（交通运输规划与管理专业论文）经济圈公路网络布局规划方法研究.pdf

摘要 本论文研究经济圈公路网络的布局规划方法，主要依托于国家高技术研究发展计划8 6 3 项目( 编 号：2 0 0 7 a a l l z 2 0 2 ) 。公路网络是经济圈内一切实物流动的重要载体，是引导和促进经济圈经济和 社会持续、快速、协调发展的主要动力。为了有效地满足经济圈内产生的交通需求，避免建设资源 和交通设施的浪费，必须制定科学、系统的公路网络规划。本论文在研究过程中，从现有的公路网 络规划理论出发，结合经济圈公路网络的布局特点，将定性分析和定量分析相结合，确定了适用于 经济圈公路网络规划方法。全文的主要内容如下： 第一部分，介绍了经济圈的相关概念，分析了经济圈的发展规律及公路网络布局的特点，并对 经济圈交通基础设施的特点进行了分析研究。 第二部分，在交通需求预测四阶段法的基础上，根据经济圈内城际交通的特点，利用出行费用、 出行时间和舒适性等指标作为广义费用函数的主要构成属性，建立适合经济圈交通方式选择的 n e s t e d l o g i t 模型。 第三部分，在已有交通网络设计研究成果的基础上，根据公路网络优化的特点，建立了公路网 络优化的两阶段双层优化模型，研究了经济圈公路网络设计问题双层模型的遗传模拟退火算法， 并对模型进行求解。 第四部分，提出了基于d e a 的加权灰色关联分析的公路网络适应性评价方法，这种方法综合 了d e a 和灰色关联分析两种方法的优点，对每一个评价对象都去寻求最有利的指标权重系数分配， 使得每一个评价对象对于标准对象的关联度都是相对最优的，从而得到客观公正的评价结果。 全文以长三角经济圈公路网络优化问题为对象，对以上理论研究进行了实证性分析，效果良好。 论文取得的主要研究成果包括：以长途汽车、其他社会车辆和城际铁路列车为研究对象，建立了适 合经济圈交通方式选择的n e s t e d l o g i t 模型；提出了公路网络优化的两阶段双层模型，并应用遗传 模拟退火算法进行求解；将数据包络分析方法( d e a ) 和灰色理论相结合，建立了经济圈公路 网络社会经济适应性评价的基于d e a 的加权灰色关联分析模型。本论文的研究成果对现有的公路 网规划思想和体系进行了改进，扩展了公路网布局理论和设计方法的应用范围，这对我国经济圈公 路网的发展具有重要的理论和实践意义。 关键试。经济圈：公路网：双层规翔模型：遗传模拟退火算法：适应性评价 a b s t r a c t t h i sp a p e rr e s e a r c h e do nr o a dn e t w o r kp l a n n i n gm o d e li ne c o n o m i cc i r c l e ，m a i n l ys u p p o r t e db y n a t i o n a l8 6 3f o u n d a t i o no fp r c h i n a ( 2 0 0 7 a a l1 2 2 0 2 ) r o a ds y s t e mi sa l li m p o r t a n tc a r r i e rf o ra l i m a t e r i a la n do b j e c t sf l o w e di ne c o n o m i cc i r c l e ，w h i c hl e a d st h ee c o n o m ya n ds o c i e t yo ft h er e g i o nt oa c o n t i n u o u s ，f a s ta n dh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n t i no r d e rt om e e tw i t ht h et r a f f i cd e m a n di nt h ee c o n o m i c c i r c l ee f f e c t i v e l y , a n dt oa v o i dt h ew a s t eo fc o n s t r u c t i o ns o u r c e sa n dr o a df a c i l i t i e s ，i ti sr e q u i r e dt o e s t a b l i s hs c i e n t i f i ca n ds y s t e m a t i cr o a dn e t w o r kp l a n n i n g d u r i n gt h er e s e a r c ho ft h i sd i s s e r t a t i o n ，t h i s p a p e rs e e kas u i t a b l ep l a n n i n ga c c o r d i n gt ot h ef e a t u r e so f r o a dn e t w o r ki ne c o n o m i cc i r c l e ，w i t hs t u d yo n a v a i l a b l er o a dn e t w o r kp l a n n i n gm e t h o d ，b yu s i n gq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s t h i sp a p e rc o n s i s t s o f f o u rp a r t s ： t h ef i r s ts e c t i o ni n t r o d u c e dr e l a t e dc o n c e p t so ft h ee c o n o m i cc i r c l e ，b ya n a l y s i st h ef e a t u r e sa n d d e v e l o p m e n tl a w , t h e nr e s e a r c h e dt h ef e a t u r e so ft r a n s p o r t a t i o ni n f r a s t r u c t u r ei ne c o n o m i cc i r c l e t h es e c o n ds e c t i o ns e tu pan e wn e s t e d - l o g i tm o d e ls u i t a b l et om o d a ls p l i to fp a s s e n g e rt r a f f i cb y u s i n gt h r e ei n d i c e s ，i n c l u d i n gt r i pc o s t ，t r a v e lt i m ea n dc o m f o r t a b l e n e s s ，o nt h eb a s i so ft h e “f o u r - s t e p m e t h o df o rt r a f f i cd e m a n df o r e c a s t i n g ，a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n t e r c i t yt r a f f i ci ne c o n o m i c c i r c l e m e t h o df o rc a l i b r a t i n gt h ep a r a m e t e r so ft h em o d e lw a si n t r o d u c e d i nt h et h i r ds e c t i o n ，at w o s t a g eb i - l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e lw a sp r e s e n t e di nt h e d i s s e r t a t i o n c o n c e r n i n gt h ea c t u a ln e e d so f t h er o a dn e t w o r ko p t i m i z a t i o n ，u p o nt h ee x i s t e dr e s e a r c ho fn e t w o r kd e s i g n a n dt h eg e n e t i cs i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h mw a su s e dt os o l v et h eb i l e v e lm o d e l s t h ef i n a ls e c t i o n ，t h e o r i e so fd e aa n dw e i g h t e dg r a yc o r r e l a t i o na n a l y s i sw e r ec o m b i n e dt oe v a l u a t e t h ec o m p r e h e n s i v el e v e lo fr o a dn e t w o r ks y s t e mi ne c o n o m i cc i r c l e t h en e wm e t h o dc o u l da v o i dt h e s u b j e c t i v i t yw h e nt h ew e i g h tv e c t o rw a sd e t e r m i n e da n dg o tt h eo p t i m a l i t yo f t h ep r i o ro r d e re v a l u a t i o nb y n o n u n i f o r mw e i g h t i na 1 1 a ne x a m p l eo ft h er o a dn e t w o r ki ne c o n o m i cc i r c l eo fy a n g t z er i v e rd e l t aw a sg i v e nt op r o v e t h ev a l i d i t yo ft h em e t h o de f f e c t i v e l t h ef o l l o w i n gf i r et h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i sd i s s e r t a t i o n ：u s i n g a u t o m o b i l e ，l o n g - d i s t a n c eb u sa n dr a i l w a ya so b j e c t s ，an e wn e s t e d - l o g i tm o d e lw a sp r e s e n t e d ，w h i c hi s m o r es u i t a b l et om o d a ls p i ti ne c o n o m i ca r e a ；at w o s t a g ea n db i - - l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e lf o rm i x e d t r a n s p o r t a t i o nn e t w o r kd e s i g np r o b l e mw a sp r e s e n t e d ，a n dt h eg e n e t i cs i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h mi s u s e dt os o l v et h em o d e l ；an e wm o d e lc a l l e dw e i g h t e dg r a yc o r r e l a t i o na n a l y s i sm e t h o db a s e do nd e a ( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s ) w a sp r e s e n t e dt oe v a l u a t e r o a dn e t w o r ks y s t e mi ne c o n o m i ca r e a a c o o r d i n g l y ，t h o s ec o n c l u s i o n s ，w h i c hi m p r o v e t h ea v a i l a b l er o a dn e t w o r kp l a n n i n gt h o u g h ta n ds y s t e m , e x p a n dt h el a y o u tt h e o r yo fm a i nr o a dn e t w o r ka n ds u i t a b l es c o p eo fd e s i g nm e t h o d ，a n di th a sg r e a t t h e o r e t i ca n dp r a c t i c a lm e a n i n gf o rn a t i o n a le c o n o m i cn e t w o r kd e v e l o p m e n t k e y w o r d s ： e c o n o m i cc i r c l e ；r o a dn e t w o r k ；b i - l e v e lp l a n n i n gm o d e l ；g e n e t i cs i m u l a t e da n n e a l i n g a l g o r i t h m ；a d a p t a b i l i t ye v a l u a t i o n i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 骶 ：p “。出行个体以对 l 出行方式i 和，选择的概率的比值为2 p ，= e e “，可以看出，这一比值只与出行方式i 和，有 关，而与其他出行方式无关，显然这和经济圈的实事是不相符合的。由图3 2 可知经济圈交通网络 是由多种交通方式构成，各种交通方式间即相互竞争又相互协作，共同组成经济圈协调高效的运输 网络。 ( 2 ) 喜好随机性限制( l i m i t a t i o no f r a n d o mt a s t ev a r i a t i o n ) m n l 模型假定效用确定项的表达式为= 届以l + 屐e 2 + 三+ 屏= 墨，其中 ，、，、， 以= 僻小x 。2 ，厶x 时) 为特性变量。待估计参数向量= 慵，尾，三，屏) 中的每一个分项均是固 定值，不能表达不同类型的人的喜好特点。例如有的人对时间的要求比较高，那么相对应时间变量 东南大学硕士学位论文 的待估计参数则应对效用值有更高的敏感度，而有的人对时间的要求比较低，出行时间长一点或短 一点都无关紧要，那么对应于时间变量的待估计参数则对效用的敏感度低。m n l 模型不能反映不同 类型的人的这种喜好随机性特点。 为了弥补上述m n l 模型的缺点，本文将应用基于经济圈交通方式出行特点而改进的n e s t e d l o g i t 模型( 简称n l 模型) 进行交通方式划分。 3 2 5 2 经济圈交通方式划分的n e s t e d l o g i t 改进模型 ( 1 ) n e s t e d - l o g i t 模型原理 n l 模型是在m n l 模型的基础上的一种改进模型，两者的主要区别是n l 模型考虑了各交通方 式之间的相关性，因此理论上存在一定的优越性【4 9 1 。由于n l 模型的结构较为复杂，其定参过程也 相对抽象。本文利用n l 模型与m n l 模型的关系，给出了一种直观的定参方法。n l 模型各交通方 式之间的关系可以描述为树状结构，在树的节点分叉处又可以看作为一个独立的m n l 模型，因此 n l 模型与m n l 模型可以看作是包含和被包含的关系。采用m l 模型过程中，为了使所建立的交通 方式划分预测模型能描述各交通方式之间的效用相关特征，将所有可供选择的交通方式构成的集合 c 分成m 个互不相交的集合的并【7 7 1 ，即： 材 c = k 7 c m ，且对0 ，七m ，z 后有q 厂、巴= 划分的原则是： 1 ) 不同方式子集的方式效用之间是不相关的，对于 0 。忽玎 ( 4 5 ) j _ j i = l 式中：k i 表示第f 节点所连接的边数；n 表示经济圈内规划所应连通的节点数。 3 ) 公路网系统容量最大 采用系统容量的概念来描述公路网络的容量，可以将“固定o d 结构下的经济圈公路网络容量最 大”作为上层规划目标。固定o d 结构条件下的