杭州主干道交通优化配置：元胞传输与整数规划应对拥堵

本文主要探讨了在杭州市，随着汽车拥有量的迅速增长导致的交通拥堵问题，如何通过科学的数学建模和算法来优化主干道交通流的配置，以提升出行效率并应对突发状况。研究的核心内容包括以下几个方面： 1. **背景与问题定义**： 随着生活水平提高，杭州的人均汽车拥有量剧增，这引发了严重的交通拥堵。问题的关键在于如何通过合理规划，使城市快速路在早、晚高峰时段保持顺畅，同时考虑日常通勤和突发事故的应对。 2. **元胞传输模型（CTM）与Dijkstra算法的应用**： 文章首先对各快速路之间的连通点进行了编号，然后利用Dijkstra算法计算出居住区到各个连接点的最短路径。CTM在此基础上被用来确定快速路出口在无拥堵情况下的最大车流量，设定为每小时2000辆。 3. **整数规划与目标函数**： 作者以最大化车辆拥有数量为目标，同时限制早、晚高峰时段各路段的车流量不超过最大承载量，通过MATLAB软件解决这一线性规划问题，得出最大车辆拥有量为51392辆。车辆分配则按居住区人口比例进行，明确了不同区域的最优出行路线。 4. **突发事件处理**： 考虑到可能发生的交通意外，文章采用保守决策准则，设计了禁行和救援措施。当某个交叉口发生事故时，算法会将受影响路段设为无限长，以近似处理紧急情况，并重新计算最佳出行路径。 5. **模型创新与验证**： 本文创新之处在于改进了元胞传输模型，通过Aimsun等权威仿真软件验证了模型的有效性。整数规划的运用使得模型求解过程简洁且易于理解。模型不仅解决了常规交通流优化问题，还能够适应突发事件的应急响应。 关键词：元胞传输模型、Dijkstra算法、最短路径、保守决策准则 通过以上分析，本文提供了一种系统的方法，旨在通过数学模型优化杭州主干道的交通流，以减少拥堵，提升出行效率，并为城市交通管理提供了实用的决策支持工具。