城市交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的雙層規(guī)劃建模及應用——以道路等級配置為例.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)的運行效率，而道路等級配置又是城市交通網(wǎng)絡(luò)布局中的一個重要方面。因此，如何優(yōu)化城市交通網(wǎng)絡(luò)特別是優(yōu)化城市道路的等級配置是一個理論和實用價值并重的研究課題。本文將對城市交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化特別是道路等級配置的優(yōu)化進行深入探討。
　　 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)化問題統(tǒng)一到該模型框架中來。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、信號配時優(yōu)化、分車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)費用、總的車輛行駛里程、網(wǎng)絡(luò)總擁擠程度等方面的內(nèi)容作為備選的目標函數(shù)；下層模型針對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，以道路等級配置為決策變量建立了道路等級配置的微觀優(yōu)化模型。針對城市路網(wǎng)的實際情況，提出了“大路段”的概念，即根據(jù)城市布局與地理條件將某些路段結(jié)合起來參與道路等級配置的優(yōu)化，既考慮了路網(wǎng)的實際情況又簡化了模型的求解計算。同時，本文提出了功能匹配度的概念，即道路的實際使用功能與規(guī)劃設(shè)計功能之間的吻合程度，利用層次分析法和模糊綜合評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、并將這兩類函數(shù)作為上層模型的目標函數(shù)，下層模型則仍為帶轉(zhuǎn)向延誤的非對稱多模式用戶均衡模型。
　　 論文進一步設(shè)計了針對道路等級配置微觀優(yōu)化模型這一NP-hard和非凸問題的啟發(fā)式算法。采用遺傳算法求解上層問題，并采用精簡對角化的思想，對一般UE問題的Frank-Wolf求解算法進行改進，設(shè)計出了針對下層問題的求解算法。
　　 最后，利用Sioux Falls網(wǎng)絡(luò)對本文所提出的等級配置微觀優(yōu)化模犁和算法進行了測試，測試中以