[发明专利]基于交通系统性能的商业用地布局优化方法

摘要

为了使城市智慧增长，政策制定者通常面临一个具有挑战性的问题，即如何基于交通系统的表现进行商业用地布局，以便交通与土地利用的协调发展。本发明提出了一种新的双层模型系统来解决该问题，其中，上层模型是通过商业用地布局来优化交通系统的性能表现，而下层则是通过带反馈的顺序模型来实现交通系统均衡。此外，多项式logit模型用于交通分布，来充分表现出行者的决策行为。为了求解所提出的双层模型，本发明在Dirichlet分布、迭代加权法(MSA)、Frank‑Wolfe算法和Dijkstra算法的基础上，设计了一种有效的Dirichlet分配算法。最后，使用Nguyen‑Dupuis网络进行算例分析来验证所提方法和算法的可操作性和有效性。该建模方法可以成为确定城市商业用地布局的宝贵工具。

主权项

1.本发明建立了一种基于交通系统性能的商业用地布局优化方法，包括以下步骤：步骤一：建立商业用地空间布局优化的上层模型，商业用地布局的最佳方式以最小化交通系统总出行时间作为评价标准，上层子模型用以下公式表示：Ds≥0，s∈S  (2)其中，A为居住区和商业中心之间道路的集合；ta(·)表示出行时间为交通流量的函数；xa(·)表示交通流由下层模型决定；Ds0表示现状商业用地布局模式；Ds表示增量商业用地布局模式；Ds表示商业中心s按就业分配的增量开发控制；S为多个商业中心的集合；D表示增量发展目标；步骤二：建立交通系统平衡的下层模型，其是交通产生、交通分布、交通方式划分和交通流分配的组合模型，通过反馈迭代达到交通系统平衡，可以计算平衡状态时的路段交通流量和通行时间，该下层模型如下所示：交通的发生：固定交通需求Qr；交通分布：交通方式划分：仅使用了小汽车，因为公共汽车路线和频次固定；交通配流：其中Q_r为出发地居住区r的交通生成量；q_rs为居住区r到目的地商业区s之间的出行需求；S_r为从r出发的目的地集合；β_s为目的地s的固有吸引力；t_rs为出发地r和目的地s之间的最短出行时间；D_s0为目的地s的现有就业情况；β_t和β_e为相应的系数；x_a为道路a上的交通流量；为连接出发地r和目的地s之间的路径k上的交通流量；为道路‑路径关系，表示为：步骤三：对步骤1和步骤2中的模型建立迭代反馈关系，对于上层模型采用Dirichlet分布随机生成N≥200个用地布局方案，对于每一个用地布局方案，进入下层模型，采用迭代加权法(MSA)计算交通系统平衡状态时的路段流量和通行时间，然后将这些信息返回上层模型，计算上层目标函数的表现，如此比较过所有N个用地布局后，目标函数最优的即为最优商业用地布局方案。