《城市公共腳踏車網路設計最佳化模型與算法研究》是依託福州大學，由方雲飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：城市公共腳踏車網路設計最佳化模型與算法研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：方雲飛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近些年，公共腳踏車在緩解交通擁堵、方便居民出行方面發揮重要作用。但現實中公共腳踏車租賃點布局和腳踏車路網規劃大多根據經驗進行，缺乏從兩者統一的層面集成最佳化設計腳踏車網路，從而導致公共腳踏車服務水平低，未能取得想像中的成功。如何科學合理設計公共腳踏車網路以提高服務水平是我國公共腳踏車發展過程中亟待解決的問題。本項目將結合運籌學圖論、交通規劃、系統建模、數學規劃、最佳化理論和方法，旨在為城市大規模公共腳踏車網路最佳化設計提出新的理論與方法。本項目擬從腳踏車租賃點布局和腳踏車路網規劃角度入手，研究公共腳踏車網路設計的集成最佳化問題；在此基礎上分別研究投資成本有限、網路擴建、以及考慮居民出行行為選擇等背景下的公共腳踏車網路設計的集成最佳化問題；並通過仿真實驗，對模型理論和算法性能進行驗證與套用。本項目研究將進一步完善公共腳踏車網路設計的理論與方法，為提高城市居民出行、促進城市經濟可持續發展發揮重要作用。
結題摘要
隨著公共腳踏車的興起，其靈活便捷的特性日益成為傳統交通工具的有益補充，常常被人們用於短距離出行，在解決最後一公里出行中發揮重要作用。公共腳踏車系統的服務水平，與系統的網路密切相關。本項目探討公共腳踏車系統的網路設計問題，綜合運用系統建模、圖與網路、交通規劃、最佳化方法等理論對不同情形下公共腳踏車系統的網路設計中站點選址和腳踏車路網規劃集成問題進行研究，以期為公共腳踏車系統的網路設計提供參考。項目組以腳踏車專用道設定、出行者出行行為選擇、出行者滿意度、系統分階段實現四個切入點開展研究，在此基礎上提煉出考慮上述不同現實情形的公共腳踏車系統的網路設計集成最佳化問題，即(a)基於公車接駁的公共腳踏車網路設計的集成最佳化問題，(b)考慮出行者出行行為選擇的公共腳踏車路網設計最佳化問題，(c)投資成本約束下用戶滿意度的公共腳踏車網路設計最佳化問題，(d)公共腳踏車系統分階段選址布局最佳化問題。在研究中重點解決公共腳踏車站點選址布局和腳踏車專用道設定的建模方法，以及開發求解大規模複雜網路設計問題所需的高效方法和技術手段。針對所研究問題的建模，項目組將需要決策的站點選址和腳踏車道設定變數抽象為點與弧，並分析兩者的內在邏輯關係，基於圖與網路理論刻畫出能反映不同現實情形的這兩類決策變數的相關約束，結合目標函式構建出的腳踏車系統的網路設計模型。由於公共腳踏車候選站點多導致問題的複雜性大大增加，項目組摒棄純粹的數學規劃方法，通過對問題特性和模型結構的理論分析，設計出基於禁忌搜尋、雙層規劃、量子進化等思想的高效的元啟發式新型智慧型最佳化方法，通過大量仿真實驗驗證模型和算法的有效性，在解的質量上和求解時間上較商業軟體CPLEX具有明顯的優勢。最後，在完成上述工作基礎上，項目組歸納總結公共腳踏車系統的網路設計理論和方法，得出一些有參考價值的管理啟示。
