环境友好条件下的随机OD离散交通网络设计

发布时间：2020-03-16 17:32

【摘要】：交通网络设计是为解决城市交通拥堵问题,通过新建或者扩建道路的方式增加路网通行能力的交通规划方案。传统的交通网络设计模型多以交通系统阻抗、投资费用之和为优化目标,而忽视了尾气排放悖论以及OD需求的不确定性,这给未来的交通网络带来了严重的隐患。本文在传统交通网络设计的基础上,将环境保护、OD需求的不确定性考虑进来,以提高交通规划方案的综合效益。本文首先量化分析了机动车尾气污染,根据本文研究内容确定了机动车尾气排放预测模型。然后分析了OD需求的不确定性,通过对比不确定问题的优化方法,决定以随机规划理论中的均值模型为本文的模型框架。在以上分析的基础上,构建了环境友好条件下的随机OD离散交通网络设计双层规划模型,上层模型目标是交通系统总阻抗、投资费用、系统CO排放量加权之和的期望,约束条件是土地资源利用以及声环境;下层模型是UE均衡分配模型。针对本文构建双层规划模型的特点,采用以蒙特卡洛模拟和遗传算法相结合算法,实现了对模型的有效求解。求解算法中有多重循环,为提高计算效率,通过均匀设计试验,选出一种能加快遗传算法有效收敛的参数组合方案。最后,通过经典算例检验了本文提出的模型及算法。借鉴线性方程中求解斜率的思想,计算出了三个目标的权重系数。在此基础上,将本文构建的模型与传统的交通网络设计模型进行对比分析。数据显示,本文构建的模型不但能大幅度的降低系统阻抗,而且能有效的改善交通环境。
【图文】：

行驶时间,排放率

图 3.2 CO 排放率、行驶时间与速度的关系从总体趋势上分析，CO 排放因子与行驶时间呈正相关，行驶时间少表明道路畅通，车辆自由行驶，燃料燃烧充分，CO 排放少；行驶时间长表明道路堵塞，车辆低速行驶，燃料燃烧不充分，CO 排放多。当速度介于 40km/h 至 50km/h 时，CO 排放率与行驶时间呈反相关，随着行驶时间的减少，CO 排放率不但没有减少，反而增加。当速度大于70km/h 时，随着速度的变化，CO 排放因子与、行驶时间均趋于稳定。从以上分析可以看出，在进行城市交通网络设计时，应该尽量避免规划后路段速度为 40km/h 至 50km/h 的情况，因为在这个速度区间，路段内的污染物反而增加；当资金有限时，不提倡规划后的路段速度能达到 70km/h 以上，，因为在这个速度区间，资金投入产出比较低。2.3 OD 需求不确定的分析

均匀分布,网络测试,环境友好,离散型

图 5.1 Nguyue-Dupuis 网络采用 Nguyue-Dupuis 网络测试本文提出的环境友好条件下的随机 OD 离散型交通设计模型。如图所示，该网络有 13 个节点，路段 1—19（实线）为拟扩建路段，路-25（虚线）为拟新建路段（具体路段是属性如表所示）[58][59]。假定本网络四组 OD服从均匀分布，具体如下表：表 5.1 OD 需求表OD 对起点终点均匀分布（车/小时）1 1 2 [300,400]2 1 3 [350,450]3 4 2 [320,380]4 4 3 [450,550]
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U491.13

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