[發(fā)明專利]一種基于設(shè)計(jì)速度的城市離散交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810435266.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108776722B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林宏志;褚晨予
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/18
• 分類號(hào): G06F30/18;G08G1/01
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1.一種基于設(shè)計(jì)速度的城市離散交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：建立城市離散交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型，上層為行駛速度與設(shè)計(jì)速度的均方誤差最小化，下層為用戶平衡模型，上層決策變量為y_a，表示是否修建某條候選路段a，為0-1變量，a∈A，所有的候選路段構(gòu)成0-1決策向量y，上層決定新建道路方案后，下層形成平衡狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)流x_a，也就是說路段流量x_a是決策向量y的函數(shù)，表示為x_a(y)，另外，道路網(wǎng)的規(guī)劃受到資本的約束，假設(shè)單位長(zhǎng)度的路段修建成本為u_a，則長(zhǎng)度為l_a的路段修建成本為u_al_a，因此，雙層規(guī)劃問題表示為：

其中A為候選建設(shè)的路段集合；B為新建道路的資金約束；x_a為路段a上的交通流量；為自由流行駛時(shí)間，即路段a為空凈狀態(tài)時(shí)車輛自由行駛所需要的時(shí)間；c_a為路段a的通行能力，即單位時(shí)間內(nèi)路段可通過的車輛數(shù)；t_a(x_a，c_a)為路段a以交通流量為自變量的阻抗函數(shù)，也稱為行駛時(shí)間函數(shù)；為出發(fā)地為r目的地為s的OD間的第k條路徑上的流量；為路段-路徑相關(guān)變量，即0-1變量，如果路段a屬于從出發(fā)地為r目的地為s的OD間的第k條路徑，則否則q_rs為出發(fā)地r和目的地s之間的OD交通需求量；

步驟2：使用迭代優(yōu)化算法進(jìn)行求解，上層采用枚舉法，下層采用Frank-Wolfe算法，算法的基本思路是對(duì)上層滿足約束的可行方案計(jì)算下層平衡網(wǎng)絡(luò)流量和路段速度，再根據(jù)路段速度計(jì)算上層的目標(biāo)函數(shù)，比較所有可行的方案，最后確定最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于設(shè)計(jì)速度的城市離散交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟2中所述的迭代優(yōu)化算法具體歸納如下：

步驟1：生成一個(gè)建設(shè)方案，判斷其是否滿足上層約束，如果不滿足再生成一個(gè)新的建設(shè)方案，直到得到一個(gè)可行的建設(shè)方案y；

步驟2：初始化：按照進(jìn)行一次0-1交通流分配，得到各路段的流量令n＝1：

步驟3：更新各路段的阻抗：

步驟4：尋找下一步的迭代方向：按照再進(jìn)行一次0-1分配，得到一組附加交通量流量

步驟5：確定迭代步長(zhǎng)，求滿足下式的λ：

步驟6：確定新的迭代起點(diǎn)：

步驟7；收斂性檢驗(yàn)：如果滿足規(guī)定的收斂準(zhǔn)則，如其中ε是預(yù)先給定的誤差限值，則即為要求的平衡解，停止計(jì)算，否則令n＝n+1，返回步驟1；

步驟8：計(jì)算行駛速度和設(shè)計(jì)速度的均方誤差：路段的行駛時(shí)間為則容易計(jì)算路段的行駛速度為v_a＝l_a/t_a，進(jìn)而計(jì)算該行駛速度與設(shè)計(jì)速度的均方誤差D_m，轉(zhuǎn)入步驟1，計(jì)算下一個(gè)可行方案，當(dāng)所有可行方案計(jì)算完畢后，停止計(jì)算，從所有可行方案中尋找上層目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的建設(shè)方案。