基于最优系统弹性的城市道路快速化改造施工时序研究

为科学合理地制订城市道路快速化改造施工时序方案,减小施工改造过程中对周边路网交通出行所造成的影响,研究了基于最优系统弹性的城市道路快速化改造施工时序问题。以路网吸引力作为路网性能的评价指标,构建了路网弹性评价模型,并构建了基于系统弹性最优的城市道路快速化改造施工时序方案决策双层规划模型。上层模型以路网系统弹性最大为优化目标,用于制订城市道路快速化改造施工时序方案,下层模型为固定需求下的系统均衡分配模型,用于模拟给定快速化改造施工时序方案下的路网交通流演变,并将路段交通信息反馈给上层模型。设计了基于Frank_Wolfe的人工蚁群算法对模型进行求解,利用Nguyen&Dupuis网络对模型和算法进行了验证,并对出行时间忍耐系数进行了敏感性分析。结果表明:基于系统弹性的双层规划模型可以有效调整道路快速化改造施工时序方案,使得道路施工改造对路网性能所造成的破坏达到最小,相对于传统的施工时序决策方法,基于系统弹性最优的施工时序决策优化模型能够提高路网的系统弹性,减少19.7%的路网性能损失;随着出行时间忍耐系数的逐渐增大,道路快速化改造过程中路网性能下降逐渐变小,路网系统弹性逐渐变大。