)優(yōu)化、分車(chē)種交通管制等手段作為決策變量，并列舉了系統(tǒng)總阻抗、用戶盈余、總的建設(shè)費(fèi)用、總的車(chē)輛行駛里程、網(wǎng)絡(luò)總擁擠程度等方面的內(nèi)容作為備選的目標(biāo)函數(shù)；下層模型針對(duì)的是交通行為的參與者，在上層決策者己定決策的前提下以一定的路徑選擇行為出行，并將其描述為帶轉(zhuǎn)向延誤的非對(duì)稱多模式用戶均衡模型。該模型框架的建立提高了城市交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

3、問(wèn)題研究的一致性。
　　 在上述統(tǒng)一化模型框架的基礎(chǔ)上，以道路等級(jí)配置為決策變量建立了道路等級(jí)配置的微觀優(yōu)化模型。針對(duì)城市路網(wǎng)的實(shí)際情況，提出了“大路段”的概念，即根據(jù)城市布局與地理?xiàng)l件將某些路段結(jié)合起來(lái)參與道路等級(jí)配置的優(yōu)化，既考慮了路網(wǎng)的實(shí)際情況又簡(jiǎn)化了模型的求解計(jì)算。同時(shí)，本文提出了功能匹配度的概念，即道路的實(shí)際使用功能與規(guī)劃設(shè)計(jì)功能之間的吻合程度，利用層次分析法和模糊綜合評(píng)判的方法給出了功能匹配度和交通擁堵度的函數(shù)形式，

4、并將這兩類(lèi)函數(shù)作為上層模型的目標(biāo)函數(shù)，下層模型則仍為帶轉(zhuǎn)向延誤的非對(duì)稱多模式用戶均衡模型。
　　 論文進(jìn)一步設(shè)計(jì)了針對(duì)道路等級(jí)配置微觀優(yōu)化模型這一NP-hard和非凸問(wèn)題的啟發(fā)式算法。采用遺傳算法求解上層問(wèn)題，并采用精簡(jiǎn)對(duì)角化的思想，對(duì)一般UE問(wèn)題的Frank-Wolf求解算法進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了針對(duì)下層問(wèn)題的求解算法。
　　 最后，利用Sioux Falls網(wǎng)絡(luò)對(duì)本文所提出的等級(jí)配置微觀優(yōu)化模犁和算法進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試中以