[发明专利]一种基于设计速度的城市离散交通网络设计方法

摘要

本发明提供了一种基于设计速度的城市离散交通网络设计方法。交通安全受交通系统规划、设计、建设、运营各个阶段的影响，考虑到交通规划对塑造交通系统的影响，在交通规划阶段就应该高度重视交通安全评价。考虑到设计速度为路段的最佳行驶速度，偏离设计速度容易发生交通事故，本发明采用行驶速度与设计速度的均方误差作为网络安全水平的替代指标，将主动安全评价提前到了道路网络规划阶段。主要步骤包括：(1)建立城市离散交通网络设计的双层规划模型，其中上层规划以网络安全为政策目标，下层规划以用户均衡为政策的行为反应；(2)采用迭代优化算法进行模型求解；(3)结合交通网络分析中常用的Nguyen‑Dupuis网络描述了具体实施方式和该方法的有效性。

主权项

1.一种基于设计速度的城市离散交通网络设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：建立城市离散交通网络设计模型，上层为行驶速度与设计速度的均方误差最小化，下层为用户平衡模型，上层决策变量为ya，表示是否修建某条候选路段a，为0‑1变量，a∈A，所有的候选路段构成0‑1决策向量y，上层决定新建道路方案后，下层形成平衡状态网络流xa，也就是说路段流量xa是决策向量y的函数，表示为xa(y)，另外，道路网的规划受到资本的约束，假设单位长度的路段修建成本为ua，则长度为la的路段修建成本为uala，因此，双层规划问题表示为：其中A为候选建设的路段集合；B为新建道路的资金约束；x_a为路段a上的交通流量；为自由流行驶时间，即路段a为空净状态时车辆自由行驶所需要的时间；c_a为路段a的通行能力，即单位时间内路段可通过的车辆数；t_a(x_a，c_a)为路段a以交通流量为自变量的阻抗函数，也称为行驶时间函数；为出发地为r目的地为s的OD间的第k条路径上的流量；为路段‑路径相关变量，即0‑1变量，如果路段a属于从出发地为r目的地为s的OD间的第k条路径，则否则q_rs为出发地r和目的地s之间的OD交通需求量；步骤2：使用迭代优化算法进行求解，上层采用枚举法，下层采用Frank‑Wolfe算法，算法的基本思路是对上层满足约束的可行方案计算下层平衡网络流量和路段速度，再根据路段速度计算上层的目标函数，比较所有可行的方案，最后确定最优的目标函数方案。