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《国防科学技术大学》 2004年
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道路收费系统的优化方法研究

刘伟铭  
【摘要】:收费道路网的费率优化、收费道路网的设计与收费系统的优化(道路收费系统的优化)是目前高速公路(收费道路)发展亟待解决而研究又几乎处于空白的重大理论与应用问题。本文的目标是力求用定量方法与系统方法来优化道路收费系统,优化目的是如何使道路网能够发挥最大的社会效益,又能满足收费道路经营者的财务目标(还贷或实现规定的投资收益率),如何使因为收费和缴费的原因而造成的各项额外成本最小。本文的内容主要集中在将道路网、政府、收费道路投资者或经营者、道路网使用者纳入一个大的系统中,应用双层规划模型、交通均衡模型、随机选择模型、多目标决策和智能优化算法等方法系统地研究道路收费系统的优化理论与方法。 本文充分考虑了收费道路的特点,提出了有收费道路情况下的多车型多准则的固定需求、弹性需求、随机模式的用户和系统最优四种交通均衡模型,证明了这些模型与Wardrop均衡条件之间的等价性,讨论了模型解的唯一性问题,给出了模型的求解算法;提出了路网下收费道路多车型费率优化与高速公路平衡网络设计问题的双层规划模型,并提出了利用遗传—模拟退火混合优化策略求解双层规划模型的新算法。该模型全面描述了路网管理者、收费道路经营者和道路使用者在收费道路费率的确定与高速公路平衡网络设计问题上的地位、目标、决策作用和不同类道路使用者选择路径行为的差异,综合遵循了效率原则、成本原则、效益原则、公平原则和用路者路径选择行为准则等多个基本原则。利用该模型可同时求解出不同收费路段不同车型的收费费率大小和最佳收费道路位置与其容量。算例表明,本文提出的模型与算法的合理与有效性,测算得出的收费费率更公平,更能合理地调节路网交通流分配,使路网利用程度得到进一步提高,可全面帮助政府和投资者进行收费道路项目投资决策。 本文充分考虑了驾驶员缴费技术选择与缴费车道选择的特性,提出了驾驶员缴费方式随机选择模型;在考虑了收费系统的投资成本、营运成本、不公平成本、漏收成本、驾驶员的额外成本和环境污染成本等因素的基础上,提出了多收费方式收费系统的优化模型,提出采用模拟退火遗传算法(SAGA)进行收费系统寻优的算法,可同时优化出一个收费系统的收费站位置与数量、不同收费站不同收费方式的收费车道数和ETC用户的折扣率等参数,可估算不同收费站TAG(电子标签)的安装率、不同收费车道实际使用量,可模拟不同决策情境下的最佳系统资源配置方案。同时,本文提出的方法可供收费道路经营者制定对ETC用户的行销策略。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:F540

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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4 郭雅;城市道路拥挤收费及定价研究[D];长沙理工大学;2008年
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6 李迪杰;城市道路拥挤收费模型研究[D];长安大学;2010年
7 郭宗明;结合部高速公路转型为拥堵收费模式研究[D];北京交通大学;2012年
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 史建港;陈艳艳;任福田;;奥运中心场馆区域行人交通分布预测[J];北京工业大学学报;2006年01期
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7 曹浪财;罗键;;一种改进求解TSP问题智能蚂蚁算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 徐耀群;何少平;;傅立叶混沌神经网络及其在优化中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
6 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
7 石钦文;综合运输系统结构协调发展理论研究[D];北京交通大学;2010年
8 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010年
9 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
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4 陈善智;基于时间窗口的高速公路交通分析系统研究[D];山东科技大学;2010年
5 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
6 李超;基于手机浮动车的高速公路交通流监控系统研究与设计[D];山东科技大学;2010年
7 肖小城;粒子群算法求解作业车间调度问题的研究[D];郑州大学;2010年
8 李跃;三维运动估计在织物动态仿真中的应用[D];浙江理工大学;2010年
9 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 马二顺;不停车收费系统的研究及车道设计[D];长安大学;2003年
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9 吴兆峰;城市交通需求管理多时段、多用户次优拥挤定价模型研究[D];浙江大学;2006年
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【二级引证文献】
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1 迟峰;;黑龙江省高速公路ETC车道布设的研究[J];办公自动化;2011年04期
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1 侯景伟;ACA与RS、GIS耦合的水资源空间优化配置[D];河南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡艳锋;基于外部性理论的城市交通拥挤收费定价研究[D];西南交通大学;2011年
2 葛欢;城市道路交通拥挤收费定价研究[D];华中科技大学;2011年
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10 王伟;面向交通拥挤问题的收费定价模型研究[D];中南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 四兵锋,高自友;合理制定铁路客票价格的优化模型及算法[J];管理科学学报;2001年02期
6 陈森发;周晶;朱玉全;;城市交通均衡流分配的多模式模型及算法[J];自动化学报;1993年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 ;铺就消息通讯的“高速公路”[N];计算机世界;2004年
7 牛铮辛义生;我省高速公路实施刷卡收费[N];山西日报;2008年
8 张剑雯;太原供电分公司多元化收费系统启动[N];山西经济日报;2007年
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1 刘伟铭;道路收费系统的优化方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 贺向阳;我国收费公路合理费率模型研究[D];武汉理工大学;2007年
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5 宋学文;高速公路扩建期交通流组织优化研究[D];武汉理工大学;2008年
6 赵泽斌;道路拥挤定价收入再分配建模与仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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9 陈荔;经济区客运量预测与综合枢纽布局研究[D];长安大学;2011年
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1 刘雪杰;山东省公路网联网收费系统优化技术研究[D];吉林大学;2007年
2 翟文元;双层规划模型在山东省杨树速生丰产林经营规划中的应用研究[D];山东农业大学;2011年
3 李娟;基于双层规划模型的经济新区碳规划方法研究[D];天津大学;2012年
4 黄亚飞;公路网联网收费位置与费率组合优化模型及算法研究[D];长沙理工大学;2005年
5 王鹏;基于双层规划模型的电信营业厅选址研究[D];北京邮电大学;2010年
6 李恒鑫;停车换乘系统布局优化与综合收费策略研究[D];中南大学;2008年
7 刘阳;蒙通卡高速公路非现金收费系统的完善与测试[D];内蒙古大学;2012年
8 王晓宇;高速公路计重收费标准最优确定模型研究[D];长沙理工大学;2009年
9 明道轩;城市道路系统拥挤收费模型研究[D];华中科技大学;2008年
10 黄震宇;成雅高速公路收费系统的设计与实现[D];电子科技大学;2013年
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