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原文传递基于复杂系统建模理论的综合交通运输体系决策模型及应用研究

论文题名：	基于复杂系统建模理论的综合交通运输体系决策模型及应用研究
关键词：	复杂系统建模理论;综合交通运输体系;决策模型;优化配置模型
摘要：	交通是经济发展的基础，综合交通运输体系的建立与完善是经济发展到一定阶段对交通运输提出的必然要求，加强综合交通运输体系规划与管理决策的研究对中国经济建设和社会发展有着重大意义。　　本文在综述综合交通运输体系和通道研究现状的基础上，从宏观和微观上分别对综合交通运输体系和综合运输通道的演化进行了分析，并对综合交通运输体系和综合运输通道的优化配置模型和智能优化启发式算法进行了研究。全文主要内容如下：　　（1）研究了综合交通运输体系的供需演化。首先，在代谢生态学理论的基础上，提出了综合交通运输体系运量需求的代谢演化模型。实证结果表明，各城市铁路运量增长率（或变化率）和该城市的人均GDP存在异速增长关系，而公路运量增长率主要由运输方式间竞争与合作的关系决定。其次，研究了运输供给的相互作用和演化机制，通过对各种运输供给互利共生机制的研究，展示了各种运输方式协作互利的前景。仿真结果表明，如果各种运输方式的相对资源优势比较明显，就存在互利共生的可能性，并存在一个最优的合作水平。较高的资源转换效率和资源使用效率能使互利共生机制得到更充分的体现。与非合作动态博弈情况相比，协作情况下互利共生机制能发挥更大的作用。因此，通过政府部门等外力建立协作的机制，是更好实现互利共生机制的必要前提。　　（2）构建了综合交通运输体系的综合评价指标和方法。在阴影集的模糊阈值概念基础上，推出了模糊数的扰动广义均值，并以此来进行模糊数的排序，相应地，对模糊理想点法进行改进，推出考虑模糊阈值的模糊数最大相似度的广义形式，并结合层次结构的指标体系，提出了一种新的评价方法-_模糊阈值层次理想点法（FTH-TOPSIS）。该方法既融入了专家的主观意见，又避免了一些模糊数之间无法比较大小的问题。通过实例计算分析表明，得到的评价结果比较符合实际，可靠性、适用性强，可广泛应用于各种综合交通运输体系综合评价问题中。　　（3）针对综合交通运输体系发展模式和目标，研究了综合交通运输体系内各运输方式之间及其内部的最优配置。首先，基于层次网络原则对综合运输网络管理优化问题进行了分析，以运输距离区分不同的网络层次，通过引入衔接时间，将同一层次上各种运输方式子网络的竞争关系，以及不同层次间各种运输方式子网络之间的协作关系模型化；其次，以网络运输强度和单位运量能源消耗最小化为目标，建立了综合运输网络管理的多目标优化数学模型；最后，提出了一种改进的多目标粒子群优化算法，得出了简化综合运输网络的Pareto最优前沿。案例计算结果表明，该算法能有效地找到分布均匀的多目标优化问题的Pareto前沿。　　（4）提出了综合交通运输路网连续网络设计的双层规划模型，其中上层规划者在投资预算及其它约束条件下，考虑环境污染、土地占用及能源消耗等外部成本，对线路及综合交通运输枢纽做出增加投资的连续配置，以实现系统最优，下层网络用户在上层规划者的投资配置下，其路径选择满足确定用户平衡原则。然后，基于极值优化设计了求解该模型的算法，并给出了具体算例对算法进行验证。计算结果表明，所建立的模型符合实际情况，且采用的启发式算法也较有效。　　（5）建立了综合交通运输路网离散网络设计的双层规划模型，其中上层规划者在投资预算及其他约束条件下，考虑环境污染、土地占用及能源消耗，对线路及综合交通运输枢纽的新建与否做出投资决策，以实现系统最优，下层网络用户在上层规划者的投资配置下，其路径选择满足用户平衡原则。然后，基于磁滞优化原理设计了求解该模型的算法，并给出了具体算例对算法进行验证。计算结果表明，所建立的模型符合实际情况，且采用的启发式算法也较有效。　　（6）以基本路段饱和度为特征变量，在适应性动力学基础上，推出了综合运输通道基本路段的特征演化方程，并以此来探讨综合运输通道的演化机制，提出了一种新的研究综合运输通道演化的方法。该方法既包含了综合运输通道各运输方式之间的竞争，又弥补了种群动力学和演化博弈论在演化稳定性分析方面的不足。具体分析表明，控制竞争函数和吸收能力函数敏感性的两个参数的相对大小决定了演化均衡点的分岔与演化稳定性。该结果具有启发性，可进一步应用于各种综合运输通道优化问题中。　　（7）为寻求系统、科学的综合运输通道最优客运分担，提出了用最大熵原理构建客运结构配置模型，其中旅客基于随机时间价值选择广义出行时间最小的运输方式，定义了通道内的基本路段饱和度和通道饱和熵，并设计了用于求解模型的粒子群算法。分析和计算发现，车外时间差、单位里程票价差、单位里程车内时间差以及旅行距离将直接影响各运输方式客运分担率的高低，以通道饱和熵最大为目标得出的常规铁路最优定价高于现行铁路票价，通道饱和熵上升了15％，说明铁路票价偏低造成铁路客运量过于饱和，而由通道饱和熵模型得出的最优客运分担结果，缩小了基本路段上各运输方式饱和度之间的差距，实现了运力和运量的有效匹配。
作者：	邱玉琢
专业：	系统工程
导师：	陈森发
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文