基于均衡理论的拥堵管理模型与优化算法研究

发布时间：2021-08-15 15:24

　　随着经济的快速发展和城镇化进程的加快,各大城市的交通拥堵问题日益严峻,如何有效缓解拥堵已成为学术界的研究热点。交通需求管理是缓解交通拥堵的有效方式,它通过控制交通流量来保证交通网络的供需平衡。道路拥堵收费和可交易电子路票方案是交通需求管理的两种主要手段,其主要目的是通过给出行者增加额外的支出,促使路网中各路径的流量达到均匀分布,以期整个网络达到系统最优。本文针对不同情境下的交通网络,提出相应的拥堵管理方案,通过分析出行者的路径选择行为,基于均衡理论建立对应的变分不等式模型或极小化模型,并提出有效的优化算法对模型进行求解,给政府和交通管理者提供理论支持和方案参考。首先,针对容量约束下交通网络的交通流分配问题,通过对出行者的出行行为分析,基于用户均衡理论,建立变分不等式模型。结合优化理论,分析模型解的存在性和唯一性。对于提出的变分不等式模型,提出一种带对数二次惩罚项的对称交替方向法进行求解。该算法的每次迭代包含两次对偶乘子的更新,并在理论上给出保证算法收敛的最大步长范围。其中引入的对数二次惩罚项能将带约束的优化子问题转化成无约束优化问题,进而有效提升算法的求解效率。对交通网络进行数值模拟,... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 背景
        1.1.2 意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 拥堵收费方案研究
        1.2.2 可交易电子路票方案研究
        1.2.3 相关模型与算法研究
    1.3 主要工作和创新点
        1.3.1 主要工作
        1.3.2 创新点
    1.4 内容组织和框架结构
        1.4.1 内容组织
        1.4.2 框架结构
第二章 背景知识概述
    2.1 均衡理论
        2.1.1 用户均衡模型
        2.1.2 系统最优模型
    2.2 拥堵管理策略
        2.2.1 道路拥堵收费策略
        2.2.2 可交易电子路票策略
    2.3 优化理论与算法
        2.3.1 优化理论
        2.3.2 优化算法
    2.4 本章小结
第三章 容量约束下的交通均衡模型与算法
    3.1 引言
    3.2 带容量约束的用户均衡模型
    3.3 算法及收敛性分析
        3.3.1 基本假设
        3.3.2 带LQP正则项的对称交替方向乘子法
        3.3.3 收敛性分析
    3.4 算例分析
    3.5 本章小结
第四章 异质用户下PPP交通网络的拥堵管理研究
    4.1 引言
    4.2 异质用户下的用户均衡模型
        4.2.1 基本假设
        4.2.2 模型建立
        4.2.3 均衡性质
    4.3 异质用户下缓解拥堵的混合策略
        4.3.1 系统最优下的混合策略
        4.3.2 混合策略下的效率评估
        4.3.3 双层规划下的混合策略
    4.4 算例分析
    4.5 本章小结
第五章 混合均衡下多模式交通网络的拥堵管理研究
    5.1 引言
    5.2 混合均衡下的用户均衡模型
        5.2.1 基本假设
        5.2.2 系统最优模型
        5.2.3 混合均衡模型
    5.3 系统最优下的拥堵混合策略
    5.4 损失厌恶和交易成本的影响
    5.5 算例分析
    5.6 本章小结
第六章 考虑出发时间和路径选择的动态均衡模型与算法
    6.1 引言
    6.2 考虑出发时间和路径选择的用户均衡模型
        6.2.1 基本假设
        6.2.2 模型建立
    6.3 算法及收敛性分析
        6.3.1 带松弛和外推的投影梯度法
        6.3.2 收敛性分析
    6.4 算例分析
        6.4.1 不同参数下算法的数值表现
        6.4.2 路网的动态用户均衡解
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 有待进一步研究的问题
参考文献
致谢
作者攻读博士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Does driving-day-based tradable credit scheme outperform license plate rationing? Examination considering transaction cost[J]. Zhen Lian,Xiaobo Liu,Wenbo Fan.  Journal of Modern Transportation. 2019(03)
[2]区分车辆起讫信息的拥挤道路使用收费模型[J]. 任涛,黄海军,刘天亮.  系统工程理论与实践. 2019(05)
[3]基于排污许可证的环境经济政策研究[J]. 杨静,葛察忠,段显明,程翠云.  环境保护科学. 2018(05)
[4]污染许可证交易制度对闭环供应链网络的影响[J]. 杨玉香.  系统工程学报. 2017(06)
[5]用于异质用户出行管理的可交易许可证研究[J]. 王景鹏,黄海军.  系统工程理论与实践. 2017(05)
[6]竞争交通系统中异质性用户的出行方式选择[J]. 永贵,黄海军.  系统工程理论与实践. 2016(09)
[7]考虑技术投资的供应链网络下可交易污染排放许可均衡问题[J]. 杨玉香,吴增源,黄祖庆.  中国管理科学. 2016(04)
[8]等补偿行驶信用券计划管理瓶颈拥挤的效率分析[J]. 肖玲玲,黄海军.  系统工程理论与实践. 2016(04)
[9]考虑可交易路票策略的随机用户均衡模型及算法[J]. 韩飞,程琳.  东南大学学报(自然科学版). 2016(01)
[10]停车受限条件下多模式交通网络动态拥挤收费[J]. 汪景,张小宁.  系统工程理论与实践. 2015(12)

博士论文
[1]基于可交易电子路票的交通管理建模与分析[D]. 鲍月.北京交通大学 2017
[2]考虑公平性的多方式交通拥挤收费方法研究[D]. 褚昭明.东南大学 2016
[3]城市交通网络拥挤收费设计：模型与算法[D]. 刘炳全.武汉大学 2014
[4]基于前景理论的动态路径选择行为研究[D]. 张波.上海交通大学 2012



本文编号：3344805