交通網絡路徑選擇及應用研究.pdf

1、城市交通擁堵是目前世界各國共同面臨的難題,實踐也已證明:通過修建基礎設施和擴建城市道路的方法,并不能從根本上解決交通擁堵問題。而且大城市中可供利用的土地資源已越來越小。因此,應研究交通系統(tǒng)管理和交通需求管理方法,大力發(fā)展智能交通技術,以充分利用有限的交通資源,挖掘現有交通設施的潛力,為出行者提供暢通無阻的交通環(huán)境。這樣不僅可以有效地改善交通網絡性能,緩解城市交通擁堵,而且為構建和諧社會排除障礙。
　　本文主要研究了城市交通網絡中出

2、行者在不同條件下的路徑選擇問題。雖然關于路徑選擇問題的研究已經有很長時間了,而且也產生了很多優(yōu)秀的模型和算法,但是在不同的條件、不同的要求下,尤其與現實的交通網絡最接近的帶有隨機性和時間依賴性的抽象網絡中的路徑選擇,依然存在很多需要進一步完善、改進和解決的問題。針對前人研究中存在的問題和出現的新問題,本文進行了以下研究與探討:
　　(1)通過系統(tǒng)的分析和總結國內外相關文獻的研究狀況,對路徑選擇問題的發(fā)展歷史及研究成果給出了文獻綜述

3、,同時指出了存在的問題,并以此作為本文研究的方向和主要內容。
　　(2)由于隨機時間依賴網絡比靜態(tài)網絡、隨機網絡、時間依賴網絡更符合實際的交通網絡特性,所以討論了隨機時間依賴網絡中的路徑選擇問題。首先對算法執(zhí)行過程中網絡節(jié)點的搜索順序進行了優(yōu)化設置,使得每個節(jié)點的信息只通過一步更新就可得到。在此基礎上,將路段的屬性定義為時間的離散隨機變量,給出了單屬性和多屬性條件下的路徑選擇算法,出行者可以根據到達節(jié)點的不同時間選擇相應的路徑,路

4、徑選擇的結果以樹結構的形式給出。另外,在多屬性的路徑選擇過程中,采用了基于信息熵理論的多屬性決策方法。
　　在只討論時間屬性的路徑選擇中,根據出行者到達信號控制交叉口的具體時刻以及該時刻所屬信號周期的位置,考慮了通過信號控制交叉口的延誤,并且分析了信號控制交叉口的延誤對路徑選擇結果的影響。
　　(3)討論了兩種形式下出行者有主觀偏好時的路徑選擇模型。在路徑信息已知的條件下,將出行者的主觀偏好從路徑和屬性兩種不同的角度給出,路

5、徑的偏好值用互反判斷矩陣給出,屬性的偏好值由出行者自己給出。由于出行者的主觀偏好與客觀信息之間經常存在一定的偏差,為了盡可能的減小這種偏差,本文建立了單目標的優(yōu)化模型,并采用解析的方法對模型進行了求解,給出了相應的求解步驟。
　　(4)在危險品道路運輸的路徑選擇問題中,最重要的問題之一是進行路段的風險評價,它是進行安全管理與科學化決策的基礎和重要依據。所以本文利用傷亡人數、經濟損失和事故率三個因素來綜合確定路段的風險,同時又設這三

6、個因素受該路段上人口密度、道路條件、天氣狀況、危險品的危險等級以及危險品的運輸質量等客觀因素的影響。采用多重多元回歸分析的方法,建立了傷亡人數、經濟損失和事故率與多個客觀因素之間的多重多元回歸模型,以確定它們之間的相互依賴關系,并進行了假設檢驗。在此基礎上,利用信息熵理論給出了由傷亡人數、經濟損失和事故率決定的路段風險預測模型。
　　(5)將蟻群算法應用到了交通網絡的路徑選擇問題中,對基本蟻群算法做了一定的改進,首先對交通網絡的路

7、徑搜索重新進行了定義;第二、將螞蟻的隨機選擇行為通過隨機數表現出來,并與狀態(tài)轉移概率相結合,定義了綜合狀態(tài)轉移概率;第三、引入影響路段的多個因素,用虛擬的路徑長度代替實際的路徑長度;第四、采用動態(tài)自適應調整信息素的方法;最后,為了避免算法的搜索陷入局部最優(yōu),將路段上的信息素限定在一定的取值范圍之內。在上述改進的基礎上,給出了城市交通網絡中確定起訖點對之間單屬性和多屬性條件下路徑選擇的實現步驟,最后進行了仿真實驗并分析了結果。