基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究

桂岚; 龚健雅

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基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究

桂岚, 龚健雅

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桂岚, 龚健雅. 基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(4): 388-392.

引用本文:

桂岚, 龚健雅. 基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(4): 388-392.

GUI Lan, GONG Jianya. Path-based and SA-based Algorithm for Transportation Network Design Problem[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2008, 33(4): 388-392.

Citation:

GUI Lan, GONG Jianya. Path-based and SA-based Algorithm for Transportation Network Design Problem[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2008, 33(4): 388-392.

基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究

桂岚^1,2,
龚健雅²

¹长沙理工大学公路工程学院,长沙市赤岭路45号410076;²武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号430079

基金项目: 佛山市交通局资助项目(FS51014443T)

详细信息

作者简介:
桂岚,博士,副教授,研究方向交通地理信息系统,公路CAD。

中图分类号: P208

Path-based and SA-based Algorithm for Transportation Network Design Problem

GUI Lan^1,2,
GONG Jianya²

¹School of Highway Engineering,Changsha University of Science & Technology,45 Chiling Road,Changsha 410076,China;(2 State Key Laboratory for Information Engineering in Surveying,Mapping and Remote Sensing,Wuhan University,129 Luoyu Road,Wuhan 430079,China

Funds: 佛山市交通局资助项目(FS51014443T)

摘要: 针对以交通规划网络方案作为上层规划,而在给定路网结构下的交通平衡分配作为下层规划的离散交通网络设计双层规划模型,设计了基于模拟退火算法和路径搜索算法的SA-GP求解算法。相对传统基于路段搜索的平衡配流算法,采用路径的搜索算法抓住了Wardrop平衡的本质特征,采用逐步增加路径的方式,取得了较好的运算效率。最后使用算例对算法和模型进行了计算分析,计算的结果表明,模型和算法都是有效的,上下层算法均具有良好的收敛速度和求解效率,能够很好地解决大规模的路网规划设计问题。
- 离散型交通网络设计 /
- 双层规划模型 /
- 模拟退火 /
- 梯度投影算法
Abstract: Based on the analysis of the transportation network design problem,the discrete transportation network design problem was discussed.The bi-level programming model was used to describe the problem,and the upper model considered the point of view of the transportation planner,in order to design the optimal network structure and achieve system optimal based on the restriction of budget,the lower model considered the user of the network and in order to attain the user optimal.The simulated annealing algorithm(SA) was used to solve the upper model and the gradient projection algorithm(GP) was used based on the path search to solve the lower model.The simulated annealing algorithm designed obtains satisfying result and has strongly robustness,which can solve large scale traffic network design problem.GP algorithm meets the essential characters of Wardrop equilibrium and gains more efficient by steady adding path.Application denoted the optimization method was rational,the result can improve the transportation status evidently,and the convergence speed of the algorithm is extraordinary rapid,so it provided scientific guidance for the decision-making of the transportation network planning.
- highway network design /
- bi-level programming model /
- simulated annealing algorithm /
- gradient projection algorithm

[1]	李改肖, 吕程, 彭认灿, 董箭. 一种利用双侧凸包扩张模型的路径快速规划算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(1): 58-64. doi: 10.13203/j.whugis20180469
[2]	张志伟, 暴景阳, 肖付民, 辛键. 利用模拟退火算法反演多波束测量声速剖面 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(8): 1234-1241. doi: 10.13203/j.whugis20160304
[3]	冯长强, 华一新, 孙晨, 王玉晶, 张晶, 王培. 基于并行模拟退火算法的陆地划界线自动生成方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2017, 42(7): 950-955. doi: 10.13203/j.whugis20150151
[4]	刘修国, 王玉着, 刘旭东, 高伟, 张唯. 双层异步迭代洪水演进模拟算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(12): 1570-1576,1612. doi: 10.13203/j.whugis20140710
[5]	汤青慧, 唐旭, 崔晓晖, 胡石元, 刘耀林. 基于动态通达网络模型的最优航程规划方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 521-528. doi: 10.13203/j.whugis20140387
[6]	徐文学, 杨必胜, 董震, 彭向阳, 麦晓明, 王珂, 高文武. 标记点过程用于点云建筑物提取 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(5): 520-525. doi: 10.13203/j.whugis20130044
[7]	李精忠, 吴晨琛, 杨泽龙, 黄进. 一种利用模拟退火思想的线状要素Morphing方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(12): 1446-1451.
[8]	涂伟, 李清泉, 方志祥. 一种大规模车辆路径问题的启发式算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(3): 307-310.
[9]	刘耀林, 夏寅, 刘殿锋, 洪晓峰. 基于目标规划与模拟退火算法的土地利用分区优化方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(7): 762-765.
[10]	刘耀林, 洪晓峰, 刘殿锋, 夏寅. 利用模拟退火算法的村镇土地利用空间优化调控模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(6): 752-755.
[11]	陈仁喜, 李鑫慧, 李盛阳. 基于MRF的各向异性图像修复模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(10): 1231-1235.
[12]	唐健, 史文中, 孟令奎. 基于遗传算法的时相关动态车辆路径规划模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(8): 875-879.
[13]	熊丽音, 陆锋, 陈传彬. 城市多模式交通网络特征连通关系表达模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(4): 393-396.
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[15]	杜维, 艾廷华, 徐峥. 一种组合优化的多边形化简方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2004, 29(6): 548-550.
[16]	赖红松, 董品杰, 祝国瑞. 基于GASA混合策略的BP网络在基准地价测算中的应用 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2004, 29(1): 24-28.
[17]	祝国瑞, 唐旭, 王平. 模拟退火算法在动态建立基准地价模型中的应用 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2003, 28(5): 593-595,607.
[18]	陆锋, 周成虎, 万庆. 基于层次空间推理的交通网络行车最优路径算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2000, 25(3): 226-232.
[19]	刘少创, 林宗坚. 基于可变模板的航空影像中建筑物提取 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1997, 22(1): 21-28.
[20]	陈勇, 邓德祥, 郑宏. 串行Cauchy机引导的影像镶嵌方法研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 1995, 20(3): 195-197.

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基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究

桂岚^1,2,
龚健雅²

¹长沙理工大学公路工程学院,长沙市赤岭路45号410076;²武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号430079

基金项目: 佛山市交通局资助项目(FS51014443T)

作者简介:
桂岚,博士,副教授,研究方向交通地理信息系统,公路CAD。

收稿日期: 2008-02-24
修回日期: 2008-02-24
刊出日期: 2008-04-05

中图分类号: P208

关键词:

摘要: 针对以交通规划网络方案作为上层规划,而在给定路网结构下的交通平衡分配作为下层规划的离散交通网络设计双层规划模型,设计了基于模拟退火算法和路径搜索算法的SA-GP求解算法。相对传统基于路段搜索的平衡配流算法,采用路径的搜索算法抓住了Wardrop平衡的本质特征,采用逐步增加路径的方式,取得了较好的运算效率。最后使用算例对算法和模型进行了计算分析,计算的结果表明,模型和算法都是有效的,上下层算法均具有良好的收敛速度和求解效率,能够很好地解决大规模的路网规划设计问题。

English Abstract

Path-based and SA-based Algorithm for Transportation Network Design Problem

GUI Lan^1,2,
GONG Jianya²

¹School of Highway Engineering,Changsha University of Science & Technology,45 Chiling Road,Changsha 410076,China;(2 State Key Laboratory for Information Engineering in Surveying,Mapping and Remote Sensing,Wuhan University,129 Luoyu Road,Wuhan 430079,China

Funds: 佛山市交通局资助项目(FS51014443T)

Received Date: 2008-02-24
Rev Recd Date: 2008-02-24
Publish Date: 2008-04-05

Keywords:

Abstract: Based on the analysis of the transportation network design problem,the discrete transportation network design problem was discussed.The bi-level programming model was used to describe the problem,and the upper model considered the point of view of the transportation planner,in order to design the optimal network structure and achieve system optimal based on the restriction of budget,the lower model considered the user of the network and in order to attain the user optimal.The simulated annealing algorithm(SA) was used to solve the upper model and the gradient projection algorithm(GP) was used based on the path search to solve the lower model.The simulated annealing algorithm designed obtains satisfying result and has strongly robustness,which can solve large scale traffic network design problem.GP algorithm meets the essential characters of Wardrop equilibrium and gains more efficient by steady adding path.Application denoted the optimization method was rational,the result can improve the transportation status evidently,and the convergence speed of the algorithm is extraordinary rapid,so it provided scientific guidance for the decision-making of the transportation network planning.

桂岚, 龚健雅. 基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(4): 388-392.

引用本文:

桂岚, 龚健雅. 基于路径和模拟退火的交通网络优化算法研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(4): 388-392.

GUI Lan, GONG Jianya. Path-based and SA-based Algorithm for Transportation Network Design Problem[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2008, 33(4): 388-392.

Citation:

GUI Lan, GONG Jianya. Path-based and SA-based Algorithm for Transportation Network Design Problem[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2008, 33(4): 388-392.