多用户均衡条件下的无人驾驶专用道设计问题研究

发布时间：2020-09-29 09:19

　　城市交通网络设计作为研究城市交通系统的重要环节,各种类型的城市交通网络设计问题被广泛研究。随着交通问题的深入研究,偏向理想状况的网络设计问题不能再满足研究需要,如何解决更为贴近现实的复杂交通网络问题,显得越来越重要。在分析和总结现有交通网络设计研究成果的基础上,本文设计了一种离散型的交通网络设计问题(DTNDP),其目的是通过在道路上拓宽车道和设置专用车道,来提高网络交通效率和降低系统总出行成本;同时考虑了无人驾驶车辆和传统车辆在路径分配上的博弈。运用双层规划理论来建立了这个问题的双层规划模型,同时设置数值算例,验证本文所提出的求解算法的有效性。本文主要进行了几个方面的研究,首先,基于现实交通拥堵现状,提出了一个专用车道优化双层规划问题;其下层问题为一个考虑多用户博弈的交通分配问题,而上层问题为交通管理者通过拓宽车道以及设置专用车道来优化系统总成本的决策问题。其次,提出了一种改进的ConstrLMSRBF算法来解决双层规划问题。通过控制评估点生成规则来适应离散决策变量的要求,并对邻域操作中变异操作采用点变异来提高求解效率。通过数值实验,其结果验证了改进的ConstrLMSRBF算法的有效性。然后,提出改进的ITAPAS算法求解混合用户交通分配问题。将对角化得思想加入ITAPAS算法中,使得其算法能够应对多个用户之间的博弈,高效地求解混合用户交通分配问题。通过数值实验,验证了改进的ITAPAS算法能够快速求解出高精度的解。最后,讨论了专用车道设置和拓宽车道对交通系统的系统费用的影响;以及网络设计中的一些指标对于交通系统的灵敏度分析。为城市道路的建设和专用车道的设置提供了优化方案,并对拟提出的优化方案做出合理评价和分析。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 城市交通网络设计问题的研究现状
    1.3 交通分配问题的研究现状
    1.4 双层规划问题的求解方法
    1.5 研究思路
第二章传统交通分配模型及求解算法
    2.1 传统交通分配问题
    2.2 传统交通分配问题的数学模型
    2.3 基于路段的求解算法(Frank-Wolfe算法)
    2.4 基于路径的求解算法(双投影算法)
        2.4.1 双重投影算法
        2.4.2 投影计算流程
    2.5 基于起点的求解算法(ITAPAS算法)
        2.5.1 可替换路径对算法的基本原理
        2.5.2 可替换路径对最大路段流量优先搜索子算法
        2.5.3 流量调整子算法
        2.5.4 ITAPAS算法
    2.6 算法收敛效果对比
    2.7 本章小结
第三章多用户交通分配模型及求解算法
    3.1 多用户交通分配问题及模型
        3.1.1 多用户交通分配问题
        3.1.2 多用户交通分配模型
    3.2 多用户交通分配求解算法
        3.2.1 基于路径的求解算法
        3.2.2 基于ITAPAS的求解算法
    3.3 数值算例
        3.3.1 算例收敛效果对比
    3.4 本章小结
第四章离散型交通网络设计问题
    4.1 离散型交通网络设计问题及双层模型
        4.1.1 离散型交通网络设计问题
        4.1.2 离散型交通网络设计问题的双层规划模型
    4.2 下层问题求解算法
        4.2.1 多用户均衡交通分配问题的求解算法
    4.3 上层问题求解算法
        4.3.1 ConstrLMSRBF算法
        4.3.2 人工蜂群算法(ABC)
        4.3.3 蚁群算法(ACO)
    4.4 数值算例
        4.4.1 双层规划问题求解
        4.4.2 传统车辆用户和无人驾驶车辆用户比例对系统总成本的影响
        4.4.3 无人驾驶车辆的等级对下层问题的影响
        4.4.4 投资费用与出行时间的转换系数对总成本的影响
        4.4.5 拓宽车道对系统总成本的影响
    4.5 本章小结
第五章总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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