考慮排放的交通分配模型及其算法研究.pdf

1、交通擁堵和環(huán)境污染是城市現(xiàn)代“病”的重要方面，如何改善和調(diào)節(jié)交通擁堵和環(huán)境污染已經(jīng)成為城市發(fā)展必須面對的難題。論文研究了考慮環(huán)境因素的機動車尾氣排放對城市交通系統(tǒng)，特別是交通分配、出行行為等影響，建立了考慮排放的廣義交通分配模型，考慮排放因素的降低擁堵和排放的路網(wǎng)雙層規(guī)劃模型，通過引入排放收費概念，采用排放收費來限制某些路段或區(qū)域的排放量，從而優(yōu)化出行行為和出行方式，使得路網(wǎng)的總排放不超過某個給定的閾值，達到排放的“公平目標”。本文主要

2、完成了以下的研究工作： (1)在傳統(tǒng)的靜態(tài)交通分配模型的基礎(chǔ)上，給出了排放約束下的多用戶交通分配模型，在所定義的廣義出行費用中明確考慮排放因素，排放因子模型選用TRANSYT7-F模型，將變分不等式問題轉(zhuǎn)換成等價的最優(yōu)化問題，引入改進的投影算法，通過將變分不等式問題轉(zhuǎn)換成一系列二次規(guī)劃子問題求解，在給出的數(shù)值算例中明確考慮了兩類對排放不同偏好的出行者，所得的弧流量及路徑最優(yōu)解收斂且均滿足Wardrop平衡條件，計算結(jié)果顯示改進的

3、投影算法在求解廣義均衡費用最優(yōu)方面具有可行性。 另外，采用自適應(yīng)的投影收縮算法求解與考慮排放的多用戶交通分配模型等價的非線性互補問題，從而得到廣義費用下的UE最優(yōu)解，數(shù)值算例結(jié)果顯示，與其他投影算法相比，SA—PC算法在求解廣義均衡費用最優(yōu)方面具有較高的效率。 (2)在Venigalla等人研究工作的基礎(chǔ)上，分別采用基于路徑的梯度投影算法(GP)和基于路徑的非集計的單純分解算法(DSD)來求解考慮不同發(fā)動機啟動模式下，具

4、有非可加路徑費用的交通分配問題，在實例計算中比較了這兩種算法的計算性能。從數(shù)值計算結(jié)果看，這兩種基于路徑的算法得出的數(shù)值最優(yōu)解收斂速度比基于F—W的收斂速度要快，結(jié)果較為滿意。 另外，隨著路網(wǎng)擁擠程度的提高，DSD和GP算法的計算時間也會相應(yīng)地增加，但DSD比GP的增加速度要快。這兩種基于路徑的算法在搜索時都只用到較少的最短路徑，適用于中大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，隨著路網(wǎng)規(guī)模的擴大，其計算時間和收斂速度并不十分理想。 (3)討論了一類

5、考慮降低排放和擁堵的路網(wǎng)設(shè)計問題，在所建立的雙層規(guī)劃模型中，考慮了路網(wǎng)中因路段上的排隊而導(dǎo)致的延遲，同時在模型中也考慮了路段的排放，通過采用道路收費以限制某些關(guān)鍵路段的排放，使其不超過一個預(yù)先給定的閾值，同時也降低了路段的擁堵，道路收費對于減輕政府財政壓力，改善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，更好地服務(wù)于出行者，從而提高他們的滿意度具有現(xiàn)實意義。模型的求解分別采用改進的粒子群算法和改進的量子進化算法求解上層規(guī)劃問題并得到全局最優(yōu)解，采用Frank—Wolfe