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原文传递考虑不同旅游时段的旅游城镇交通网络优化模型及算法

论文题名：	考虑不同旅游时段的旅游城镇交通网络优化模型及算法
关键词：	交通网络效率;双层规划模型;交通拥堵;用户盈余
摘要：	受疫情影响，在外出旅游中选择自驾游方式出行游玩的人数比例快速增长，给旅游城镇带来了更大的交通压力，交通拥堵问题已成为我国许多旅游城镇亟待解决的热点问题，交通网络优化设计正是政府部门治理交通问题的重要理论依据。不同旅游时段是指旅游平峰时段和旅游高峰时段，在不同时段旅游城镇的需求存在较大差异：旅游平峰时段，城镇交通流相对较小，要着重考虑降低建设运营成本，提高社会经济效益；旅游高峰时段，城镇交通流相对较大，要着重考虑满足游客的交通需求，提高网络的运输效率。基于以上交通特点，本文从优化模型的构建、算法设计以及旅游城镇算例分析三个方面对不同旅游时段条件下旅游城镇交通网络优化设计问题展开研究，以不同交通时段路网整体的用户盈余、交通网络效率为优化目标，寻求基础建设和城镇社会效益的最优平衡点。　　综合考虑旅游城镇和普通城市在交通和路网结构上的不同，建立多目标双层规划模型来研究旅游城镇的路网优化设计问题。在上层模型中，分别考虑旅游平峰时段的用户盈余目标、旅游高峰时段的交通网络效率目标。为了保证路网整体交通顺畅运行，城镇建设土地资源合理配置，建立路段饱和度及道路面积率等约束条件。设计了综合饱和度、道路面积率和最大车道数等约束且以饱和度约束的惩罚函数的两个目标函数：在旅游平峰时段，建立考虑饱和度约束作为惩罚函数的用户盈余最大目标；在旅游高峰时段建立考虑交通出行者出行路径差异的交通网络效率最大目标，目的是使路网整体用户盈余和交通网络效率最大的同时保证各路段饱和度和道路面积率在合理范围内；构建使用超量需求法处理后的弹性需求下的平衡分配模型等价模型为下层模型，用于求解路网中各路段的平衡流量。　　针对本文建立的模型的特点，以多目标求解算法NSGA-Ⅱ算法和交通流量分配算法Frank-Wolfe算法为基础，设计了多目标双层规划模型求解算法。　　结合旅游城镇交通需求随旅游时间变化的特点，设计了基于Nguyen-Dupuis测试网络的旅游城镇交通网络算例，确定模型和算法的最佳参数。对于算法求解得到的Pareto解集，采用隶属度函数归一化处理的方法对Pareto解集的各个解的满意度进行分析，取最满意的折衷解作为旅游城镇交通网络设计的最佳优化方案。对优化结果进行对比分析，结果表明：　　采用最佳优化方案建设后的旅游城镇交通网络，在旅游平峰时段路网用户盈余由原来的49328元上升为54122元，路网整体用户盈余优化了9.72%。路段平均饱和度由0.82优化至0.68，优化比例17.07%；旅游高峰时段交通网络效率有所提高，由原来的0.32上升为0.37，优化了15.63%。路网中各路段平均饱和度由优化前的0.89优化至0.72，优化比例为19.10%；优化后道路占地总面积占旅游城镇面积的8.63%，处于本文设置的最佳区间[5%，10%]内。本研究建立的模型和算法切实有效，对旅游城镇的交通网络优化设计具有一定的实际意义。
作者：	季华伟
专业：	交通运输工程
导师：	查伟雄;贺斯进
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华东交通大学
学位年度：	2022