基于组合优化和双层规划的区域公路网路线布局优化模型研究

摘要

为了有效解决公路运输的供需矛盾，避免建设资源和道路设施的浪费，必须制定科学、系统的公路网规划，做好公路网规划的理论研究工作进而指导建设实践，是发展我国公路交通的前提和基础。随着社会经济和交通运输的发展，对公路网规划的要求不断提高，使得对有待完善的公路网规划理论展开深入研究尤显迫切。本论文的主要工作如下： 首先，分析现有公路网等级结构优化模型目标选取中存在的不足，构建新的等级结构优化的目标，结合东北三省干线公路网进行等级结构优化实例分析，对改进的目标规划模型的合理性进行分析。 其次，总结公路网节点选择的原则以及节点层次划分方法。结合各节点的交通运输水平和路网交通需求的空间分布情况，将节点的客、货运输量作为确定节点重要度的重要指标，对节点重要度及路段重要度模型进行了改进。 再次，应用组合优化理论和双层规划模型分别建立国家级公路网路线布局组合优化模型和省、市级公路网路线布局双层规划模型，以消除不能根据公路网的层次有区别地建立布局优化模型的弊端，并通过实例验证模型的合理性。 最后，应用线性加权和法和乘除法将公路网路线布局组合优化模型及双层规划模型转化为单目标优化模型，并借助遗传算法研究公路网路线布局优化问题的求解，克服常规算法难以求解大规模优化问题的局限性。

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论文说明:图表目录

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外研究概况

1.3.1 国外研究发展概况及趋势

1.3.2 我国研究发展概况及趋势

1.4 研究内容和技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 公路网等级结构优化

2.1 公路网等级结构优化的目标

2.2 公路网等级结构优化目标规划模型的改进

2.3 模型的应用——东北地区干线公路网等级结构优化实例

2.4 本章小结

3 公路网节点选择

3.1 公路网节点选择的原则

3.2 节点的层次划分

3.3 节点重要度模型

3.4 模型的应用——东北地区高速公路网各节点的重要度

3.5 本章小结

4 公路网路线布局优化

4.1 公路网路线布局组合优化模型

4.1.1 组合优化模型的建立

4.1.2 组合优化模型形式

4.1.3 组合优化模型目标函数的转化

4.1.4 组合优化模型的遗传算法求解

4.1.5 组合优化模型的案例分析——东北地区高速公路网规划

4.2 公路网路线布局双层规划模型

4.2.1 双层规划的引入

4.2.2 双层规划模型的建立

4.2.3 双层规划模型形式

4.2.4 双层规划模型目标函数转化及求解

4.2.5 双层规划模型的遗传算法求解

4.2.6 双层规划模型的案例分析——吉林省公路网规划

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 主要研究结论

5.2 研究展望

参考文献

附录

作者简历