考慮環(huán)境污染控制的城市交通網(wǎng)絡的優(yōu)化模型與算法.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，交通機動化程度加劇，引起的大氣污染、噪聲污染成為影響城市環(huán)境質(zhì)量的主要污染源之一。另一方面，城市交通網(wǎng)絡設計必須考慮降低交通污染這一不容忽視的問題。因此，從系統(tǒng)和全局的角度將環(huán)境污染控制和交通網(wǎng)絡設計有機融合，是解決環(huán)境問題最迫切最有效的方法之一，也是本文將兩者結(jié)合研究的主要原因。
　　本文首先從宏觀角度分析交通網(wǎng)絡中的環(huán)境污染控制機理，提出了基于“共生效益”和“均衡供需”的環(huán)境污染控制手段，構建了

2、共生理論視角下的交通環(huán)境承載力的測度模型和評價模型，為中觀角度的研究提供指導思想和理論依據(jù)。而后為更精確控制交通環(huán)境污染，本文從中觀角度研究了城市交通網(wǎng)絡中的尾氣排放控制策略和噪聲污染控制策略。其主要原理是通過分析城市某區(qū)域的車輛運行與環(huán)境污染的關系，采取某些措施和手段，以提高交通運行效率，緩解交通環(huán)境污染。本文研究范疇僅限于以靜態(tài)交通分配固定需求為基礎的交通網(wǎng)絡中環(huán)境污染管理和控制措施，采用數(shù)學規(guī)劃類方法、智能算法、計算機模擬仿真相結(jié)

3、合的方法來分析和解決問題。研究的主要內(nèi)容如下：
　　(1)首先對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了分析，包括考慮環(huán)境因素的道路網(wǎng)絡優(yōu)化方法，尾氣排放模型、噪聲預測模型、環(huán)境污染控制方法和粒子群算法，在此基礎上歸納和總結(jié)了當前研究存在的問題。并據(jù)此確定了本文研究的范圍、方法、內(nèi)容和技術路線。
　　(2)分析了城市交通網(wǎng)絡領域和環(huán)境污染控制領域的理論和方法，包括城市交通網(wǎng)絡平衡分析、雙層規(guī)劃模型、尾氣排放模型、噪聲預測模型，為構建復雜的優(yōu)化模

4、型打下堅實的理論基礎。
　　(3)針對求解復雜交通網(wǎng)絡優(yōu)化問題的粒子群算法研究，主要通過引入免疫選擇、混沌搜索、多種群演化、自適應繁殖等策略對粒子群算法改進，提出基于免疫選擇的自適應繁殖混沌粒子群算法(ICPSO算法)。通過交通網(wǎng)絡優(yōu)化算例和針對交通網(wǎng)絡特征的性能仿真，證明改進算法在加快收斂速度、增強粒子多樣性、防止早熟現(xiàn)象等方面的有效性，為構建復雜交通網(wǎng)絡的優(yōu)化模型提供便捷的求解途徑。
　　(4)將共生理論和供需平衡原理引

5、入交通網(wǎng)絡的環(huán)境污染控制中，分析了由共生單元、共生模式、共生環(huán)境三要素構成的城市交通共生網(wǎng)絡，提出了基于“共生效益”和“均衡供需”的環(huán)境污染控制手段，闡述了其概念和作用范圍、目標和實現(xiàn)方式。利用DPSIR模型從驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響、響應環(huán)節(jié)篩選出環(huán)境壓力的關鍵因子：土地利用、能源消耗、尾氣排放、噪聲污染，據(jù)此從共生理論視角定義了城市交通環(huán)境承載力的內(nèi)涵和外延，構建了交通環(huán)境承載力的測度模型和評價模型，為從宏觀角度控制城市機動車規(guī)模提

6、供了決策依據(jù)，同時也為城市交通網(wǎng)絡的優(yōu)化模型中約束條件所參照的環(huán)境閾值提供了量化手段。
　　(5)在共生效益思想指導下，采取多種手段組合優(yōu)化的策略來控制城市交通網(wǎng)絡中的尾氣排放。首先構建了考慮行駛工況和信號配時的尾氣排放模型，分析了路段能力增量和信號配時對怠速時間和阻抗函數(shù)的影響，在此基礎上構建了道路拓寬費用調(diào)節(jié)下的雙層規(guī)劃模型，利用ICPSO算法求解并進行算例仿真分析，最后是所做工作總結(jié)和針對性措施。
　　(6)在共生效益