考虑速度限制的连续交通网络设计问题

摘要

车速限制是一个简单、有效的交通管理措施来减少车辆在道路上的平均速度，从而达到保证交通安全、减少能源消耗以及降低车辆尾气排放的多重目的。城市交通网络设计是城市交通规划的重要组成部分，在城市交通网络设计中考虑车速限制，可以为限速策略的实施提供更有利条件，从而实现交通规划与管理的统筹优化。本论文研究工作主要体现在以下两个方面:　　(1)提出了一个考虑车速限制的连续交通网络设计问题，旨在通过合理的网络设计方案和车速限制措施来提高交通网络的运行效率，降低交通对环境的污染。构建了一个双目标双层规划模型来描述提出的交通网络设计问题，上层问题从交通管理者的角度出发，以系统出行阻抗与总投资额之和最小以及网络总的车辆尾气排放最小为目标，制定最优的网络设计方案和不同时段的最优限速方案;下层问题描述了出行者不同时段基于用户平衡(UE)准则的路径选择行为。设计了基于非支配排序的遗传算法对提出的双层规划模型进行求解，采用数值算例验证了提出的模型与算法的有效性，最终输出近似最优Pareto前沿面，为交通管理部门权衡两个目标提供依据。　　(2)在以上研究的基础上，提出了车速限制下考虑道路拥挤收费的连续交通网络设计问题，旨在通过合理的网络设计方案、车速限制和道路收费措施来提高交通网络的运行效率，降低交通对环境的污染。构建一个双目标双层规划模型来描述提出的交通网络设计问题，上层问题以系统总阻抗最小以及网络总的车辆尾气排放最小为目标，制定最优的网络设计方案、路段收费方案以及不同时段的最优限速方案;下层问题描述了出行者不同时段基于随机用户均衡(SUE)准则的路径选择行为。采用基于非支配排序的遗传算法对提出的双层规划模型进行求解，通过数值算例验证了提出的模型与算法的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车速限制研究现状

1．2．2 网络设计问题研究现状

1．2．3 交通与环境问题研究现状

1．2．4 国内外研究现状评述

1．3 研究内容及组织结构

1．3．1 研究内容

1．3．2 组织结构

1．3．3 技术路线

第二章 论文研究的理论基础

2．1 用户均衡配流模型

2．1．1 交通分配模型概述

2．1．2 用户平衡配流模型

2．1．3 随机用户平衡配流模型

2．2 网络设计问题的双层规划模型

2．2．1 双层规划的数学模型

2．2．2 上层优化问题

2．2．3 下层交通分配问题

2．3 多目标遗传算法

2．3．1 多目标优化问题简介

2．3．2 基于非支配排序的多目标遗传算法

2．4 本章小结

第三章 考虑速度限制的连续交通网络设计问题

3．1 问题描述

3．2 考虑速度限制的连续交通网络设计模型

3．2．1 建模假设与符号定义

3．2．2 下层用户平衡配流问题

3．2．3 上层双目标优化问题

3．3 算法设计

3．3．1 下层模型求解算法

3．3．2 双目标遗传算法

3．4 算例分析

3．4．1 求解用户平衡配流模型算法对比

3．4．2 进化迭代次数校正

3．4．3 投资匹配系数比较

3．4．4 不同时段限速控制对比

3．5 本章小结

第四章 速度限制下考虑拥挤收费的连续交通网络设计问题

4．1 问题描述

4．2 速度限制下考虑拥挤收费的交通网络设计模型

4．2．1 下层随机用户平衡模型

4．2．2 上层模型

4．3 算法设计

4．4 算例分析

4．4．1 下层用户配流结果对比

4．4．2 参数分析

4．4．3 不同时段限速控制对比

4．4．4 道路拥挤收费策略效果对比

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 主要研究结论

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况