城市交通网络设计模型和算法的研究

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1、北方交通大学博士学位论文城市交通网络设计模型和算法的研究姓名：宋一凡申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：高自友;秦作睿19990501北方交通人学博I。学位论殳摘璎城市交通网络设计模型和算法的研究摘要』／／{网络殴计问题(NDP—NetworkDesignProblem)的实质就是在考虑网络用f户的路径选择行J,j的前提条件下，通过改进现有网络中的某些路段或在现有网络中增加新的路段从而使整个网络中的某种性能指标达到最优的目的，具体的系统性能指标可以是使整个网络中的系统总阻抗最小、交通拥挤程度最低、能源消耗最少、网络备用能力最大及交通所造成的污染程度最低等，它被认为是交通

2、研究领域中难度最大、最具挑战性的问题之一。>一一—，一本文主要研究城市交通网络设计问题，提出了相关的模型和求解算法，出了算例，对计算结果进行了分析、讨论，得出了初步的结沦。具体而言文的主要工作包括：给本(1)采用双层规划模型描述固定需求条件下的连续平衡网络设计问题，设计了基于灵敏度分析法和差分计算的启发式求解算法，并给出了一个简单的算例。通过和以前的几科t求解算法相比较，基于灵敏度分析的第一种算法在准确性和计算量方面都令人满意。由于基于差分计算的第二种算法的目的是降低计算复杂性，当然相应的计算量增加。(2)在固定需求条件下求解网络设计问题是不全面的，有必要将弹性需求条件与平衡网络设计问

3、题结合起来以便更加贴切的反映实际。采用双层规划模型描述基于弹性需求的连续平衡网络设计问题，设计了基于灵敏度分析法和差分计算的启发式求解算法，并给出了一个简单的算例。基于差分计算的算法使用不需求导数的简单的求解方法，通过和基于灵敏度分析法的求解算法相比较，计算结果准确，当然相应的计算量增加。(3)道路网络系统的整体能力是由网络中的交叉路口能力决定的，而交叉路口能力又取决于路口的交通信号的设置，因此有必要将将信号控制问题与连续平衡网络设计问题结合起来以便更加有效的降低交通拥挤程度。采用双层规划模型描述信号控制道路网络中的连续平衡网络设计问题，设计了基于灵敏度分析法的启发式求解算法，并给出了

4、一个简单的算例。(4)将备用能力(ReserveCapacity)的概念与连续平衡网络设计问题结合起来，采用综合处理方法使网络备用能力最大。一方面通过对路口北=玎交通人学博I．学位论文摘要的信号进行最佳设置，．使网络能容纳更多的OD需求量；另一方面对路段进行投资改造，通过提高路段能力来提高网络整体能力。采用双层规划模型描述信号控制道路网络中的信号控制与连续平衡网络设计的组合问题，设计t了基于灵敏度分析法的启发式求解算法，并给出了简单的算例。[关键词]连续平衡网络设计，双层规划模型，求解算法，用户平衡，弹性需求，灵敏度分析，信号控制，备用能力北方交逋人学他I。学位沦殳ABSlRACTRe

5、searchonUrbanTransportatonNetworkDesignModeIandSoIutionAIgorithmSongSchoolofTraff'icandTransportationVifanNorthernJiaotongUniversity，BeiJing100044ABSTRACTTheessenceof’thenetworkdesignproblem(NDP)iStofindasetoflinkimprovementsorlinkadditionstotheroadsontheexistingnetwork．Theobjectiveofthenetworkd

6、esignproblemiStomakeanoptimaliDyesLmentdeciSioninordertooptimizesomeappropriateobjects，e．g．，minimizethetotaltravelcostinthenetwork，minimizetraffiCcongestion，minimizeenergyconsumption，minimizepollutionormaximizethereservecapacityot’thenetwork，whileaCCOURtingfortheroutechoicebehaviorofthenetworkus

7、ers．ThiSproblemhasbeenrecognizedtobeoneofthemostdif'ficultandchallengingproblemsintransport．ThepurposeofthiSthesiSiStostudytheurbantransportatjonnetworkdesignproblem．SomemodelSandsolutionalgorithmsareproposed，also，somenumeri