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第
35
卷
第
1
期
2011
年
2
月
武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
JournalofWuhanUniversit
y
ofTechnolo
gy
(
Trans
p
ortationScience& En
g
ineerin
g
)
Vol.35
No.1
Feb.2011
经济圈公路网络布局优化模型研究
收稿日期:
20101010
易富君(
1983
):男,博士生,主要研究领域为交通运输工程
国家
863
计划项目资助(批准号:
2007AA11Z202
)
.
易富君
1
,
2
)
邓
卫
1
)
王
晨
3
)
周竹萍
1
)
(东南大学交通学院
1
)
南京
210096
)
(招商局重庆交通科研设计院有限公司
2
)
重庆
400068
)
(江苏省交通工程建设局
3
)
南京
210004
)
摘要:针对经济圈公路网络布局特点,建立一种基 于遗 传
模拟退火混合优化策略算法的经济圈公
路网多目标双层布局优化模型,并采 用
MATLB
开发了相应的算法程序进行求解,该 算 法 尤 其 适
合求解大规模网络优化问题
.
最后以长三角经济圈简化公路网络做实例验证分析,结果 表 明 建 立
的模型和提出的解法效果良好,具有可行性
.
关键词:经济圈;公路网;双层规划模型;遗传
模拟退火算法
中图法分类号:
U491 DOI
:
10.3963
/
j
.issn.10062823.2011.01.015
在经济全球 化进 程 中,城 市 区 域 化 和 区 域 城
市化正在成为城镇系统演化的一个基本态势,进
而形成了 以 一 个 或 多 个 中 心 城 市 为 核 心 的 经 济
圈
[
1
]
.
公路网作为促使经济圈形成的一个重要条
件,在规 划 和 建设的时 候,不 但要满足交 通 需 求,
还要追求出行 的 舒适、安全、快速,以及 可 持 续发
展等多项目标
[
2
]
.
本文在分析经济圈公路网络布
局的要求和特点 的基 础上,建立 起基 于经 济圈 公
路网络布局优化特点的多目标双层规划布局优化
模型
.
上层规划为决策者的设计方案,下层规划为
使用者的出行选择,即交通流量分配
.
下层不能改
变方案,但能根据自身的需要选择合适的出行路
线,上层必须考虑出行信息,综合路网的基本要求
和实际的出行需要对方案进行调整,是一 个 典 型
的双层规划模型,并应用遗传
模拟退火混合优化
策略算法(
GASA
)对模型进行求解
.
1
经济圈公路网布局的特点及要求
经济圈公路网是指连接经济圈内各城市的公
路所构成的公路 网络 系统
.
本文 所研 究的 经济 圈
公路网是连接经济圈内各城市的公路所构成的公
路网络系统,包括连接城市与城市之间的高速公
路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路等五
类公路
.
国家级各类公路网由于路网规模较大、结 点
层次较高,路网布局的重点是解决结点之间的宏
观通道性运输联 系 问 题,因 而路 网布 局主 要集 中
在宏观层次
[
34
]
.
布局的主要任务是确定尚未连通
的各结点之间是否连通、连通后的技术等级,以及
目前已经连通的各结点之间的路线是否改造、改
造后的等级
.
基于此,文中提出的多目标双层规划
模型能够 实 现 经 济 圈 公 路 网 布 局 优 化 的 多 元 要
求
.
2
双层布局优化模型
2.1
目标函数及约束条件
由于经济圈公路网络建设投资巨大,因此 建
设运营资金总量成为公路网布局优化问题的一个
总量限制,同时为了满足经济圈内各个城市间的
快速通达性,还需要是路网的连接度最大,即模型
上层规划的目标函数为建设投资金额最少并使路
网连接度最大
.
根据 《公路工程技术标准》给 出 了
路段等级、建 设 费 用及其他 属 性,如表
1
所列
.
表
中假定高速公路路段的属性固定,即在 优 化 过 程