考虑电动汽车行驶距离约束的交通分配模型与算法研究

摘要

随着汽车保有量的增长，城市交通拥堵问题日益严重，并且随之而来的是能源消耗的加速以及空气污染和噪声污染等。电动汽车是完全依靠电池电量行驶并且通过电网进行充电的车辆，具有无污染、节约能源、噪声低等特点，在未来会得到广泛应用。但是电动汽车的行驶距离是受到其电池容量的约束的，对电动汽车驾驶人员而言，他们在选择出行路径时往往会受到电池容量的影响，选择那些行驶距离在电池容量范围之内的路径。而大量的电动汽车的出行会改变现有的出行需求和网络流量模型，所以有必要对电动汽车的出行而对路网产生的影响进行研究。
　　论文首先根据电动汽车行驶距离受到约束这一特性，构建了行驶距离约束的边界约束条件，然后将该边界约束条件加入传统的交通分配模型中，从而构建了考虑电动汽车行驶距离约束的交通分配模型，并对该模型解的存在性等性质做出说明。
　　论文以快速收敛牛顿算法作为求解有行驶距离约束的交通分配模型的基本算法，然后对其进行改编以得到有行驶距离约束的交通分配模型算法。论文对以牛顿算法为蓝本，然后对其步长、牛顿方向以及流量更新原则等进行优化得到快速收敛牛顿算法。论文对快速收敛牛顿算法的初始化和主循环部分分别进行改编，首先使用标号设定算法分别对初始化和主循环部分的有距离约束的费用最短路径进行求解，然后对主循环部分的步长等参数更新计算，得到改编的有行驶距离约束的交通分配模型算法，并重新设计算法的求解步骤。
　　最后对考虑电动汽车行驶距离约束的交通分配模型及算法进行实证研究。首先使用小规模的网络算例验证算法的正确性及收敛性，并分析不同的距离约束下的分配结果;然后使用中型规模的网络验证模型及算法的适用性，并对行驶距离约束参数敏感度进行分析，同时通过行驶距离约束值不同的情况下路网中的交通流量变化，来探究出行者针对于行驶距离约束条件下的路径选择行为。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 有约束条件的交通分配模型研究概况

1．2．2 有约束条件的交通分配模型算法研究概况

1．3 研究目标及主要内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 研究技术路线

1．5 章节安排

第二章 考虑电动汽车行驶距离约束的交通分配模型

2．1 传统的用户均衡分配模型

2．2 考虑电动汽车行驶距离约束的交通分配模型

2．2．1 模型构建动机

2．2．2 考虑电动汽车行驶距离约束的交通分配模型构建

2．2．3 模型的性质

2．3 其他类型有约束条件的交通分配模型

2．3．1 路段容量约束交通分配模型及算法

2．3．2 路票约束下的交通分配模型及算法

2．4 本章小结

第三章 行驶距离约束下的交通分配模型算法

3．1 快速收敛牛顿算法原理

3．1．1 列生成法

3．1．2 优化阻尼牛顿投影算法

3．2 快速收敛牛顿算法计算过程

3．2．1 算法步骤

3．2．2 快速收敛牛顿算法的算例分析

3．3 考虑行驶距离约束的快速收敛牛顿算法改编

3．3．1 标号设定法求解有距离约束费用最小路

3．3．2 牛顿方向参数更新

3．4 行驶距离约束下的交通分配模型算法流程

3．5 本章小结

第四章 实证研究

4．1 Nguyen网络实证分析

4．1．1 算法正确性验证

4．1．2 不同距离约束分配结果分析

4．2 Sioux-Falls网络实证分析

4．2．1 算法的适用性及程序实现

4．2．2 行驶距离约束敏感度分析

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要研究成果

5．2 主要创新点

5．3 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文和参与的科研项目