區間不確定需求下的混合公路交通網路設計

《區間不確定需求下的混合公路交通網路設計》是依託長沙理工大學，由周和平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：區間不確定需求下的混合公路交通網路設計
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周和平
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

交通需求存在很大的不確定性，在交通網路設計中，忽視這種不確定性將會造成難以避免的決策風險。本研究將情景分析法與區間分析法相結合，提出基於區間情景的公路交通需求預測方法，使預測結果更具魯棒性。繼而，針對現有公路交通網路設計存在的兩大問題，即連續網路設計結果中的路段擴容量在實際中往往沒有對應措施，而離散網路設計無法一次性得到路段技術等級與車道數，根據公路網路的實際特點，構造包含技術等級與車道信息的決策變數，並將連續型網路設計問題轉化為離散化問題，在此基礎上構造混合公路網路設計模型。考慮需求的不確定性，分別運用平均策略與最壞策略，建立基於區間不確定性需求下的混合公路交通網路設計模型。將遺傳算法與區間分析相結合，設計求解算法，並給出基於MATLAB的軟體實現方法。本研究對於提高公路網路設計的可靠性與抗風險性具有重要的理論意義，對於定量化公路網路規劃具有很好的實用價值。

結題摘要

受多種因素的影響，交通需求具有不確定性與動態性特徵。傳統交通規劃通常將OD需求視為確定性的單一值，將需求預測結果也看成是確定的未來。國內外經驗表明，忽視交通需求的不確定性可能導致決策風險。 本項目將交通需求看成是區間不確定性的，用區間數來度量。在公路客貨運量預測方面，將區間分析法與組合預測法相結合，構建了公路客貨運量的區間組合預測模型，對運量進行區間預測； 在現狀區間OD反推方面，運用區間數路段流量，構建了OD反推的雙層規劃模型，採用基於區間分析的遺傳算法求解，得到區間OD矩陣；在方式選擇方面，將區間分析方法與前景理論相結合，構造了出行方式離散選擇模型； 在區間需求下的交通分配方面，建立了區間魯棒有效路徑的兩個標準，運用標號法與分枝定界法求解區間阻抗下的魯棒最短路，並構建了區間需求下多路徑交通分配模型。為了建立區間需求下的魯棒用戶平衡分配模型，構造了交通分配的平衡條件。運用魯棒偏差標準，創立了區間魯棒用戶平衡分配模型，並且證明該模型滿足平衡條件，即OD對某條路徑上如果有流量，則其成本必定等於最小魯棒成本。基於區間運算，運用一種改進的MSA法對模型求解。 在公路網路設計方面，基於區間需求下的魯棒用戶平衡分配模型，構建了區間需求下的魯棒公路網路設計雙層規劃模型，通過將連續交通網路設計模型的離散化處理，建立了區間需求下的混合公路交通網路設計模型，可一次得到路段技術等級與車道數。考慮機率小但影響大的偶發性超大需求，構建了偶發性超大需求下的公路網路設計模型。 基於以上研究，課題組開發了基於MATLAB的交通網路分析工具箱，不僅可求解以上所有模型，並實現數據的可視化，而且能為交通規劃研究者提供良好的分析工具。 本研究為不確定需求下的交通網路設計提供了理論支持，為計算機輔助交通網路設計提供了技術保障。本研究成果不僅在交通網路規劃方面具有廣闊的套用前景，而且可拓展套用到物流網路設計、公交網路設計、客運銜接網路設計以及交通工程項目可行性研究與風險評價等多個方面。