城市道路交通系統(tǒng)效率指標(biāo)體系與多方式路網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、面對(duì)快速城市化和快速機(jī)動(dòng)化的雙重壓力，很多城市出現(xiàn)交通擁堵、能源消耗、空氣污染等一系列負(fù)面問(wèn)題。在有限的道路和能源資源下，合理規(guī)劃道路，發(fā)揮道路潛力，提高道路交通系統(tǒng)的效率是解決交通擁堵、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要對(duì)策之一。
　　提高道路交通系統(tǒng)效率首先需解決的問(wèn)題是，解析效率的內(nèi)涵，分析效率的影響因素。但是，不同主體對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)效率的理解不同，效率的定義尚未統(tǒng)一。因此很難客觀的評(píng)價(jià)系統(tǒng)的效率高低，這也使以效率為主導(dǎo)目標(biāo)的道路交通規(guī)劃、

2、管理難以開(kāi)展。
　　合理規(guī)劃城市各種交通道路網(wǎng)，能充分發(fā)揮各種交通方式的優(yōu)勢(shì)。然而近十幾年來(lái)，城市道路規(guī)劃理念以機(jī)動(dòng)車(chē)為主導(dǎo);慢行道路的規(guī)劃方法，針對(duì)的多是局部整治，鮮有涉及慢行道路，或者機(jī)動(dòng)車(chē)與慢行道路的整體路網(wǎng)規(guī)劃的具體方法。
　　論文依托國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“演變中的現(xiàn)代城市道路交通系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論與方法”(NO.51238008)和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目計(jì)劃（973計(jì)劃）“公交主導(dǎo)型多方式交通網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同

3、機(jī)理與耦合理論”(NO.2012CB725400)，研究城市道路交通系統(tǒng)效率和以效率為目標(biāo)的機(jī)動(dòng)車(chē)、慢行道路網(wǎng)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。論文分為兩個(gè)部分。第一部分研究城市道路交通系統(tǒng)效率的涵義，建立評(píng)價(jià)系統(tǒng)效率的指標(biāo)體系;第二部分以交通效率為優(yōu)化目標(biāo)，研究機(jī)動(dòng)車(chē)、慢行道路的多方式網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并建立模型、設(shè)計(jì)算法以實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方法。論文的主要工作具體分為以下五個(gè)方面:
　　首先，將道路交通系統(tǒng)分為道路系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、管理控制系統(tǒng)三個(gè)部分

4、。從對(duì)于“效率”初始定義的解讀，到各種與交通運(yùn)輸系統(tǒng)相關(guān)的“效率”定義的歸類(lèi)和整理，定義了道路交通系統(tǒng)效率，并歸納了“效率”的三種含義。論文主要討論其中含義為“道路交通系統(tǒng)投入與產(chǎn)出的關(guān)系”的效率，并從系統(tǒng)的三個(gè)組成部分的投入、產(chǎn)出角度分析交通系統(tǒng)這種服務(wù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。
　　第二，從三個(gè)組成部分的投入、產(chǎn)出角度，使用分析法等多種方法構(gòu)建道路交通系統(tǒng)效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過(guò)分析，選取或設(shè)計(jì)指標(biāo)體系中的每個(gè)指標(biāo)，對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定義、

5、量化和等級(jí)劃分。發(fā)放專(zhuān)家問(wèn)卷，用序關(guān)系法確定指標(biāo)權(quán)重，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行指標(biāo)體系的實(shí)例評(píng)價(jià)應(yīng)用。
　　第三，探討如何選取路網(wǎng)設(shè)計(jì)問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo)，將交通系統(tǒng)效率的居民出行時(shí)耗，車(chē)輛燃油消耗量和污染排放量作為本文道路網(wǎng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)。分析我國(guó)混行交通特性，并根據(jù)特性，提出機(jī)動(dòng)車(chē)、自行車(chē)、步行車(chē)道的整體設(shè)計(jì)方法，建立雙層模型實(shí)現(xiàn)該方法。上層模型為三個(gè)目標(biāo)的函數(shù)模型式。下層模型改進(jìn)了Boyce的出行選擇同時(shí)決策的組合需求預(yù)測(cè)模型，將其

6、擴(kuò)展到多方式混行等其他更一般的情況;對(duì)模型進(jìn)行推導(dǎo)、證明，并設(shè)計(jì)了精確解法。
　　第四，分析了三個(gè)單目標(biāo)及多目標(biāo)優(yōu)化方案的目標(biāo)值，和采用各方案時(shí)的交通結(jié)構(gòu)。盡管實(shí)例中設(shè)計(jì)道路比重較小，不同路網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案之間的出行需求和目標(biāo)值的差異依舊可以得到正確反映，說(shuō)明了本文設(shè)計(jì)方法的合理性。將本文需求預(yù)測(cè)模型與獨(dú)立交通情況的模型、無(wú)附加成本系數(shù)的模型、不考慮附加成本情況的模型進(jìn)行對(duì)比。本文模型與出行調(diào)查數(shù)據(jù)的擬合度為0.659，明顯高于其他

7、情況的模型。
　　最后，借本文的問(wèn)題，探討了設(shè)計(jì)啟發(fā)式算法的方法。選擇、設(shè)計(jì)了三種智能優(yōu)化的啟發(fā)式算法用于求解本文的雙層模型。探討了算法的參數(shù)配置的方法。根據(jù)各種算法的試算結(jié)果，對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)方法的探討。改進(jìn)算法前，這三種算法找到最優(yōu)解的幾率很低。將群體總數(shù)增加后，找到最優(yōu)解的比例增加的幅度不大。使用全局收斂的算法機(jī)制，在某些參數(shù)組合下圖搜索蟻群算法找到最優(yōu)解的比例可提高到75％。設(shè)計(jì)粒子群和圖搜索蟻群算法的混合算法，該算法找到