城市道路網(wǎng)單行道布局優(yōu)化模型與算法.pdf

1、本文利用雙層規(guī)劃思想，從交通網(wǎng)絡全局或某一重要交通區(qū)域的角度出發(fā)，建立了考慮出行者路徑選擇機制的單行道布局數(shù)學規(guī)劃模型。假定交通管理者已經(jīng)在歷史流量信息和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上確定了單行道候選路段集合，模型以最小化研究區(qū)域內(nèi)的總旅行時間為決策目標，約束條件集包括單行道布局決策變量0-1約束、兩對向路段單行道布局的互斥性條件(即相同結(jié)點對的兩對向路段中至多只有一個路段被選中逆行)、網(wǎng)絡布局強連通性假設(即對于任意單行道布局，兩任意結(jié)點對間都有路徑保

2、持連通)和駕駛員的路徑選擇行為約束等。單行道布局方案直接影響路段設計通行能力，而后者又通過路段特性函數(shù)影響路段的流量和旅行時間等。因此，本文還建立了路段設計通行能力與單行道布局決策變量函數(shù)關(guān)系式。 設計了單行道布局優(yōu)化模型的一種基于遺傳算法(GA)的組合式算法，用GA求解上層模型的非線性整數(shù)規(guī)劃問題，用基于Bell加載的MSA算法求解下層的某一給定單行道布局方案下的SUE模型。針對初始化和遺傳操作中出現(xiàn)的不滿足約束條件的解，分別

3、設計了相應的染色體修復程序使之可行。 城市道路中交叉口無處不在，論文進一步同時考慮單行道布局和交叉口均衡信號設置優(yōu)化，從而更大限度地挖掘現(xiàn)有城市道路交通網(wǎng)絡的供給潛力，并保障單行道乃至整個網(wǎng)絡的安全、順暢運轉(zhuǎn)。構(gòu)建了兩者組合優(yōu)化的雙層規(guī)劃模型，以考慮交叉口信號延誤的研究區(qū)域內(nèi)總旅行時間最小化為優(yōu)化目標，以單行道布局0-1變量和綠信比參數(shù)為決策變量。約束條件集包括單行道布局0-1變量的互斥性約束、網(wǎng)絡布局強連通性假設、綠信比變量的

4、上下界約束和守恒約束(假設無時間損失，則進入一個信號交叉口的所有信號控制路段的綠信比之和等于1)、單行道布局與信號設置的互斥約束(被逆行路段的綠信比為0)，以及駕駛員的行為約束等。隨后，設計了相應的GA-MSA啟發(fā)式算法。單行道布局0-1變量和綠信比參數(shù)均采用0-1字符串編碼，其中后者在一定的精度條件下作離散化處理，用相應的0-1字符表示路段的綠信比是否取該離散值。針對初始化和遺傳操作中產(chǎn)生的不可行滿足約束條件的染色體，設計了相應的染色