基于行程时间可靠性的城市连续路网优化.pdf

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1、基于行程时间可靠性的城市连续路网优化■尹瑞[摘要]优化道路网络是建立高质量交通运输系统的重要对此，本文假设交通需求和路段能力均为不确二、行程时间可靠性网络设计模型环节。假设日常交通需求和路段通行能力均为不确定的，定的，提出了基于行程时间可靠性的连续路网设计1.模型的基本假设建立了城市道路网络行程时间的可靠性为指标的估计方的双层规划模型。结合网络均衡分配求解算法，提城市交通的供给与需求决定了行程时间的波动法。将该指标作为优化目标，建立面向连续道路交通网络出基于MonteCarlo模拟结合遗传算法的模型求解程度。交通供给方面，城市路网由路段与交叉口两设计的双层规划模型。针对实际路网设

2、计中存在的资金约方法。在此基础上，将模型应用于某城区实际道路类路网单元组成，这两类路网单元的通行能力时刻束条件，设计了能获得约束空间内全局最优解的基于惩罚网络优化，研究模型的实践可操作性。都处在变化中；交通需求方面，空间分布的交通需遗传算的随机模拟方法。最后以某城区主干路网为优化对一、行程时间可靠性求量也是处于波动之中的，因此特作如下假定：象进行了实际验证。结果说明，本文的模型及其求解算法1.行程时间可靠度A1.假定道路网络中路段实际通行能力C服从N2能为城市路网优化及其资金分配改造提供科学依据。Asakura等最早提出了行程时间可靠度概念，（ρCd，σ）的正态分布，而Cd为路段

3、的设计通行能即车辆能在约定的许可时间内完成起点到达终点出力向量，ρ（ρ∈[0，1]）为实际通行能力的折减系2[关键词]行程时间可靠度连续网络设计双层规划模型行的概率。根据概率论可知上述概念为数，σ为通行能力的方差；R＝Pr{t≤T}（1）A2.假设每个OD对之间的交通需求服从随机正22道路网络是城市活动赖以维续的基础设施，其态分布，即Qrs～N（qrs，σrs），其中qrs和σrs分别为其中t为OD对之间的旅行时间随机变量，T为供给对城市居民出行具有决定性作用。行程时间是OD对rs间交通需求的数学期望和方差。往往为交通管理者或出行者约定的许可行程时间。表征城市交通运行质量最为直观

4、的指标，历来为交A3.假设出行者熟悉其选择的出行路径的堵塞下图1展示了行程时间、许可行程时间和时间可靠通规划、管理部门所重视。然而，一方面由于交通程度，因此能准确选择行程时间最短的那条路径。度的关系，其中可靠度即为阴影面积。很显然，确事故、天气、路边停车、交通流本身的随机性等因2.行程时间可靠度估计定某一OD对之间的可靠度，必须确定：交通管理者素降低了道路的通行能力，使得路网的供给表现出本文估计路网的行程时间可靠度的基本思路是或出行者约定的许可行程时间；行程时间概率密度不确定性；另一方面由于每天人们的出行存在不确这样的：利用蒙特卡罗抽样随机模拟方法，根据假函数或行程时间概率累积分

5、布。定性，这使得交通需求从时间、空间上表现出随机设A1、A2随机抽样交通供给和需求，再利用交通网如果考虑拥挤效应，假设OD对之间的许可时间性，这两者导致了行程时间的波动。对此，人们提络均衡分配模型，将抽取的交通需求按照Wardrop为其自由流行程时间的λ倍，λ>1，则（1）可以写出了网络行程时间可靠性来描述路网交通的不确定原则分配到路段，由此得到路段和路径的行程时间为：性。由于行程时间的随机性使得人们到达目的地的概率分布。该过程即为：R＝Pr{t≤T}＝Pr{t≤λ•T}（2）f时刻有了不确定性，影响了出行准点率。因此，人Step0.模型初始化：确定各个路段的通行能力们不得不尽量

6、提前出发，以留出冗余时间来应对路和交通需求的概率密度分布；管理者接受网行程时间波动。改善路网行程时间可靠性的意义频率的行程时间Step1.令样本抽样次数k=1，可靠出行天数在于提高出行的准点率，使得人们能延后出发时刻，n=0；从而节省交通出行的时间用于休闲或工作等。因此，Step2.利用概率密度分布随机生成路段通行能行程时间分布f(t)构筑准点而可靠的道路交通网络，本质上改善了出力和交通需求的向量：行者的社会福利。tck＝{,cckk,,ck,}；Qk＝{QQk,k,,Qk,}12a1213rso正因为改善路网行程时间可靠性的重要价值，T行程时间Step3.用户均衡配流模

7、型，将交通需求按照国内外学者在该领域进行了探索。Iida、Cassir、图1可靠度、行程时间分布与规定时间关系Wardrop原则分配到路网上去，获得OD之间的行程Bell、Chen、Yang提出通过优化路网的供给来改善2.路网行程时间可靠性时间tk；路网的可靠性，而这实质上是网络设计问题（Netw-[10]根据上述分析及可靠性理论，路网行程时间Step4.如果tk＜T，则令nrs=nrs+1；orkdesignProblem），也就是对一个已经存在的交可靠度应为系统任务实现可靠度