基于stackelberg博弈模型的城市交通优化研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于Stackelberg博弈模型的城市交通优化研究研究生：孙昕指导教师：陈畴镛教授2014年11月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterAStudyofUrbanTrafficOptimizationBasedonStackelbergGameModelCandidate:SunXinSupervisor:Prof.ChenChouYongNovember，2014摘要随着经济的快速发展，城市规模的不断扩大，人口的急剧上升，道路系统面临的压力也越来越大。交通拥

2、堵已经是城市每天都将面对的棘手问题。交通路网的顺畅性和高效性将是城市交通路网成败的关键因素之一。随着智慧交通信息系统的不断发展，路径诱导已经成为交通优化的重要手段。交通管理者可以通过发布交通诱导信息对出行者进行合理的诱导，但是在现实生活中，路网的诱导并没有达到管理者与出行者的理想状态。本论文以交通优化为切入点，探讨了管理者与出行者之间的利益矛盾。管理者基于管理系统最优发布交通诱导信息，但是出行者作为个体具有自身的主观能动性，追求的是用户最优。根据这一矛盾点，本论文建立了存在出行路径诱导的Stackelberg动态博弈交通优化模型，在博弈模型中管理者追求的是交通路网的综合出行费用最少，

3、综合费用包含了道路的出行者的时间成本和出行者的燃油成本。出行者追求自身利益最大化，通过效用理论进行评估。并给出一种启发性算法对模型进行求解。同时本论文创新地改进了基本蚁群算法，结合了出行者的路径选择概率，考虑了实时的路网状况。并将改进后的蚁群算法作为管理者的最优策略求解算法。最终通过管理者与出行者之间的博弈模型，使交通路网的有效性更高，车辆分布更均匀。最后设计一个简单的交通路网，通过MATLAB软件对模型进行仿真实验。设计了无诱导的最短路径出行方式、无诱导的最短时间出行方式和有诱导的综合出行方式3个对比仿真实验。通过分析对比仿真实验得出结论：通过本论文建立的模型比在无诱导环境下出行者

4、仅根据自身经验出行的模型更能使交通路网顺畅、使车流量分配均衡，降低路网综合费用。关键词：城市交通优化，动态路径诱导，博弈模型，蚁群算法，仿真求解IABSTRACTAseconomyroars,urbanscaleextendsandurbanpopulationsurges,urbanroadsarefacinganincreasingpressure.TrafficcongestionhasalreadybecomeaGordianknotthatmetropolishastodealwitheveryday.Thesmoothnessandtheefficiencyoftraff

5、icnetworkarethekeyfactorsofurbantrafficnetwork.Sincesmarttrafficinformationsystemdevelopsrapidly,routeguidancehasbeenanimportantmeanstooptimizethetrafficsothatthetrafficmanagercouldprovidearationalguidanceforthetravelerbyissuingthetrafficinformation.However,inreallife,theguidanceofroadnetworkfa

6、ilstoreachtheidealconditionbetweenthemanagerandthetraveler.Takingthetrafficoptimizationasthecut-inpoint,thethesisdiscussestheinterestcontradictionbetweenthemanagerandthetraveler.ThemanagerissuesthetrafficinformationbasedonSO,whilethetraveler,asindividualswithsubjectiveinitiative,prefertotheopti

7、mizationoftheirown.Onthebasisofthiscontradiction,aStackelberggamemodelofthemanagerandthetravelerhasbeenbuildinthisthesis.Inthegamemodel,themanagerispursuingtheminimumofcomprehensivetravelcostoftrafficnetwork,whichincludesthetimeco