【摘要】：收費(fèi)道路網(wǎng)的費(fèi)率優(yōu)化、收費(fèi)道路網(wǎng)的設(shè)計(jì)與收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)化(道路收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)化)是目前高速公路(收費(fèi)道路)發(fā)展亟待解決而研究又幾乎處于空白的重大理論與應(yīng)用問(wèn)題。本文的目標(biāo)是力求用定量方法與系統(tǒng)方法來(lái)優(yōu)化道路收費(fèi)系統(tǒng)，優(yōu)化目的是如何使道路網(wǎng)能夠發(fā)揮最大的社會(huì)效益，又能滿足收費(fèi)道路經(jīng)營(yíng)者的財(cái)務(wù)目標(biāo)(還貸或?qū)崿F(xiàn)規(guī)定的投資收益率)，，如何使因?yàn)槭召M(fèi)和繳費(fèi)的原因而造成的各項(xiàng)額外成本最小。本文的內(nèi)容主要集中在將道路網(wǎng)、政府、收費(fèi)道路投資者或經(jīng)營(yíng)者、道路網(wǎng)使用者納入一個(gè)大的系統(tǒng)中，應(yīng)用雙層規(guī)劃模型、交通均衡模型、隨機(jī)選擇模型、多目標(biāo)決策和智能優(yōu)化算法等方法系統(tǒng)地研究道路收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)化理論與方法。 本文充分考慮了收費(fèi)道路的特點(diǎn)，提出了有收費(fèi)道路情況下的多車型多準(zhǔn)則的固定需求、彈性需求、隨機(jī)模式的用戶和系統(tǒng)最優(yōu)四種交通均衡模型，證明了這些模型與Wardrop均衡條件之間的等價(jià)性，討論了模型解的唯一性問(wèn)題，給出了模型的求解算法；提出了路網(wǎng)下收費(fèi)道路多車型費(fèi)率優(yōu)化與高速公路平衡網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問(wèn)題的雙層規(guī)劃模型，并提出了利用遺傳—模擬退火混合優(yōu)化策略求解雙層規(guī)劃模型的新算法。該模型全面描述了路網(wǎng)管理者、收費(fèi)道路經(jīng)營(yíng)者和道路使用者在收費(fèi)道路費(fèi)率的確定與高速公路平衡網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問(wèn)題上的地位、目標(biāo)、決策作用和不同類道路使用者選擇路徑行為的差異，綜合遵循了效率原則、成本原則、效益原則、公平原則和用路者路徑選擇行為準(zhǔn)則等多個(gè)基本原則。利用該模型可同時(shí)求解出不同收費(fèi)路段不同車型的收費(fèi)費(fèi)率大小和最佳收費(fèi)道路位置與其容量。算例表明，本文提出的模型與算法的合理與有效性，測(cè)算得出的收費(fèi)費(fèi)率更公平，更能合理地調(diào)節(jié)路網(wǎng)交通流分配，使路網(wǎng)利用程度得到進(jìn)一步提高，可全面幫助政府和投資者進(jìn)行收費(fèi)道路項(xiàng)目投資決策。 本文充分考慮了駕駛員繳費(fèi)技術(shù)選擇與繳費(fèi)車道選擇的特性，提出了駕駛員繳費(fèi)方式隨機(jī)選擇模型；在考慮了收費(fèi)系統(tǒng)的投資成本、營(yíng)運(yùn)成本、不公平成本、漏收成本、駕駛員的額外成本和環(huán)境污染成本等因素的基礎(chǔ)上，提出了多收費(fèi)方式收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)化模型，提出采用模擬退火遺傳算法(SAGA)進(jìn)行收費(fèi)系統(tǒng)尋優(yōu)的算法，可同時(shí)優(yōu)化出一個(gè)收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)站位置與數(shù)量、不同收費(fèi)站不同收費(fèi)方式的收費(fèi)車道數(shù)和ETC用戶的折扣率等參數(shù)，可估算不同收費(fèi)站TAG(電子標(biāo)簽)的安裝率、不同收費(fèi)車道實(shí)際使用量，可模擬不同決策情境下的最佳系統(tǒng)資源配置方案。同時(shí)，本文提出的方法可供收費(fèi)道路經(jīng)營(yíng)者制定對(duì)ETC用戶的行銷策略。
【圖文】：

1三rC，+C材=Cc，為正整數(shù)(5一16)p的值由滿足車道配置均衡狀態(tài)的條件由式5一15求得。5.2.6算例分析以一個(gè)五車道的收費(fèi)站為例，假設(shè)總車流量為1600輛/小時(shí)，假設(shè)車輛到達(dá)服從泊松分布，車輛的平均到達(dá)率為320輛/小時(shí)/車道，服務(wù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布，人工收費(fèi)方式的服務(wù)率為400輛/小時(shí)/車道，ETC收費(fèi)方式的服務(wù)率為1200輛/小時(shí)/車道�？紤]不同收費(fèi)車道組合情況，可得不同1人G設(shè)備安裝率下的延誤值見(jiàn)表5一1，其中表格中每一行的最小值(陰影)對(duì)應(yīng)的車道組合為系統(tǒng)延誤最小目標(biāo)的最佳車道組合。圖5一1為TAG設(shè)備安裝率為30%、60%、90%的情況，利用延誤模型分析后，可得在各種收費(fèi)車道配置情況下的系統(tǒng)平均延誤及車輛轉(zhuǎn)移率，圖5一2為TAG設(shè)備安裝率為60%車道配置與轉(zhuǎn)移的情況。說(shuō)明ETC收費(fèi)車道的數(shù)量必須隨著1人G車輛數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整，否則ETC收費(fèi)車道將不可能表現(xiàn)出強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

圖5-2車道配置與車輛轉(zhuǎn)移率的關(guān)系(TAG安裝率為60%)‘假定可供選擇的方式，叫做“選擇技(Alternative)”。如果一共只有兩個(gè)選擇枝可供選擇，就是一個(gè)二項(xiàng)選擇問(wèn)題，否則就是多項(xiàng)選擇問(wèn)題。某個(gè)選擇枝具有的令人滿意的程度叫做“效用(Utility)”�；谌藗兺ǔ５倪x擇心理行為，關(guān)于效用可作出以下基本假定:①個(gè)人在每次抉擇中總選擇效用值最大的選擇枝;②個(gè)人關(guān)于每個(gè)選擇枝的效用值由個(gè)人自身的特性和選擇枝的特性共同決定。效用是由選擇枝本身的特性(xj)和個(gè)人的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特性(凡)兩方面的因素決定的，但我們不能對(duì)影響效用的全部因素進(jìn)行量測(cè)，所以應(yīng)該將其看作隨機(jī)變量。令U，=心+氣(5一17)式中:嘰—個(gè)人n關(guān)于選擇枝j的效用;嘰—能夠觀測(cè)到的因素構(gòu)成的效用確定項(xiàng);氣不能夠觀測(cè)到的因素構(gòu)成的效用隨機(jī)項(xiàng)。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：F540

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 費(fèi)鵬;高速公路收費(fèi)車道控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 董媛媛;模糊二層規(guī)劃的研究及其應(yīng)用[D];武漢理工大學(xué);2006年

3 陳亞妮;組合式電子收費(fèi)系統(tǒng)的研究及車道優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2008年

4 郭雅;城市道路擁擠收費(fèi)及定價(jià)研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2008年

5 徐勇丹;基于平衡配流的城市交通擁擠收費(fèi)費(fèi)率研究[D];北京交通大學(xué);2009年

6 李迪杰;城市道路擁擠收費(fèi)模型研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

7 郭宗明;結(jié)合部高速公路轉(zhuǎn)型為擁堵收費(fèi)模式研究[D];北京交通大學(xué);2012年

8 鄧文學(xué);某部黨費(fèi)收繳信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2695022