2022年潘世伟开题报告 .pdf

《2022年潘世伟开题报告 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年潘世伟开题报告 .pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、一、立题背景及意义伴随着我国国民经济的快速发展和城市化进程逐步加快，城市规模迅速膨胀， 城市人口急剧增加，截止2009年3月， 全国机动车保有量超过了 1.72 亿辆?，并且以每月 100万辆的速度快速增加，人员出行和物资交流日益频繁，城市交通面临着严峻的局势。 全国各大城市普遍存在着道路拥堵、出行耗时稳定性差、 交通秩序混乱等现象， 并且中等城市也开始陆续出现此类现象。城市的交通问题己成为制约经济发展、 影响到民众日常生活工作、 造成环境污染的重要因素， 成为全社会关注的焦点。 开拓新路、 拓宽道路、 架设高架和立交来扩大路网容量并不是解决交通问题症结根本的办法。 现代城市需要有一个与其现代

2、化生活相适应的现代化交通体系， 形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局，而有效的交通控制管理和优良的交通引导体系是其中必不可少的一个环节。交通分配理论是传统四阶段交通规划的重要环节，也是现代交通规划方案设计的理论基础。 因此，交通分配理论成为了交通规划诸问题中被国内外学者研究得最深入、 取得研究成果最多的内容之一。传统的交通分配理论， 利用最优化理论、图论、结合计算机技术的高速发展，开发了相应的交通分配模型和算法。遗憾的是，传统交通分配理论大多数以wardmp 第一原理作为理论构架， 很少考虑实际出行者的路径选择行为， 所以往往会出现与实际情况不符合的路径选择分配结果，目前，随着城市规划

3、和交通分配理论的发展、政府相关研究投入的加大、 交通控制和优化相关研究课题的不断增加，最优路径选择和交通分配已经有了比较完善的一套理论基础； 但是在具体的运用上， 受限于实时性要求强、 算法结构复杂、相关部门的定位不清晰， 车载指示设备价格昂贵普及度低等原因，却缺乏突出的参考指导意义。一方面，交通分配和最优路线选择的研究基础一交通阻抗函数呈现出日益精密的进化演变， 交通分配理论也进一步发展： 从静态交通分配理论模型的多重演变及应用软件模拟到动态交通分配理论的建立和深入发展。另外一方面， 因为模型复杂，对算法和计算能力提出了严峻的考验。当前，学者研究的主要领域主要集中在对理论和函数缜密性的修正之

4、上，以图使最终计算的结果能够更逼近现实的交通状况， 而在具体的运用上却缺乏一些良性思考。以致理论不断发展， 但是运用少之又少，而且理论的正确性也难在具体应用中得到印证。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 二、国内外研究概况国内外与本课题相关的研究主要集中于以下几个方面：2.1交通分配理论的研究现状在静态交通分配领域， 1952年，wardrop提出了道路网均衡的概念和定义，到了1956年，Beckmann 提出了求解

5、均衡交通分配的数学规划模型。该原理反映了出行者对路径的选择行为准则， 即交通网络系统中的出行者总以自己的利益最大化来决定自己的决策行为。 该模型也称作用户均衡模型(UE)。事实上，模型还假设了出行者拥有完备的交通信息，而且能够由此作出正确的决策。同年，BeckmaIln又提出了弹性需求交通量分配模型，该模型也是最为基本的交通分配数学规划模型。 该模型基于对交通网络特性以及出行者行为特性的理想化假设，在某些情况下会造成很大的误差。现实中，出行者并不拥有完备的交通信息，出行者在不拥有完备的交通信息的情况下对路段的出行费用有不同的估计，该费用可看作随机变量。Daganzo&Sheffi 首先提出了随

6、机用户均衡模型(SUE)”。该模型认为，每个出行者不可能单方面通过改变路径来减少自己的期望路径费用。该模型中的出行者具有一定意义上的非理性行为。 在过去的十余年中， 有限维的变分不等式 VI和非线性余子式 NC 理论取得了迅猛发展。 交通网络均衡模型作为其应用的对象，为这些理论的发展起着很大的推动作用， 同时交通网络均衡模型也得到了多方位的发展。smith 第一个将交通分配问题写成一个有限维的变分不等式形式。Dafermos扩展了变需求的分配问题。至此，许多关于VI的理论均可被应用来探讨交通均衡问题。 Aashtiani&MagIlani提出用户均衡定义式可以改写成个NCP ，并将其转化为不动

7、点问题 FP ，应用Brouwer不动点定理证明了用户均衡状态的存在性、 唯一性条件。 值得指出的是， 不动点定理也是 Nash均衡存在性定理(Nash均衡原理 ) 证明依据。在动态交通分配领域，最早期 Hendrickson Plank、 BenAkiva DePalma 、Mahamassani Chen 譬等研究了如何确定出行者出行率分布形态的问题。这类问题大多只限于简单网络， 而且大多均假设路段行驶时间与交通量无关，因此只具有启发性而实用性欠佳。动态交通分配的第一个数学规划方法模型是MerchantNemhauser 提出来的 n该模型是离散时间的、非凸的非线性规划模型。KuhnTuc

8、ker条件表明该模型符合动态的wjrdrop 系统最优原则。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - Pas于1990年发表文章动态分析的时代(the dynamic aalysiS era) ，标志动态交通分配的研究进入了新的时期。近十年以来，动态交通分配的研究重点有以下几个方面：首先，详细分析出行者的行为， 将包括分析交通在内的人的行为进行从实践空间上进行把握的活动分析、以多个时间点的行动分析为基础的系列数据分析。通过

9、这些分析， 从出行者的行为可以看到学习过程、习惯、对交通环境变化反应的滞后和阎值的存在。另一方面，由于TDM 的出现，例如某些交通政策 (动态路径诱导、弹性工作制、时差出勤等制度 )的逐步实施，需要通过动态交通分配结果来够检验这些交通政策的效果。在研究领域中， vythoulkas 例提出了以概率均衡为基础的出发时刻、径路同时选择模型。该模型中的m 行费用为当前出行费用。该模型中考虑了某个出行者的选择行动对其他出行者选择行动造成的影响，在回避交通拥挤的点上出行者的选择行动互相具有竞争性。 这样避免最坏事态的观点出发的Minmax 均衡解对于该问题的研究具有新的价值。 图11和图12大致反映了交

10、通分配模型的研究现状。动态交通分配模型随机交通分配模型均衡分配模型考虑路段、车型相互影响的分配模型公交分配模型集成交通信号控制的交通分配模型附加边界条件的交通分配模型组合模型交通分配基本数学规划模型图 1.1 基本交通分配模型发展方向2.2 路网容量研究现状路网容量研究是一项基础性研究。它的研究不仅可以为道路规划、 设计及交通管理与控制提供基础数据，而且对于完善交通工程理论也是不可缺少的部分。因而， 吸引了无数交通工程学者投入到路网容量的研究之中。从50年代后期开始，美国的一些学者就开始对路网容量进行研究；随后，日本、法国及我国的一些交通工程师们也对该问题进行研究，并取得了一定的成绩。 经过各

11、国交通工作者的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 不懈努力，迄今为止，研究道路网容量的方法主要有割截法、线性规划模型法、时空消耗法和交通分配模拟法四种方法。(1) 美国是最早进行路网容量研究的国家研究初期，路网被简化成一个简单的单起终点网络，而路网容量就是在路段通行能力的制约下， 从一个特殊的起点到另一个特殊的终点，所能运送的最大交通量。随着对问题理解的深入，路网被看成是一个非线性的、随机的、开放的、多起终点的复杂系

12、统， 于是他们从系统最优的角度出发，建立了新的路网容量概念，即路网容量是在受路段通行能力的制约、并满足路网系统最优的情况下，路网所能承担的最大交通流量。1956年，美国普林斯顿大学著名的两位运筹学教授福特(Ford ，L-R.Jr)和福尔克森 (Fulkerson ，D R )，针对运输网、通信网、电网等一类具有普遍意义的容量问题，基于图论提出了网络流模型. 并于1959年给出了求解网络最大流第一算法标号法。这也是网络研究过程中取得的首次的成果。1962年，福特和福尔克逊又给出了求解网络最大流最小割定理。计算机技术的迅猛发展， 也推动了其他各种行业往更深更广地方向发展。对交通运输系统地研究也不

13、例外。网络流问题通过计算机模拟，在通信网、计算机网、电网的容量分析和可靠性检验中也有了较广泛的应用。自此，人们开始研究利用数学知识来解决运输系统的问题， 并就此提出了许多计算路网容量的数学模型和模拟的方法。由于标号法存在着因增广链选取不当而造成计算复杂的弊端。1970年，学者Dinic 又提出了 Dinic 最短路算法 171. 这是路网容量研究史上继标号法以来的第二个重大突破，也把研究者的研究思路引向了更深广的层次。(2) 国际上其他国家交通工程师对路两容量研究所作的贡献1924年，奈特(Knight) 最早提出了平衡的概念。 但是此概念一直没有被给予足够的重视。 到二十世纪五十年代开始，

14、此概念才开始应用于交通分析的研究之中，并且取得了较大的成就。瓦的洛普 (J G Wardrop)- 兰i 致力于交通量分配理论的研究。他于1952年提出了道路网平衡的概念和定义以及两个众所周知的交通均衡LIE分配法则，即“用户平衡条件”。这一原则认为道路使用者使用路线的交通阻抗全都相等，且不小于未被使用的路线的阻抗，也就是说，任何一个出行者都不能通过改变自身的行为来达到减少出行阻抗的目的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - -

15、- - 根据瓦的洛普 (J G Wardrop)t 约研究，Beckmann 等开始思考怎么样用数学模型将其表达出来，以便使理论变为可以计算的实量。经过他们不懈的努力，在1956年，提出了求平衡交通分配解的一种数学规划模型lq 。1975年，LeBlanc等学者将 Frank-Wolfe 算法用于求解 Beckmann 模型， 从而形成了现有的实用解法。由理论一一模型一一算法的发展成熟历程是交通分配问题研究的重大进步。至此，对路网容量的研究又向前迈进了一步。1972年，Iida 提出了确定路网容量的启发式算法。该算法的产生结束了路网容量只能从理论上研究，而无法计算出来的历史. 具有划时代的意义

16、。接着，1973年，Ruiter 和Safennos分别提出了离散的网络模型。但是，此方法主要是针对单起终点的简单网路，对于路网这种复杂的多起终点的随机网络还无能为力。1979年，莫罗克 (Morlok) 和曼海姆 (Manheim)等人发表了研究城市交通网络平衡的专著。从网络平衡方面对城市交通进行了较为深入的研究。1989年，Masuya 和Saito 在路网的极限容量受路段和交叉口的通行能力制约的前提下，利用最大流最小割定理和线性规划的方法确定出路网达到极限时的容量。(3) 日本学者致力于路网容量的研究日本因为国土稀少，所以如何充分利用既有的土地资源，使道路资源得到充分的利用一直是日本交通

17、工作者致力解决的问题。六十年代，山村信吾、三好逸二和西村. 昂就开始研究路网的最大通行能力，期望以此使道路能够发挥其更大的潜能。并于1962年分别在土木学会上发表了各自关于路网最大通行能力的文章。日本京都大学工学院教授饭田恭敬先生也对路网通行能力进行了较为深入的研究， 1972年在发表的 道路网最大容量评价法 中提出了利用交通量分配法求道路网最大通行能力的方法。随后，他又在交通工程中对该问题进行阐述。（4）时空消耗概念的提出在六十年代初， 法国的工程师路易斯 马尚提出了 “城市的空间和时间消耗”的概念旧， 所谓时空消耗： 就是交通个体 ( 人或车 )在一定时间内占有的空间或一定的空间上使用的时

18、间，单位应当是h人或 .h 车。时空消耗可以根据不同的交通个体 ( 行人、旅客、车辆 ) 、不同的条件方式 ( 步行、白行车、公交和小汽车等 ) 、 不同的时间区段 (1h， ld,1 周等) 、 不同的使用情况 (停放、行驶、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 乘坐等 ) 来定义和评价。其思想是将城市设想为具有时空属性的一个大容器，从这一概念出发来考虑城市基础设施之一路网的容量。根据这个容器总的时空量与每个出行者出

19、行一次所消耗的时空量，确定出整个路网的容量。 这个理论开拓了探索路网容量的一条新的思路。1992年，Asakara和Kashiwadani 在Estimation modal of maxium road network capacity with parking constraints and otcs application一文中建立起第一个关于平衡路网容量问题模型并给出了相应的算法1141。1997年Wong 和Yang 利用路网容量的概念解决交通信号控制的问题，并取得了初步成果。1999年HaiYang，Michael G.H.Bell，Qiang Meng将交通分布和分配模型合并，提

20、出了二次规划法，也就是两层极值法。这种方法既考虑了路网的物理容量又考虑了交通个体出行费用最小。三、主要研究内容对已有的交通分配理论进行分析以容量限制的分配为主，分析交通分配的方法，交通分配所考虑的因素。基于交通安全概率的容量限制的分配分析 交通分配理论的分析；交通安全概率的分析； 将交通安全概率考虑到路阻函数中进行分配的算例分析；四技术路线 ：本文总体上以交通分配的理论为基础，根具对交通安全的分析，将交通安全概率考虑到路阻函数中，从而对路网进行重新分配，如图1所示。研究目标与范围确定文献整理与资料收集对现有交通分配理论的分析交通安全概率的表达分析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

21、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 五、需要的仪器和软件：Matlabb仿真软件六、参考文献1 李晶 . 交通分配中出行者选择路径选择行为研究D 北京交通大学交通运输学院，2006. 2 孙华灿，李旭宏，刘艳忠，于世军. 容量限制的蚁群优化算法J ，2009，39(1). 3 刘灿奇 . 现代交通规划学 M. 北京：人民交通出版社，2001. 4 黎新华， 侯桂荣， 莫辉辉， 等. 容量限制的交通分配优化方法研究J.中南公路工程， 2005，30(4):11611

22、8,128. 5 王炜，过秀成等 . 交通工程学 M. 南京：东南大学出版社.2000.10 ：157-163 。6 陆化晋 . 交通规划理论与方法M. 清华大学出版社 .1998.3:236239. 8 王元庆，周伟，吕连恩. 道路阻抗函数理论与应用研究J.公路交通科技，2004. 9 姜华林道路交通安全M 人民交通出版社，19913：1011 10 赵瑞华 . 我国道路交通的安全现状及对策分析J. 劳动保护， 2003(3). 11 过秀成道路交通安全学M ，东南大学出版社200191798012 RA Krammes Interactive Highway Safety Design M

23、odel：Design Consistency ModulePublic Roads1997，77(5) ：12-17 13 巴布可夫道路条件与交通安全M 景天然译同济大学出版利199014 李政道路交通安全评价研究D 长安大学 2001 15 伍灵交通影响分析及应用研究D 西南交通大学2001 16 陈照章，成立，朱湘临我国道路交通安全的现状及其对策J 中国安全科学学报2002，6 17 景天然交通事故与公路条件的关系J 同济大学学报，1991，19(3) ：287-294 18 陈春妹路网容量研究D 北京：北京工业大学200219 刘韵路网容量理论与算法研究D 北京：北京工业大学2002520 吴海燕，高进博，冷传才路网容量最大流的一种改进算法J 交通运输系统工程与信息2006，6(2) 21 张乾坤路网容量理论与分析方法研究D 合肥：合肥工业大学200222 陆华普，殷亚峰 . 均衡交通分配模型与应用J.公路交通科技， 1995,12 （4） ：1823. 23 任刚交通管制下的交通分配算法研究D 南京：东南大学交通学院，2004整理并撰写论文名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -