基于植物叶脉网络布局原理的长江经济带水陆集疏运网络优化研究

The Yangtze River economic zone has become one of the regions, in which there are the most powerful comprehensive strength and largest strategic support function in China. However, the obstruction problem of upstream channel of Yangtze River is serious, and efficient consolidation and distribution system has not yet formed. These limit the development of the Yangtze shipping, and hinder the market integration process of the Yangtze River economic zone. Considering the continuous expansion of land and water consolidation and distribution network and the increasingly complex of the network structure in the Yangtze River economic zone, exploring suitable solution methods will inevitably become the focus and important research direction of the related fields. This project intends to, based on analysis of the characteristics of water and land consolidation and distribution mode in the Yangtze River economic zone, forecast the process and trend of dynamic change of transportation demand structure. Then, we will analyze the cooperation and competition relationships of the evolution of various consolidation and distribution networks, and excavate the inner mechanism and operation rule in the process of the network evolution. Thirdly, the transportation equilibrium status and the cooperative evolution rule of water and land transportation network in the Yangtze River economic zone will be discussed and researched. In addition, there is natural similarity between water and land transportation network in the Yangtze River economic zone and plant vein network in nature. Thus, this project intends to design consolidation and distribution network in the Yangtze River economic zone based on the nature of plant vein layout principle. The research results could provide the theory basis for building efficient and reasonable water and land consolidation and distribution network in the Yangtze River economic zone, and strengthen strategic support to the development of the Yangtze River economic zone.

长江经济带已发展成为我国综合实力最强、战略支撑作用最大的区域之一。然而，目前长江中上游航道梗阻问题突出，高效集疏运体系尚未形成，限制了长江航运的发展，也阻碍长江经济带市场一体化的进程。鉴于长江经济带水、陆集疏运网络规模的不断扩大、网络结构的日趋复杂，探寻适合的研究方法必然会成为相关领域的研究热点和重要研究方向。本项目拟在分析长江经济带水、陆集疏运模式特性的基础上，预测交通运输需求结构的动态变化过程和趋势，挖掘各种集疏运网络的竞合关系和演化的内在机理，解析水-陆集疏运网络下的均衡分布状态，进而，研究长江经济带水-陆集疏运网络的协同演化规律。同时，考虑到长江经济带水-陆集疏运网络与植物叶脉网络的天然相似性，拟基于自然界植物叶脉网络的布局原理进行长江经济带水-陆集疏运网络的设计。本项目研究的成果为构建高效、合理的长江经济带水-陆集疏运网络提供理论依据，增强对长江经济带发展的战略支撑力。

长江经济带已发展成为我国综合实力最强、战略支撑作用最大的区域之一。然而，目前长江中上游航道梗阻问题突出，高效集疏运体系尚未形成，限制了长江航运的发展，阻碍长江经济带市场一体化进程。本项目通过挖掘长江经济带水、陆集疏运模式的特性，并提出沿海经济带集疏运体系设计模型。主要研究成果包括：.1) 产业结构的演变规律研究。首先分析交通运输需求与社会经济活动的派生关系，研究交通运输需求与经济、产业、人口等因素之间的互动关系，解析交通运输需求随城市群布局形态优化和产业结构调整的演变规律。2) 叶脉网络优化方法在交通网络优化中的应用。在研究叶脉网络优化算法的同时，探寻如何将植物叶脉网络布局原理映射到实现的交通网络，进而实现叶脉网络优化算法广泛应用到实际网络优化中。3)构建城市沿海经济带集疏运体系设计模型。沿海经济带集疏运体系建设本质上是一种经济活动，受到边际收益递减规律的支配。通过分析沿海经济带集疏运体系设计问题的特点和属性，构建城市沿海经济带集疏运体系设计模型。4）叶脉网络的形成机制及拓扑关系研究。通过挖掘叶脉的生长过程和生长点周围局部扩大的静脉过程，对形成更好的叶脉网络模型提出了有效的对应关系，最后还通过实例来对所提出的研究成果进行验证。5）智能算法研究。通过融合高性能计算策略，提高群集智能算法处理大规模复杂问题的能力，为本项目探寻适合的智能算法已成为集疏运网络优化研究提供支持。.项目研究期间，共发表论文SCI/SSCI检索期刊20篇，1篇论文被选为2018年度交通运输部交通运输重大科技创新成果库，6 篇论文被选为 ESI 高被引论文，其中一篇论文被选为热点论文。部分研究成果获得了国际同行的认可，并被邀请被国际SCI期刊Transportation Research Part E等多个期刊邀请为编委，并多次在SCI国际期刊上负责组织专刊。并获得2017年度和2018年度教育部高校科学研究优秀成果奖（自然科学奖）二等奖(分别排第1和第2)、2017年度的智能交通协会科技奖（排第1）。