基于双层动态均衡原理的交通网络设计模型及方法

摘要

长期以来，城市交通网络设计问题一直被公认为是交通研究中难度最大、最具有挑战性的问题之一，随着智能交通系统(ITS)的深入研究与实践，未来的城市交通系统将是一个具有高智能的综合交通系统。其基础理论是动态交通分配，而基础应用即为动态交通网络设计。在OD时变、用户使用高级出行用户信息系统(ATIS)比率的不同等复杂环境下如何实现整个交通网络系统最优即为动态交通网络设计，这是当今国际上交通网络设计问题的研究热点。
　　 本文采用双层动态均衡模型解决城市交通网络的设计问题，考虑到交通网络上交通流量的动态特性，在此基础上构建了以交通网络总阻抗和建设资金为上层目标，动态路径选择的变分不等式模型为下层的双层规划模型。本文利用模拟退火算法求解上层模型，采用修正的投影算法求解下层模型。此模型能够内在地不断修正路段流入率值和路段能力增量(即网络设计方案)，同时可以得到路段流入率值和路段能力拓宽方案的最优解。
　　 在Ran等人的研究基础上，改进了瞬时阻抗函数，加入了路段的通行能力这个参数，能更好的描述路段阻抗；构建了基于双层动态均衡的交通网络设计模型，可以反映交通网络的实时状态，用于研究、分析交通流的高峰、低谷等时变现象，并对拥挤路段给出路段能力拓宽方案，为交通规划部门提供决策支持。

目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究的目的意义

1.2.1研究城市道路交通网络设计问题的意义

1.2.2动态交通分配的意义

1.3研究内容

第二章交通分配概述

2.1传统的交通分配(静态)

2.2动态交通分配

2.2.1动态交通分配的历史与发展

2.2.2均衡分配的原理及前提

2.2.3数学规划模型

2.2.4最优控制模型

2.2.5 VI模型

2.2.6基于宏观仿真的动态交通分配模型

第三章交通网络设计

3.1定性的交通网络设计方法

3.2定量交通网络设计方法概述

3.3离散网络设计问题

3.3.1 DNDP模型及其解法

3.3.2省时的启发式算法

3.3.3随机离散网络设计

3.4连续交通网络设计问题

3.4.1迭代优化算法

3.4.2 Hooke—Jeeves算法

3.4.3分解平衡优化法

3.4.4模拟退火算法

第四章基于双层动态均衡的交通网络设计模型

4.1建模的假设和约束

4.2符号说明

4.3约束条件

4.3.1基本约束

4.3.2非负约束

4.3.3流量守恒约束

4.3.4先进先出(FIFO)约束

4.3.5流量传播约束

4.4模型建立

4.4.1上层规划模型

4.4.2下层规划模型

4.5算法

第五章算例

5.1路段阻抗函数

5.1.1静态路阻函数

5.1.2动态路阻函数

5.2交通网络设计实例

5.3交通网络设计结果分析

第六章结束语

6.1研究特色

6.2尚需进一步研究的问题

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果