考虑道路拥挤收费的连续交通网络设计模型及算法研究

作     者：占莉莎 

作者单位：华东交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付印平

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：交通网络设计 拥挤收费 双层规划模型 免疫遗传算法 蒙特卡洛模拟 

摘      要：道路拥挤收费作为一个有效的交通管理措施,通过引导和调节交通流量,以达到提高网络运行效率的目的。同时,在城市交通网络设计中考虑道路拥挤收费,可为道路拥挤收费的实施提供更为有利的条件,从而实现交通规划与交通管理的统筹优化。本论文从模型构建、算法设计和算例分析三个方面着手,研究了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和道路拥挤收费策略来提高交通网络的运行效率。论文构建了一个双层规划模型来描述提出的交通网络设计问题,上层模型从交通管理者的角度出发,在投资预算的约束条件下,以系统总出行时间与网络拥挤收费总收益的加权和最小为优化目标,制定最优的网络设计方案和拥挤收费方案;下层模型描述了基于用户平衡(UE)准则的路径选择行为,其中,采用Monte Carlo方法模拟OD需求在给定范围内变化,且对每个情景下的需求量进行交通分配。论文以免疫遗传算法和交通分配算法为基础,设计了免疫遗传算法与交通分配算法相结合的混合算法,并对算法中的算子进行校正,得到较优的参数组合。之后利用该混合算法对提出的双层规划模型进行求解,最后,采用Nguyen-Dupuis经典网络作为算例验证了提出的模型与算法的有效性。在算例分析中,首先,对道路拥挤收费策略的效果进行对比分析,结果证明了考虑道路拥挤收费的连续交通网络设计模型比不考虑道路拥挤收费的模型更优,并分析不同权重对交通网络设计方案及道路拥挤收费方案的影响。之后,计算并分析了不同预算水平及不同需求层次分别对交通网络设计方案及道路拥挤收费方案的影响。