動態(tài)隨機交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下耗時最可靠路徑研究.pdf

1、智能交通系統(tǒng)是解決現(xiàn)代社會交通需求與交通供給之間矛盾的重要途徑之一，作為智能交通系統(tǒng)子系統(tǒng)之一的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)是各國競相角逐的研究熱點領(lǐng)域，交通網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑問題是路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的核心問題。本文基于圖論，統(tǒng)計學(xué)理論和可靠性理論建立動態(tài)隨機交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下耗時最可靠路徑模型，構(gòu)造基于動態(tài)規(guī)劃的標(biāo)號算法，編寫求解動態(tài)隨機交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下最可靠路徑問題的計算機程序，進而對交通網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑問題進行數(shù)值模擬并對計算結(jié)果進行分析。本文的研究工作是對理論研究的

2、擴展和豐富，并且在智能交通領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，具有較高的理論意義和工程應(yīng)用價值。本論文開展如下工作:
　　(1)首先，在詳細分析交通網(wǎng)絡(luò)特性的基礎(chǔ)上，綜合運用圖論和統(tǒng)計學(xué)理論對交通網(wǎng)絡(luò)進行建模和分類;其次，運用決策論對路徑的不同決策類型進行了分類;第三，對路徑的不同目標(biāo)函數(shù)進行了分類，最后，在以上分類的基礎(chǔ)之上把交通網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑問題分為10類問題。
　　(2)基于可靠性理論，將可靠度作為路徑的目標(biāo)函數(shù)，建立動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

3、下最可靠路徑模型，從本質(zhì)上反映交通網(wǎng)絡(luò)中考慮風(fēng)險的路徑選擇行為，豐富和拓展了交通網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)路徑問題。
　　(3)研究連續(xù)型動態(tài)隨機交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下先驗最可靠路徑問題，給定當(dāng)前起點和當(dāng)前時刻，尋找一條先驗路徑使得在給定行程時間預(yù)算內(nèi)到達終點的可靠度最大。首先，針對交通網(wǎng)絡(luò)的時變特性和隨機特性，基于連續(xù)型隨機過程理論建立動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)模型;其次，基于可靠性理論定義先驗最可靠路徑，并且證明先驗最可靠路徑不滿足動態(tài)規(guī)劃的Bellman's準(zhǔn)則;

4、第三，基于隨機優(yōu)勢理論定義非占優(yōu)路徑，證明先驗最可靠路徑問題和非占優(yōu)路徑問題之間的關(guān)系，證明非占優(yōu)路徑滿足動態(tài)規(guī)劃的Bellman's準(zhǔn)則。證明在連續(xù)型動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下非占優(yōu)路徑不含回路的充分條件:隨機一致先進先出準(zhǔn)則;最后，構(gòu)造基于動態(tài)規(guī)劃的標(biāo)號修正算法Algorithm ND-path求解非占優(yōu)路徑問題，并且討論該算法的收斂性和計算復(fù)雜性，通過對交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值計算驗證該算法的有效性和優(yōu)越性。
　　(4)研究連續(xù)型和離散型動態(tài)

5、隨機交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自適應(yīng)最可靠路徑問題，給定當(dāng)前節(jié)點，當(dāng)前時刻，尋找一種自適應(yīng)路徑策略使得在給定行程時間預(yù)算內(nèi)到達終點的可靠度最大。首先，針對交通網(wǎng)絡(luò)的時變特性和隨機特性，基于隨機過程理論建立動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)模型:其次，基于可靠性理論定義最可靠路徑策略和最可靠狀態(tài)鏈，證明最可靠狀態(tài)鏈滿足動態(tài)規(guī)劃的Bellman's準(zhǔn)則。證明在動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下最可靠狀態(tài)鏈不含回路的充分條件:隨機一致先進先出準(zhǔn)則;最后，構(gòu)造基于動態(tài)規(guī)劃的逐次逼近算法Algo

6、rithm CN-ORRPP和算法Algorithm DN-ORRPP分別求解連續(xù)型和離散型動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自適應(yīng)最可靠路徑問題，并且分析兩種算法的收斂性和計算復(fù)雜性，通過對交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值計算驗證該算法的正確性和可行性。
　　(5)研究考慮相關(guān)性的動態(tài)隨機交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自適應(yīng)最可靠路徑問題，給定當(dāng)前節(jié)點，當(dāng)前時刻，當(dāng)前信息，尋找一種自適應(yīng)路徑策略使得在給定行程時間預(yù)算內(nèi)到達終點的可靠度最大。首先，針對交通網(wǎng)絡(luò)的時變隨機特性和隨機

7、相關(guān)特性，基于聯(lián)合概率分布函數(shù)建立考慮相關(guān)性的動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)模型反映交通網(wǎng)絡(luò)的隨機相關(guān)特性;其次，基于可靠性理論定義最可靠路徑策略和最可靠狀態(tài)鏈，并證明最可靠狀態(tài)鏈滿足動態(tài)規(guī)劃的Bellman's核心準(zhǔn)則。證明在考慮相關(guān)性的動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)滿足隨機先進先出準(zhǔn)則的情況下最可靠狀態(tài)鏈不含回路;最后，基于事件收集技術(shù)和動態(tài)規(guī)劃構(gòu)造了逐次逼近算法Algorithm SN-ORRPP求解考慮相關(guān)性的動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自適應(yīng)最可靠路徑問題，并且討論了該算