[发明专利]基于设计速度的城市离散交通网络设计R语言实现方法

权利要求书

1.一种用于城市离散交通网络设计的方法，采用R语言实现，步骤如下：

步骤1：建立城市离散交通网络设计模型，上层为行驶速度与设计速度的均方误差最小化，下层为用户平衡模型，上层决策变量为y_a，表示是否修建某条候选路段a，为0-1变量，所有的候选路段构成0-1决策向量y，上层决定新建道路方案后，下层形成平衡状态网络流x_a，也就是说路段流量x_a是决策向量y的函数，表示为x_a(y)，另外，道路网的规划受到资本的约束，假设单位长度的路段修建成本为u_a，则长度为l_a的路段修建成本为u_al_a，因此，双层规划问题表示为：

其中v_a^d为路段a的设计速度；D(y)为是上层规划的目标函数，表示路段行驶速度与设计速度的均方误差；A为候选建设的路段集合；n为所有路段的数目；B为新建道路的资金约束；x_a为路段a上的交通流量；为自由流行驶时间，即路段a为空净状态时车辆自由行驶所需要的时间；c_a为路段a的通行能力，即单位时间内路段可通过的车辆数；t_a(x_a，c_a)为路段a以交通流量为自变量的阻抗函数，也称为行驶时间函数；为出发地为r目的地为s的OD间的第k条路径上的流量；为路段-路径相关变量，即0-1变量，如果路段a属于从出发地为r目的地为s的OD间的第k条路径，则否则q_rs为出发地r和目的地s之间的OD交通需求量；Z(x)为下层规划的目标函数，没有直观的物理解释，借助其来求解平衡分配问题；

步骤2：使用迭代优化算法进行求解，上层采用枚举法，下层采用Frank-Wolfe算法，算法的基本思路是对上层满足约束的可行方案计算下层平衡网络流量和路段速度，再根据路段速度计算上层的目标函数，比较所有可行的方案，最后确定最优的目标函数方案。