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弹性需求随机用户均衡模型及其求解

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多用户类弹性需求随机用户均衡模型及其求解

作者:况爱武, 王正武, 李炳林, KUANG Ai-wu, WANG Zheng-wu, LI Bing-lin

作者单位:长沙理工大学,交通运输工程学院,湖南,长沙,410076

刊名:

长沙理工大学学报(自然科学版)

英文刊名:JOURNAL OF CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)

年,卷(期):2007,4(2)

被引用次数:1次

参考文献(9条)

1.陆化普交通规划理论与方法 1998

2.Daganzo C F.Sheffi Y On stochastic models of traffic assignment 1977(03)

3.Martin L Hazelton Some remarks on stochastic user equilibrium 1998(02)

4.周晶.徐晏弹性需求随机用户平衡模型及其应用[期刊论文]-系统工程学报 2001(02)

5.Hai Yang Multiple equilibrium behaviors and advanced traveler information system with endogenous market penetration 1998(03)

6.蒲琪.杨晓光.吕杰交通信息对驾驶员路径选择行为影响的初步分析 1999(03)

7.Bell M G H.Iida Y Transportation network analysis 1997

8.高自友.宋一凡.四兵锋城市交通连续平衡网络设计理论与方法 2000

9.李志纯.黄海军随机交通分配中有效路径的确定方法[期刊论文]-交通运输系统工程与信息 2003(01)

相似文献(10条)

1.学位论文王正武OD估计双层规划模型扩展及求解2003

OD流是交通运输规划与管理的重要依据之一,是道路网络交通流预测的基础.获得OD流有两条途径:一是进行大规模的OD调查,一是通过观测路段交通量来估计.在现有OD估计方法中,由于双层规划具有良好的结构,能嵌入出行者的路线选择行为,因而具有极其重要的地位.在分析现有双层规划模型的不足之处后,该文对现有模型进行了扩展:对于上层目标函数,引入Bayes估计和多元正态分布,能有效地消除观测交通量的随机误差和时间影响;对于下层目标函数,基于用户均衡或随机用户均衡建模考虑了用户路线选择行为.扩展后的模型能有效解决中国城市混合交通、弹性需求的OD估计难题,而且具有很强的适应能力,既能适用于非拥挤网络,也能适用于拥挤网络.该文研究了双层规划的求解算法,讨论了两种求解算法:一是基于凸规划求解,一是基于灵敏度分析求解.将模型的下层目标函数用变分不等式表示,进行灵敏度分析,得到关于OD流的灵敏度函数,利用此函数开发了一种基于灵敏度分析的求解算法.将此算法应用于较大规模交通网络进行OD估计,得到了较为满意的结果.

2.学位论文陈敬敏弹性需求下考虑到旅行时间可靠度的路径选择行为研究2008

一个合理的路径选择行为模型,应该综合考虑到出行者在选择出行路径时的交通网络环境、出行者的选择行为特征,并且构造出的模型必须在复杂度上适于求解。本文所构造的路径选择行为模型是基于随机用户均衡准则,其中交通网络环境是需求随机的随机性网络,路径选择是混合策略的行为模式,出行者根据策略中各路径的选择概率随机选择出行路径,这种随机行为又增加了网络的随机性,使得路网流量、旅行时间一直处于随机变化的状态之中。在这样的不确定网络中,出行者对旅行时间可变性的反应则体现在对旅行时间可靠度的要求,即准时到达目的地的概率。本文引入了旅行时间预算来表达出行者对旅行时间、以及旅行时间可靠度的要求,并且做为路径选择行为的准则,出行者选择路径的目标是在旅行时间可靠度的保证下最小化自己的旅行时间预算。根据这一系列的选择行为-影响-反馈过程,构造出了随机用户均衡模型。该模型的决定变量是各条路径的选择概率而非流量,因为流量在网络中一直处于随机变化状态,即使在均衡状态下也是,可以说该模型是不同于SUE的真正随机均衡模型。

本文通过自身为凸的间隙函数,将出行者的路径选择行为NCP问题转换为适合于求解的线性等式约束最优化模型,并且用SQP算法求解。利用这种方法不但能对单类用户的出行者网络建模,还能将多种不同类型出行者同时存在的网络建模为多类用户混合均衡模型。算例结果表明,出行弹性越高的出行者,其取消出行的概率越高,因此旅行时间预算越少。同时,旅行时间可靠度要求越高的出行者,分配给出行的时间预算越多,并且更愿意选择旅行时间标准差低而均值较高的路径出行,这与出行者的心理实际情形相符合。

3.会议论文况爱武.黄中祥基于出行时间预算的随机用户均衡交通分配2008

基于均匀分布的路段容量分析了降级路网中路段和路径出行时间的随机变动,建立了路段和路径出行时间的均值和方差计算模型。假定出行者基于以往的出行经验获取路径出行时间的可变性并以出行时间预算的形式将这种可变性纳入到其路径选择过程中,进而定义路径出行时间预算为路径出行时间均值与出行时问安全边际之和。在此基础上,采用变分不等式技术构建了基于出行时间预算的多用户类型弹性需求随机用户均衡交通分配模型,在该模型中,每一类出行者具有不同的出行时间预算以反应其风险规避态度。最后在一简单网络上进行了计算分析。

4.学位论文王雪峰连锁经营企业物流配送系统集成规划模型及算法研究2008

物流配送是连锁经营的重要基础与保证,物流配送系统的运营状况将直接影响连锁经营企业的生存与发展。通过高效的物流配送,可实现连锁经营企业物流成本的降低以及物流效率和服务水平的提高。因此,对连锁经营企业物流配送系统进行科学合理的规划具有广阔的市场应用价值及现实意义。 连锁经营企业物流配送系统规划主要包括四个方面的决策,即客户服务目标、战略层设施选址决策、战术层库存控制策略决策和作业层车辆路线决策,上述各决策要素之间密切相关,并存在着广泛的效益勃反关系。本文基于连锁经营企业物流配送系统的组织结构及运营的特点,针对当前连锁经营企业物流配送系统的设计及运作中存在的问题,从物流配送系统的选址、库存和车辆路线各决策要素集成规划的角度出发,在多个决策层面对连锁经营企业物流配送系统的集成规划建模及求解算法进行了较系统的研究。具体研究内容包括:

1.连锁经营企业物流配送系统选址-库存集成规划问题研究研究了客户需求服从正态分布,由单个中心仓库、多个候选配送中心及多个候选门店所构成的三层连锁经营企业物流配送系统的设计问题。通过建立离散竞争性门店选址模型分析了门店所获市场份额,并基于二倍数多级库存控制策略详细分析了系统库存成本,建立了以企业利润最大化为目标,综合考虑门店选址、配送网络设计及多层库存控制的连锁经营企业物流配送系统选址-库存集成规划模型。提出了求解实际规模问题的基于次梯度优化的拉格朗日松弛启发式算法,并给出了各子问题的求解算法。通过算例仿真对模型及算法进行评价

,并分析了模型参数变化对解的影响。

2.考虑弹性需求和拥挤效应的多周期连锁经营企业物流配送系统选址-库存集成规划问题研究研究了动态市场竞争和需求环境下的多周期连锁经营企业物流配送系统的设计问题。考虑到客户的弹性需求及其概率性设施选择行为,采用双层规划理论描述了物流配送系统设计决策部门与客户之间的指导者-跟随者(Leader-Follower)关系,建立了多周期连锁经营企业物流配送系统选址-库存集成双层规划模型,其中上层模型为考虑模块化容量扩展的多周期设施选址模型,对配送中心和门店的开放、关闭及容量设置进行决策;下层模型为随机用户均衡分配规划模型,描述了拥挤效应下的弹性客户需求在各门店中的分配模式。设计了求解非线性混合整数双层规划模型的遗传算法,并通过算例仿真对模型与算法进行了分析与评价。

3.连锁经营企业物流配送系统长期库存-车辆路线集成规划问题研究研究了客户需求平稳,由单个中心仓库、多个配送中心及多个分布在给定区域内的门店所组成的三层连锁经营企业物流配送系统的中长期配送计划制订问题。基于固定划分策略、二倍数多级库存控制策略及车辆多路线方式,建立了以系统中长期库存及运输成本最小化为目标的连锁经营企业物流配送系统长期库存-车辆路线集成规划模型,对配送区域划分、门店配送周期、配送中心订货周期、系统车辆数量及车辆路线进行决策。设计了求解配送区域划分的禁忌搜索算法及二倍数多级库存控制策略下的门店配送区域配送周期和配送中心订货周期求解算法,详细分析了可行策略下的模型成本下界,并通过算例仿真对模型与算法进行了分析与评价。

4.连锁经营企业物流配送系统短期库存-车辆路线集成规划问题研究在中心仓库和配送中心的订货周期决策已作出的基础上,根据连锁经营企业的门店需求呈现周期性变化的特点,研究了由一个配送中心及多个门店所构成的连锁经营企业二层物流配送子系统的短期配送计划制订问题。给出了有效求解实际规模问题的两阶段启发式算法,在算法的两阶段中分别建立了集合划分模型和配送区域配送计划优化模型,并提出了有效求解算法。最后,通过算例对模型与算法进行分析与评价。

5.连锁经营企业物流配送系统选址-库存-车辆路线集成规划问题研究研究了当车辆以非满载方式访问多个门店且系统设施选址成本与车辆运输成本具有一定可比性时,由单个中心仓库、多个候选配送中心及多个分布在给定区域内的门店所组成的三层连锁经营企业物流配送系统的设计问题。从战略层、战术层及运作层集成决策角度出发,建立了连锁经营企业物流配送系统选址-库存-车辆路线集成规划模型,对配送中心选址、库存控制策略及车辆路线进行决策。设计了适合求解实际规模问题外部拉格朗同松弛启发式算法,给出了两个子问题的求解算法,即求解考虑风险池效应的配送网络设计问题的拉格朗日松弛启发式算法和求解类似具有度约束及容量约束的最小生成森林问题的扩展拉格朗日松弛启发式算法。最后,通过算例仿真对模型与算法进行了分析与评价。

论文研究成果可为连锁经营企业物流配送系统规划提供了更为充分的科学依据和决策支持。

5.期刊论文刘燕妮.吴义虎.郑颖杰.LIU Yan-ni.WU Yi-hua.ZHENG Ying-jie基于出行时间预算的SUE交通分配-

长沙交通学院学报2007,23(4)

基于均匀分布的路段容量,分析了降级路网中路段和路径出行时间的随机变动,假定出行者根据以往的出行经验获取路径出行时间的可变性,并以出行时间预算的形式将这种可变性纳入到其路径选择过程中,进而定义路径出行时间预算为路径出行时间均值与出行时间安全边际之和.在此基础上,采用变分不等式技术构建了基于出行时间预算的多用户类型弹性需求随机用户均衡交通分配模型,并证明了模型解的等价性.

6.学位论文熊轶基于先进交通信息系统的网络均衡研究2004

目前,交通拥挤已经成为困扰世界各大城市的一大难题。为了解决交通拥挤问题,各国政府曾试图通过增加道路通行能力的传统方法来加以解决。但受土地和资金等资源的制约,在拥挤的大中城市新建和扩建道路的可能性越来越小。因此,智能运输系统作为一种有效提高现代城市交通管理与控制水平的重要工具,开始被越来越多的城市采用。先进交通信息系统是智能运输系统的核心部分。研究这种系统作用下出行者的出行决策特征和规律有利于系统的发展和评价,逐渐成为世界交通管理领域研究的一个热点和前沿问题。本选题是导师的长期研究方向,旨在利用微观经济学原理研究交通系统在某种政策作用下的均衡聚集现象,解释复杂的交通行为。本文以交通网络均衡和数学规划理论为基础,结合经济学、行为科学和管理科学的有关知识,对先进交通信息系统下的网络均衡问题作了比较深刻的探索,以其揭示交通信息系统下新的交通行为,达到指导智能运输系统ITS发展的目的。

本文首先回顾了国内外研究现状,介绍了相关的基础交通理论、模型及算法。在此基础上,本文分别研究了静态和动态均衡两种情况。在静态均衡分析中,又分别考虑了固定需求和弹性需求两种情况,假设路网中有ATIS(先进交通信息系统)装置和无ATIS装置的两类出行者均按基于LOGIT模型的随机用户均衡原则选择路径,建立了一个一般网络中的混合均衡模型,并设计了有效的算法来求解模型,通过算例分析得到一些有启发性的结论。

在动态分析中,本文假设在有交通信息系统作用下的路网中,出行者会根据交通信息系统提供的交通状况信息和以往的经验选择自己的出行路线和出发时间。根据出行者对交通信息的信任和接受程度,将出行者分为怀疑保守型和信任乐观型两大类,在他们的路径旅行时间基础之上,建立了一个等价的随时间演进的随机用户均衡模型,设计了有效的算法,通过两个算例验证了模型的有效性及算法的收敛性。

7.学位论文范文博停车换乘系统分析、评价与优化研究2009

停车换乘(Park and Ride,P&R)设施通过引导通勤者从小汽车换乘公共交通,能够将部分车辆拦截在拥堵区域之外,减少了进入城市中心区交通流。西方国家的成功经验表明,P&R既是可行的交通需求管理策略,也不失为一种能够最有效支撑现代城市发展的交通模式。

最早P&R设施是作为城市公交系统的组成部分,以扩展公交市场为目的,吸引不多的P&R出行(活动)。现代P&R系统,以P&R活动为主心,进行需求估计、设施选址、运营设计等,达到承担城市主要通勤交通的目的,将在整个城市交通中扮演举足轻重的角色。

成功的P&R系统规划离不开对P&R行为深入和全面的分析。传统P&R行为建模和分析方法基于个体选择行为调查,能够最丰富地揭示出个体用户的行为特征及其影响因素。多年来,所取得的诸多经验性结论,已为P&R系统规划与设计提供了重要参考。然而,城市交通是复杂的巨系统,网络上各种交通行为彼此相互影响,尤其是在当今城市交通供需作用激烈、人们出行选择多样的环境下,忽略了网络交通行为的分析,将可能导致偏颇的结论。

因此,我们必须更加审慎地寻找新的有力工具。基于网络均衡的分析方法正是其中之一,它能够描述网络上的拥挤效应、能力约束等重要现象,使得交通行为模型在交通系统分析与优化层面上的进一步应用成为可能。

至今为止,P&R网络均衡分析的相关研究仍不多见,且偏于简单。本文开展全面的P&R行为分析与系统优化研究,以期进一步丰富和发展交通理论,为现代P&R系统规划与管理提供科学指导和理论依据。

首先,研究了网络能力限制和交通信息系统作用下的P&R行为,分别提出了与随机用户均衡条件等价的不动点模型和变分不等式模型,其中考虑了出行者的方式选择、路径选择和停车(换乘)设施选择等行为。设计了相应求解算法,并通过算例验证了模型和算法的有效性。数值分析揭示了重要的现象

,例如,新增P&R设施可能导致诡异现象和路径诱导信息与停车诱导信息对P&R设施需求的相互抵消作用等。

其次,对P&R系统进行可靠性分析和评价,提出了P&R可靠度、方式可靠度概念,以评价P&R设施和P&R方式的服务水平。通过算例实验,进行了停车设施容量、地铁发车频率以及地铁票价对网络可靠性影响的灵敏度分析。

最后,本文分别研究了3类P&R系统优化问题,包括P&R设施选址、P&R网络中地铁线路设计以及P&R设施定价。P&R设施选址问题被阐述为离散双层规划模型,考虑了出行者旅行行为对选址方案的反馈作用,设计了基于遗传算法的启发式算法求解该模型,算例Ⅰ验证了模型和算法的有效性,随后应用于成都市近期规划(2015年)路网上的P&R设施选址问题,显示了模型和算法处理大规模网络的能力;研究了弹性需求下P&R网络中的地铁线路设计问题,同样将其阐述为双层规划模型,使用分枝定界方法来求解该双层规划模型,算例分析了不同的线路投资方案对P&R方式分担率、目标函数值和OD需求量的影响;最后研究了多方式网络中多类停车设施的最优定价问题,其中考虑了垄断市场、寡头竞争和社会福利最优3种不同的市场制度。将停车设施运营者和交通出行者的相互作用表述为一个双层规划问题,其中上层为停车设施运营者的停车收费价格优化模型,下层为多方式网络均衡模型,反映出行者的对上层停车价格的响应行为。设计了基于灵敏度分析的启发式算法来求解该模型。算例实验分析了不同市场制度对路外停车场、路内停车场和停车换乘点3类停车设施的收费价格结构的影响。

8.期刊论文周晶随机交通均衡配流模型及其等价的变分不等式问题-系统科学与数学2003,23(1)

本文讨论了交通网络系统的随机用户均衡原理的数学表述问题.在路段出行成本是流量的单调函数的较弱条件下,对具有固定需求和弹性需求的模式,首次证明了随机均衡配流模型可表示为一个变分不等式问题,同时也说明了该变分不等式问题与相应的互补问题以及一个凸规划问题之间的等价关系.

9.学位论文姜山基于Stackelberg对策的高速公路路网收费标准的研究2003

该论文主要研究如何利用Stackelberg对策制定高速公路路网的收费标准.高速公路路网收费作为一种新兴的收费管理形式,旨在提高高速公路使用效率、服务质量和减少环境污染.制定合适的收费标准,调节交通流在路网中得到合理分配,是实现上述目的的关键.高速公路路网收费标准的制定有别于拥挤收费,因为它不仅要考虑路网管理者(政府)的目的,即如何通过收费政策的调节作用使网络得到充分利用,实现社会效益的最大化,而且要保证收费能实

现收费道路经营者的财务目标,如保证还贷或实现预期的投资收益率等.当然道路使用者(用户)根据道路收费为使出行成本尽量小而作出的择路决策行为也不容忽视.这里我们考虑建立有收费道路的路网均衡模型来描述用户的这种行为,即固定需求和弹性需求用户均衡模型、系统最优分配模型、随机用户均衡模型.为了更真实地反映用户的出行成本,模型中的路段阻抗函数综合考虑了车辆营运费用、路段收费费率、路段长度、个人偏好、路段流量等因素.此外,为了分车型考察交通流量模式,方便按车型收费,保证通行费计收的合理、公平,我们的路网均衡模型将用户按车型分为几类.除了给出这些模型与用户均衡条件的等价性、讨论了其解的唯一性外,我们还给出了求解这些模型的算法.然后我们将路网管理者、收费道路经营者和用户视为对策中的局中人,利用Stackelberg对策研究路网收费标准的制定.双层规划是此类Stackelberg对策的数学表达形式,我们建立的双层规划模型中,上层规划描述了管理者和经营者的费率制定行为,其中管理者是领导,下层规划问题可以看作用户对费率响应的路径选择行为,这可以用我们建立的路网均衡模型表达.双层规划模型的求解一直是个难点,该文提出了结合遗传算法(GAs)的并行搜索结构和模拟退火算法(SA)的概率突跳性的混合优化策略来求解双层规划模型.最后我们给出的算例中结合一个城市间的高速公路路网,采取分车型和单车型测算收费标准两种方案,分别利用GAs、SA以及GASA混合优化策略计算了固定需求条件和弹性需求条件下的收费道路的费率,评价了对应的路网利用程度.

10.期刊论文黄亚飞.刘涛.Huang Ya-fei.Liu Tao路网最优费率的双层规划模型及算法-交通运输工程学报

2006,6(4)

为寻求系统、科学的路网最优费率测算方法,提出用双层规划模型描述路网管理者、收费道路经营者和车辆用户三者在费率决策中的博弈关系,其中上层以路网用户盈余最大化为目标,下层是弹性需求下的多车型随机用户均衡模型,设计了遗传-模拟退火混合优化的求解算法.计算发现路网收费收入目标的高低将直接影响测算所得费率的高低,进而影响各车型OD出行量,且时间价值低的车型用户比时间价值高的车型用户受费率变化的影响要更为显著,表明双层模型在费率决策过程中能兼顾相关各方的利益,建模时考虑车型分类能更合理地反映现实情况;与遗传算法、模拟退火算法相比,遗传-模拟退火算法计算结果最优.

引证文献(1条)

1.史峰.罗端高停车收费影响下的多用户多方式混合交通平衡分配模型[期刊论文]-交通运输系统工程与信息

2009(3)

本文链接:https://www.doczj.com/doc/087717403.html,/Periodical_cslgdxxb200702003.aspx

授权使用:上海理工大学(shlgtsg),授权号:9b9c4886-66ed-4118-a7c9-9ea0010af901

下载时间:2011年3月8日

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