交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇及應(yīng)用研究.pdf

1、城市交通擁堵是目前世界各國(guó)共同面臨的難題,實(shí)踐也已證明:通過修建基礎(chǔ)設(shè)施和擴(kuò)建城市道路的方法,并不能從根本上解決交通擁堵問題。而且大城市中可供利用的土地資源已越來越小。因此,應(yīng)研究交通系統(tǒng)管理和交通需求管理方法,大力發(fā)展智能交通技術(shù),以充分利用有限的交通資源,挖掘現(xiàn)有交通設(shè)施的潛力,為出行者提供暢通無阻的交通環(huán)境。這樣不僅可以有效地改善交通網(wǎng)絡(luò)性能,緩解城市交通擁堵,而且為構(gòu)建和諧社會(huì)排除障礙。
　　本文主要研究了城市交通網(wǎng)絡(luò)中出

2、行者在不同條件下的路徑選擇問題。雖然關(guān)于路徑選擇問題的研究已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了,而且也產(chǎn)生了很多優(yōu)秀的模型和算法,但是在不同的條件、不同的要求下,尤其與現(xiàn)實(shí)的交通網(wǎng)絡(luò)最接近的帶有隨機(jī)性和時(shí)間依賴性的抽象網(wǎng)絡(luò)中的路徑選擇,依然存在很多需要進(jìn)一步完善、改進(jìn)和解決的問題。針對(duì)前人研究中存在的問題和出現(xiàn)的新問題,本文進(jìn)行了以下研究與探討:
　　(1)通過系統(tǒng)的分析和總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的研究狀況,對(duì)路徑選擇問題的發(fā)展歷史及研究成果給出了文獻(xiàn)綜述

3、,同時(shí)指出了存在的問題,并以此作為本文研究的方向和主要內(nèi)容。
　　(2)由于隨機(jī)時(shí)間依賴網(wǎng)絡(luò)比靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)間依賴網(wǎng)絡(luò)更符合實(shí)際的交通網(wǎng)絡(luò)特性,所以討論了隨機(jī)時(shí)間依賴網(wǎng)絡(luò)中的路徑選擇問題。首先對(duì)算法執(zhí)行過程中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的搜索順序進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置,使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息只通過一步更新就可得到。在此基礎(chǔ)上,將路段的屬性定義為時(shí)間的離散隨機(jī)變量,給出了單屬性和多屬性條件下的路徑選擇算法,出行者可以根據(jù)到達(dá)節(jié)點(diǎn)的不同時(shí)間選擇相應(yīng)的路徑,路

4、徑選擇的結(jié)果以樹結(jié)構(gòu)的形式給出。另外,在多屬性的路徑選擇過程中,采用了基于信息熵理論的多屬性決策方法。
　　在只討論時(shí)間屬性的路徑選擇中,根據(jù)出行者到達(dá)信號(hào)控制交叉口的具體時(shí)刻以及該時(shí)刻所屬信號(hào)周期的位置,考慮了通過信號(hào)控制交叉口的延誤,并且分析了信號(hào)控制交叉口的延誤對(duì)路徑選擇結(jié)果的影響。
　　(3)討論了兩種形式下出行者有主觀偏好時(shí)的路徑選擇模型。在路徑信息已知的條件下,將出行者的主觀偏好從路徑和屬性兩種不同的角度給出,路

5、徑的偏好值用互反判斷矩陣給出,屬性的偏好值由出行者自己給出。由于出行者的主觀偏好與客觀信息之間經(jīng)常存在一定的偏差,為了盡可能的減小這種偏差,本文建立了單目標(biāo)的優(yōu)化模型,并采用解析的方法對(duì)模型進(jìn)行了求解,給出了相應(yīng)的求解步驟。
　　(4)在危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸?shù)穆窂竭x擇問題中,最重要的問題之一是進(jìn)行路段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),它是進(jìn)行安全管理與科學(xué)化決策的基礎(chǔ)和重要依據(jù)。所以本文利用傷亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失和事故率三個(gè)因素來綜合確定路段的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)又設(shè)這三

6、個(gè)因素受該路段上人口密度、道路條件、天氣狀況、危險(xiǎn)品的危險(xiǎn)等級(jí)以及危險(xiǎn)品的運(yùn)輸質(zhì)量等客觀因素的影響。采用多重多元回歸分析的方法,建立了傷亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失和事故率與多個(gè)客觀因素之間的多重多元回歸模型,以確定它們之間的相互依賴關(guān)系,并進(jìn)行了假設(shè)檢驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,利用信息熵理論給出了由傷亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失和事故率決定的路段風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型。
　　(5)將蟻群算法應(yīng)用到了交通網(wǎng)絡(luò)的路徑選擇問題中,對(duì)基本蟻群算法做了一定的改進(jìn),首先對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的路

7、徑搜索重新進(jìn)行了定義;第二、將螞蟻的隨機(jī)選擇行為通過隨機(jī)數(shù)表現(xiàn)出來,并與狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率相結(jié)合,定義了綜合狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率;第三、引入影響路段的多個(gè)因素,用虛擬的路徑長(zhǎng)度代替實(shí)際的路徑長(zhǎng)度;第四、采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整信息素的方法;最后,為了避免算法的搜索陷入局部最優(yōu),將路段上的信息素限定在一定的取值范圍之內(nèi)。在上述改進(jìn)的基礎(chǔ)上,給出了城市交通網(wǎng)絡(luò)中確定起訖點(diǎn)對(duì)之間單屬性和多屬性條件下路徑選擇的實(shí)現(xiàn)步驟,最后進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)并分析了結(jié)果。