基于復(fù)雜系統(tǒng)建模理論的綜合交通運(yùn)輸體系決策模型及應(yīng)用研究.pdf

1、交通是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，綜合交通運(yùn)輸體系的建立與完善是經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段對交通運(yùn)輸提出的必然要求，加強(qiáng)綜合交通運(yùn)輸體系規(guī)劃與管理決策的研究對中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展有著重大意義。
　　 本文在綜述綜合交通運(yùn)輸體系和通道研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從宏觀和微觀上分別對綜合交通運(yùn)輸體系和綜合運(yùn)輸通道的演化進(jìn)行了分析，并對綜合交通運(yùn)輸體系和綜合運(yùn)輸通道的優(yōu)化配置模型和智能優(yōu)化啟發(fā)式算法進(jìn)行了研究。全文主要內(nèi)容如下：
　　 （1）研究了綜合交

2、通運(yùn)輸體系的供需演化。首先，在代謝生態(tài)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，提出了綜合交通運(yùn)輸體系運(yùn)量需求的代謝演化模型。實(shí)證結(jié)果表明，各城市鐵路運(yùn)量增長率（或變化率）和該城市的人均GDP存在異速增長關(guān)系，而公路運(yùn)量增長率主要由運(yùn)輸方式間競爭與合作的關(guān)系決定。其次，研究了運(yùn)輸供給的相互作用和演化機(jī)制，通過對各種運(yùn)輸供給互利共生機(jī)制的研究，展示了各種運(yùn)輸方式協(xié)作互利的前景。仿真結(jié)果表明，如果各種運(yùn)輸方式的相對資源優(yōu)勢比較明顯，就存在互利共生的可能性，并存在一個(gè)

3、最優(yōu)的合作水平。較高的資源轉(zhuǎn)換效率和資源使用效率能使互利共生機(jī)制得到更充分的體現(xiàn)。與非合作動(dòng)態(tài)博弈情況相比，協(xié)作情況下互利共生機(jī)制能發(fā)揮更大的作用。因此，通過政府部門等外力建立協(xié)作的機(jī)制，是更好實(shí)現(xiàn)互利共生機(jī)制的必要前提。
　　 （2）構(gòu)建了綜合交通運(yùn)輸體系的綜合評價(jià)指標(biāo)和方法。在陰影集的模糊閾值概念基礎(chǔ)上，推出了模糊數(shù)的擾動(dòng)廣義均值，并以此來進(jìn)行模糊數(shù)的排序，相應(yīng)地，對模糊理想點(diǎn)法進(jìn)行改進(jìn)，推出考慮模糊閾值的模糊數(shù)最大相似度的

4、廣義形式，并結(jié)合層次結(jié)構(gòu)的指標(biāo)體系，提出了一種新的評價(jià)方法-_模糊閾值層次理想點(diǎn)法（FTH-TOPSIS）。該方法既融入了專家的主觀意見，又避免了一些模糊數(shù)之間無法比較大小的問題。通過實(shí)例計(jì)算分析表明，得到的評價(jià)結(jié)果比較符合實(shí)際，可靠性、適用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種綜合交通運(yùn)輸體系綜合評價(jià)問題中。
　　 （3）針對綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展模式和目標(biāo)，研究了綜合交通運(yùn)輸體系內(nèi)各運(yùn)輸方式之間及其內(nèi)部的最優(yōu)配置。首先，基于層次網(wǎng)絡(luò)原則對綜合

5、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)管理優(yōu)化問題進(jìn)行了分析，以運(yùn)輸距離區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)層次，通過引入銜接時(shí)間，將同一層次上各種運(yùn)輸方式子網(wǎng)絡(luò)的競爭關(guān)系，以及不同層次間各種運(yùn)輸方式子網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)作關(guān)系模型化；其次，以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸強(qiáng)度和單位運(yùn)量能源消耗最小化為目標(biāo)，建立了綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)管理的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；最后，提出了一種改進(jìn)的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法，得出了簡化綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的Pareto最優(yōu)前沿。案例計(jì)算結(jié)果表明，該算法能有效地找到分布均勻的多目標(biāo)優(yōu)化問題的Pareto前沿

6、。
　　 （4）提出了綜合交通運(yùn)輸路網(wǎng)連續(xù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的雙層規(guī)劃模型，其中上層規(guī)劃者在投資預(yù)算及其它約束條件下，考慮環(huán)境污染、土地占用及能源消耗等外部成本，對線路及綜合交通運(yùn)輸樞紐做出增加投資的連續(xù)配置，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)，下層網(wǎng)絡(luò)用戶在上層規(guī)劃者的投資配置下，其路徑選擇滿足確定用戶平衡原則。然后，基于極值優(yōu)化設(shè)計(jì)了求解該模型的算法，并給出了具體算例對算法進(jìn)行驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明，所建立的模型符合實(shí)際情況，且采用的啟發(fā)式算法也較有效。

7、r>　　 （5）建立了綜合交通運(yùn)輸路網(wǎng)離散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的雙層規(guī)劃模型，其中上層規(guī)劃者在投資預(yù)算及其他約束條件下，考慮環(huán)境污染、土地占用及能源消耗，對線路及綜合交通運(yùn)輸樞紐的新建與否做出投資決策，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)，下層網(wǎng)絡(luò)用戶在上層規(guī)劃者的投資配置下，其路徑選擇滿足用戶平衡原則。然后，基于磁滯優(yōu)化原理設(shè)計(jì)了求解該模型的算法，并給出了具體算例對算法進(jìn)行驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明，所建立的模型符合實(shí)際情況，且采用的啟發(fā)式算法也較有效。
　　 （6

8、）以基本路段飽和度為特征變量，在適應(yīng)性動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上，推出了綜合運(yùn)輸通道基本路段的特征演化方程，并以此來探討綜合運(yùn)輸通道的演化機(jī)制，提出了一種新的研究綜合運(yùn)輸通道演化的方法。該方法既包含了綜合運(yùn)輸通道各運(yùn)輸方式之間的競爭，又彌補(bǔ)了種群動(dòng)力學(xué)和演化博弈論在演化穩(wěn)定性分析方面的不足。具體分析表明，控制競爭函數(shù)和吸收能力函數(shù)敏感性的兩個(gè)參數(shù)的相對大小決定了演化均衡點(diǎn)的分岔與演化穩(wěn)定性。該結(jié)果具有啟發(fā)性，可進(jìn)一步應(yīng)用于各種綜合運(yùn)輸通道優(yōu)化問題中。

9、
　　 （7）為尋求系統(tǒng)、科學(xué)的綜合運(yùn)輸通道最優(yōu)客運(yùn)分擔(dān)，提出了用最大熵原理構(gòu)建客運(yùn)結(jié)構(gòu)配置模型，其中旅客基于隨機(jī)時(shí)間價(jià)值選擇廣義出行時(shí)間最小的運(yùn)輸方式，定義了通道內(nèi)的基本路段飽和度和通道飽和熵，并設(shè)計(jì)了用于求解模型的粒子群算法。分析和計(jì)算發(fā)現(xiàn)，車外時(shí)間差、單位里程票價(jià)差、單位里程車內(nèi)時(shí)間差以及旅行距離將直接影響各運(yùn)輸方式客運(yùn)分擔(dān)率的高低，以通道飽和熵最大為目標(biāo)得出的常規(guī)鐵路最優(yōu)定價(jià)高于現(xiàn)行鐵路票價(jià)，通道飽和熵上升了15％，說明