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(jī)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(fèi)概念，采用排放收費(fèi)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(gè)給定的閾值，達(dá)到排放的“公平目標(biāo)”。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(fèi)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(jià)的最優(yōu)化問題，引入改進(jìn)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(jì)算結(jié)果顯示改進(jìn)的

3、投影算法在求解廣義均衡費(fèi)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(jià)的非線性互補(bǔ)問題，從而得到廣義費(fèi)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(fèi)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(jì)的單純分解算法(DSD)來求解考慮不同發(fā)動機(jī)啟動模式下，具

4、有非可加路徑費(fèi)用的交通分配問題，在實(shí)例計(jì)算中比較了這兩種算法的計(jì)算性能。從數(shù)值計(jì)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(jì)算時(shí)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(shí)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(kuò)大，其計(jì)算時(shí)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(jì)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(duì)而導(dǎo)致的延遲，同時(shí)在模型中也考慮了路段的排放，通過采用道路收費(fèi)以限制某些關(guān)鍵路段的排放，使其不超過一個(gè)預(yù)先給定的閾值，同時(shí)也降低了路段的擁堵，道路收費(fèi)對于減輕政府財(cái)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(shí)意義。模型的求解分別采用改進(jìn)的粒子群算法和改進(jìn)的量子進(jìn)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