基于蚁群算法的城市公交线网优化设计研究

《基于蚁群算法的城市公交线网优化设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、(2)解决目前在我国特大中心城市普遍存在的交通拥堵状况并减少现代交通带来的环境污染问题。(3)缓解我国经济基础薄弱导致的城市交通投资有限问题，使政府有限的资金投入得到最佳的经济和社会效益。因此，研究现代城市公交系统线网规划及相关问题不仅在理论研究上有着重要的价值，而且能够用于解决实际的交通和社会问题，有着广阔的应用前景。1．2国外研究现状(1)交通分配交通分配最早起源于20世纪40年代，伴随着第二次世界大战后不久组织的一次百城OD调查和研究而得到初始发展【l】。经济学家Knight于1924年最早用“平衡’’一词来描

2、述交通流状态。直到1952年，Wardrop[2】提出了2个著名的出行路径选择行为准则，并给出了用户平衡(UserEquilibrium)和系统最优(SystemOptimum)的概念，才使交通网络平衡概念从描述转为严格刻画。直到1956年Beckmann等人【3】才提出了用于描述LIE原理的一种数学规划(MathematicalProgramming，简称MP)模型。1975年LeBlanc等【4】将Frank．Wolfe算法用于求解这个模型获得成功，从而形成了当前广为流行的实用解法。MP模型通常称为Beckman

3、n变换式，正是这个结构严谨的数学形式奠定了交通分配模型的基础，从而使人们对交通分配问题的认识从直观走向严谨，但是它是一个维数大、约束多的NLP问题，其算法设计在数学上也是一个难度较大的问题。之前有很多学者一直在探讨用模拟和近似的方法求解交通平衡分配问题，但由于受限于大规模问题求解的难度，研究UE分配的近似算法依然是交通分配中的一个重要课题。由此得到了有别于寻求LIE分配最优解的一些算法，通常称为非平衡分配算法，如全有全无分配法(AnorNothing)、容量限制(CapacityRestraint)分配法、增量加载(

4、IncrementalLoading)分配法和逐次平均(SuccessiveAverages)分配法。其中，由于没有证据能够表明容量限制分配法的收敛性，因此美国联邦公路局(FederalHighwayAdministration)开发的交通规划软件包中对此算法做了2点修改：新一次迭代的路段阻抗取为前两次迭代得到阻抗的加权平均，也就是对路段阻抗进行了平滑处理；预定最大迭代次数N，当迭代次数达到N时即终止迭代。F．w法比较适用于UE规划的求解，并且易于理解和实现，但其理论上存在收敛性不好的特点。Lupi(1986)【5】

5、指出，利用最速下降法求解无约束极值问题时，相邻2次最速下降方向一般呈90。，而F．W法则呈120。左右。Fukushima(1984)【6l建议通过存储2—10个前几次迭代得到的LP解以获取一个包含有更多有用信息的Fukushima方向，并与本次迭代的F-W方向比较，选取方向倒数较小者作为真正的迭代方向，以此来更快地逼近最优解。Weintraub等[71(1985)提出采用比一维搜索得到的最优步长更大的步长来补偿F．W方向的不足，有效缓解算法的锯齿形收敛效果。Lee(2001)【8】提出了一个将大量的可行域顶点进行凸

6、组合的F．W法改进法．LCFW法，该方法与Fukushima法思路极为相似，是对Fukushima法的扩展。(2)公交客流分配Dial[91于1971年提出了标准Logit分配模型，该模型适用于机动车的客流分配，而且不需要枚举全部有效的路径。随后Tranhantlo】(1974)对标准模型进行了改进，提出了Lo班递推模型，逐个弧段计算和分配。Leclercxl[1l】(1972)提出了一种与传统的节点弧段表示法不同的“节点一线路’’表示方法。C城qui和Robillard[12l(1975)首先研究了吸引线路集的选择

7、问题，解决了在一个给定的乘车点或者换乘点如何选择合适的公交线路吸引集的问题，但其没有解决后续点的换乘问题。Daganzo和Sheffi[13’141(1977，1979)提出了一种概率分配模型(ProbitModal)，该模型需要枚举所有的超级路径，该方法实现起来计算量大，不适合大规模网络计算。由Andre嬲son【"】(1976)提出，由Hasselstrom[16】(1981)完善的一种经验型分配方法，通过一组经验型的规则集选择吸引线路集，但该方法不能保证结果是优化的。同年，Last和Leak【1‘7】提出了第一

8、个考虑车辆能力限制的公交配流模型——啊iANSEPT，但该模型仅适用于放射状网络。80年代公交客流分配技术的最大进展是出行策略理论的提出。出行策略不仅抓住了乘客出行的特点，而且使得已有的适用于机动车的平衡分配模型通过改进而适用于公交网络。基于出行策略理论最典型的客流分配模型是Spiess和Flofian[18’191(1984，1989)提出的