弹性需求下网络设计问题和电子路票问题研究

应用双(二)层规划模型研究弹性需求下网络设计问题与电子路票收取问题,其中只考虑在部分路段进行路段能力扩充和收取电子路票.上层决策者(网络规划者)选择路段能力增加和收取电子路票的数量来获得最优的社会总福利.下层决策者(网络用户)选择路径来最小化他们的出行成本(路径出行时间与所付出电子路票的价值的和).应用下层规划问题的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件,将双层规划模型转化为单层规划模型.为了解决互补条件所造成的求解困难,本文构造了松弛算法进行求解,并用数值试验研究了模型和算法的可行性.数值结果表明,本文的模型在缓解交通拥挤方面可以得到更好的效果,而且只在部分路段进行路段能力扩充和收取电子路票更加方便实用.在可交易电子路票方案中,更多出行的用户需要购买电子路票来为他们的额外出行付费,而减少出行的用户则可以卖出多余电子路票得到补偿,同时电子路票的交易价格是在完全竞争的市场上形成的,因此本文中的可交易电子路票机制是收入中性的.

不确定OD需求下连续交通网络设计的鲁棒优化模型

在城市交通网络中,每个交通小区的交通发生量以及吸引量与其经济发展水平、土地利用、人口数量等因素密切相关,通常能够较为准确的预测,而小区之间的交通需求很难准确的预测.本文假定所有起讫点的交通发生量和吸引量是确定的,而OD需求不确定且属于一个有界区间,利用鲁棒优化的方法建立OD需求不确定环境下考虑用户均衡约束的交通网络设计极小极大模型,并提出了灵敏度分析结合相继平均法(MSA)的求解算法.数值算例表明,利用鲁棒优化方法得到的网络设计方案较传统的确定性网络设计方案具有更高的可靠性.

连续网络设计问题的遗传算法

网络设计问题来源于道路网络的规划,网络设计问题的算法研究对于交通规划的工程实践具有重要的实际意义.本文概述了网络设计问题,指出了网络设计问题数学模型算法研究的复杂性和重要意义.以连续网络设计问题为主要研究对象,分析了连续网络设计问题双层规划数学模型的结构特点.以现代遗传算法为基础,设计了适于解决连续网络设计问题的计算方法.以一个具体的连续网络设计问题为例,证实该算法不仅具有很好的收敛性而且算法所求得的最优解也是可靠的.本文的思想方法亦可运用于其它类型的网络设计问题.

弹性需求下带可交易电子路票的交通网络多目标双层规划模型

交通拥堵和环境污染是阻碍当今城市发展的2大问题。为了缓解城市交通拥堵和机动车尾气排放污染,采用多目标双层规划对弹性需求下的连续均衡城市交通网络进行建模:上层问题中,政府通过增强路段能力和收取电子路票在满足投资、成本约束的条件下使交通网络的综合效益最大化(即经济效益最大化且交通排放最小化);下层问题中,出行者通过选择最佳路径,在满足弹性需求的Wardrop用户均衡(UE)条件下最小化广义出行成本(出行时间和电子路票价值的总和)。据此,构建了弹性需求下带可交易电子路票的交通网络的多目标双层规划模型,对上层目标函数引入决策者的偏好将模型转化为双层单目标规划问题;再以下层规划问题的K-K-T最优性条件代替下层问题,将双层单目标目标规划问题转化为一般非线性规划问题;最后设计了相应的松弛求解算法。数值结果表明,所设计的模型和算法是可行、有效的。

基于ATIS下的鲁棒连续交通网络设计问题

考虑基于ATIS下的连续交通网络设计问题,假定网络上交通需求不确定,但属于一个有界椭球闭集,应用鲁棒优化的方法建立基于ATIS下的连续交通网络设计的鲁棒模型,然后应用需求生成的算法求解此模型,数值算例表明鲁棒设计方案更加可靠。

求解连续网络设计问题的模拟退火算法灵敏度分析

研究了求解城市交通连续网络设计问题的模拟退火算法参数选择原则.采用双层规划模型来描述固定需求下的城市交通连续网络设计问题,其中上层问题的目标函数为整个网络的总阻抗和总投资额之和,下层问题则是用户平衡配流模型.利用模拟退火算法求解上层模型,下层模型则采用基于路径的GP算法进行求解.本文首次采用了灵敏度分析方法分析参数选择对模拟退火算法求解连续网络设计问题影响,比较了各个参数对算法结果及时间的影响,确定了参数的选择原则.根据上述分析方法得到的参数选择原则来设定参数的取值,能够提高算法的执行效率和收敛精度.

基于畅通可靠性的连续道路网络设计

随着优质可靠服务需求的提高,发展设计高可靠性道路网络的方法成为一个急迫的课题.本文建立了一个新的分析连续道路网络设计问题的双层规划模型,其上层模型是最大化的路网整体畅通可靠性和路网扩张率的差值,其下层模型是随机用户均衡交通量分配.通过Hooke-Jeeves算法解算这个模型,得到了一组优化的路段通行能力扩张值.结果表明,该双层规划模型是设计高可靠性道路网络的有效工具.

循环经济模式下的连续型交通网络设计模型与灵敏度分析

连续型交通网络设计问题是研究如何用定量的方法在已有交通网络上扩容某些路段的问题。基于循环经济的核心思想,提出了同时考虑路网系统阻抗最小化、资源节约、环境保护及用户出行行为的双层规划模型,以解决网络设计可能出现的Braess诡异现象和尾气排放悖论问题。为保证模型的求解精度,采用改进的遗传算法对模型进行了求解,并应用Matlab语言开发了相应的算法程序。通过算例分析对模型与算法的有效性进行了验证。针对模型实际应用时的参数值选取问题,对模型做了灵敏度分析。分析结果表明,模型参数的选取方法可为实际路网规划提供借鉴。