动态交通网络设计中的不确定优化理论与方法研究

本研究旨在通过对现有交通网络设计方法和实际交通网络设计中存在的不确定性和动态性进行深入分析，完善需求不确定条件下的交通网络设计方法，提出投资不确定条件下的交通网络设计模型与算法，建立动态交通网络设计理论。本研究提出的不确定条件下的动态交通网络设计方法，可以更加科学、合理的优化交通网络建设投资。双层规划理论和不确定性优化理论的应用，使本研究所提出的交通网络设计方法，具有更强的鲁棒性和适用性，极大的缩小了定量分析与建设实施之间的距离，能够更好的指导实际规划工作，减少投资风险，优化资源配置，实现交通可持续发展。最后，本研究将开发不确定性条件下动态交通网络设计软件，从而使得本研究提出的理论与方法能够更好的服务于实际交通网络设计工作。

传统静态交通网络设计，是以确定且已知的交通需求和投资预算为前提进行的，并假设交通建设时间极短，且在建设期间，交通状况不发生任何变化。但在实际中，道路建设是需要大量时间的，在建设过程中，交通需求、道路建设成本、路况等都会发生变化，且变化具有相当大的不确定性。根据以上情况，本研究主要进行两大方面的探索：一方面，研究不确定条件下的交通网络设计方法，引入随机规划与鲁棒优化不确定理论。假定交通需求和道路建设投资是服从某一概率分布或属于一个不确定集合，寻求对所有交通预测场景实现条件下的最优解，该解是概率意义下的最优解，从而可以提高规划决策的可行性与鲁棒性。另一方面，研究动态交通网络设计，将网络建设时间分为几个阶段。每一个阶段的建设都是在其前一阶段建设基础上进行的，且交通需求及道路建设成本等因素会随着建设实施的时间而发生变化。对于不确定条件下的动态交通网络设计模型的求解方法，主要研究了基于割约束的混合整数线性规划算法、分支定界法、遗传算法等元启发式算法。.在项目调研阶段发现，由于我国城市交通具有以混合交通流为主的特点，国外许多调查技术并不适用于研究我国交通供给与需求之间的关系。同时，国外的相关理论模型也无法完全适用于我国的混合交通流系统。故有必要对此进行较深入的研究，以更好地描述我国交通网络供给与需求的复杂关系。例如路网当中车速-流量分布模型、关于交通流数据收集的问题、影响交通系统中出行时间的集聚消散现象等。