农村公路网等级结构灰色多目标优化模型研究

Ｉ Ｃ 为现 有公路 网的折算 资金 ； ｏ ） 为 ｉ Ｃ ｏ Ａ（ 级公 路 的单位 里程 建设 费用 ；（ ） ｏ 为规 划期 内公 路建
设 资金 ． ３ １ ２ 公 路 网通 行能 力最 大化 ．．
５
流量 分析 法 的主要 思想 通过调 查现 状路 网得
出规 划路 段交 通 量 数据 ， 而 对 路 网层 次结 构 分 进 析 ， 出规划 路段 初始技 术 等级 ； 得 然后通 过交 通预
２ ３ 流 量 分 析 法 ．
ｍｎ（ ） ： 一ＩＣ ｉ ＝ ＡＬ ｉ Ｃ。
ｌ Ｏ ＝ ｌ
（） １
式 中 ： 为 农 村 公 路 网 未 来 规 划 中各 等 级 公 路 Ｌ 长度 ，＝ ０ １ ２ ３ ４ ５分别 为 高 速 公 路 、 级 公 ｉ＝ ， ， ， ， ， ＝ 一 路 、 级公 路 、 级 公 路 、 级 公 路 和 等 外 公 路 ； 二 三 四
的优 化 目标． 在不 同 的交通运 输条 件下 ， 对公 路 网
的要 求也 不 同． 公路 网服务水 平越 高 ， 路 网高技 公
术等 级公 路 比重越 高 ， 路 网的建设 费用 也高 ． 公 这
些优 化 目标 之 间相互 制 约 、 相互 联 系 ， 因此在确 定
个相 对合 理 的公 路 网等 级 结 构组 合 ， 就是 公 路 这
公路 网的运 营速度 代表 ． 交通 运 营的质 量［ ． ２ ］ 若公 路 网的运 营 速 度保 持 在 一 个 较快 的 区域 ， 则
时 ， 同等 级结 构 的公 路 里 程 就 会 组 合 成 不 同 的 不 等 级结 构公 路 网［ ． 术 等 级 越 高 的 公 路所 占 比 １技 ］
在 运用 多 目标规 划方法 优化 农村 公路 网等 级
色值 ， 它们 都相 应满 足 ： ） ｃ 一 ］ Ａ （ ） ｃ （ ∈［ ，ｉ ， Ｃ ｊ ∈［ ， ］ （ ） ｃ ， ］ （ ） ， ｉ ， Ａ ， ｏ ∈［ ， ｏ ∈［ 一］ ｉ ＂ ０
—Ｏ １ … ， ； ， ， ５ 一１ ２ … ， ． 不 同 目标优 先 级 ，， Ｐ Ｃ为
０ 引
言
等 级结 构优 化 ， 主要 的优化 方法 是线性 规划 法． １ ２ 提高公 路 网通行 能 力 ． 公 路 网通行 能力是 从公 路 网远景 交通 需求 的 角度 出发 ， 路 网使用 者提供 良好 的服 务水 平 ， 为 最 大 限度 的挖 掘公 路 网的交通 供 给能力 ．
陈
赞 （９ ３ ： ， 授 ， １６ 一）男 教 主要 研 究 领 域 为交 通 运 输 规 划 与 管 理
・
９８ ９ ・
武汉 理工 大学 学报 （ 通 科 学 与 工 程 版 ） 交
２１ ０ １年
第 ３ 卷 ５
小 、 量 多 、 布范 围广 的人 口聚集 点与 路 网的联 数 分 系 ， 足 人们 日常 的生活 和生 产需 求 ， 能更侧 重 满 功 于服 务 功 能 ， 术 等 级 一般 较 低 ， 均造 价 低 ， 技 平 交
到解 ， 一定要形成 可行 解域． 但是 实际 问题 中， 目标
函数和约束条 件存 在 矛盾 ， 能形 成 可行解 域 ， 不 这 时线性规划方 法就不能使 问题 得到满意 的结 果．
２ ２ 网络 分析 法＿ ． ６
灰色 多 目标规 划方法 确定 农村 公路 网公 路技
术 等级 以公路 建设 资金 、 路 网通 行 能力 和公 路 公
测模 型预 测各 路段 交通量 ， 算路段 拥 挤度 （ ／ ） 计 ｖ ｃ 来 调整 道路 技术 等 级． 量 分析 法 主要 以交 通量 流 分 配为基 础 ， 但是 交 通 量 的 预测 一 般 存 在 相 当 大
ｍａ ｘ
Ｃ ） （ Ｌ
（） ２
ｌ ０
式 中 ： ｉ级公路 通行 能力 ， ｄ Ｃ为 辆／ ．
摘 要 ： 过 分 析 当 前 农 村 公 路 网等 级 结 构 确 定 方 法 ， 出 路 网 等 级 结 构 确 定 方 法 中优 化 目标 的 优 通 指 先 顺 序 以及 在 约 束 条 件 下 的技 术 系 数 和 资 源 约 束 都 存 在 灰 度 的 问 题 ． 用 灰 色 系 统 理 论 原 理 ， 运 构 建 了农 村 公 路 网等 级 结 构 灰 色 多 目标 优 化 模 型 ． 模 型 使 公 路 网 规 划 者 在 农 村 公 路 网 等 级 结 构 确 该 定 存 在 灰 度 的情 况 下 ， 到 满 意 可 行 的结 论 ． 得
第 ５ 期
陈
赞 ： 村 公 路 网 等 级 结 构 灰 色 多 目标 优 化 模 型 研 究 农
种 方法 ． 当前 ， 此方 法 中 的因素 主要是 交通需 求 的 增长 、 公路 建设 资金 的限制 和服 务水 平 的要 求 ． 在
式 中 ｍ （ ） ｉ 公路 的设计 速 度 ， ｍ／ ． 为 级 ｋ ｈ ３ ２ 约束 条件 ． １ ）不 同技 术 等 级公 里里 程 之 和等 于 规 划 公 路 网总里 程
重越 大 ， 足交通 需求 的能力 就越 强 ， 务水 平也 满 服
表 明公路 网的交通 质量 良好 ， 服务 水平 较高 ．
农村 公路 网等 级结 构确定 的关 键是 选择 合理
越好 ， 其建 设成 本 也高 ． 但 受到 公路 建设 资金 的限
制， 技术 等级 高 的公路 比例 在公 路 网 中一般不 高 ． 如何 根据 实 际 中的 目标 因素和 限制 条件 来确 定一
第 ３ 卷 第 ５期 ５
２１ ０ １年 １ Ｏ月
武汉 理工 大学 学报 （ 交通 科学 与工 程版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ
（ ａ ｓｏｔｔ ｎＳｉ ｃ Ｔｒｎｐ ｒ ｉ ｃｅ ｅ＆ Ｅ ｇｎｅｉｇ ａｏ ｎ ｎ ｉｅｒ ） ｎ
通 流分 布不均衡 ． ］ ２ １ 线 性规 划法 ＿ ． ５ ｊ
结 构 时 ， 难确定 各个 优化 目标 的优 先级顺 序 ． 很 实
际上 ， 不仅优 化 目标 的优先 顺序存 在 灰度 ， 技术 系
数 和资 源 约束 同样 存 在 灰度 ． 色 多 目标 规 划 方 灰 法在优 化 目标优 先 级 顺 序难 以确 定 时 ， 常 将 其 通 合并 为 同一优先 级 ， 后灰 化其 优先 级权 系数 ． 然 灰 色多 目标 规划是 在灰 色线 性规 划基 础上 的进 一步 延伸 和发 展． 色 多 目标 规 划 相 比线 性规 划 的一 灰
该优 化 目标 是 公 路建 设 资 金 上 的 限制 ， 以公
路建 设资 金作 为优 化 目标 的方 法适 合 近期公 路 网
收 稿 日期 ：０ Ｉ０— ７ ２ １－５２
所有 公 路 都 具 有 通 行 和 服 务 这 两 方 面 的功
能 ． 农 村 公 路 ， 是 为 了实 现 规 划 区域 内规 模 而 则
个显 著特 点是允 许有 序解 ． 确地说 ， 策者 虽不 准 决 能精 确地 确定 目标 或 子 目标 的数 值 或边 际效 用 ，
但是 能给 出每 一个 子 目标 的一 个 上 限和 下 限 ， 供 决 策者选 定［ ］ ７．
３ １ 优化 目标 函数 ．
公 路 时的 目标 因素 ；２ （ ）求 解 困难 ， 性规 划要 得 线
关 键 词 ： 村公 路 网 ； 路 等 级 结 构 ； 设 资 金 ； 营 速 度 ； 行 能 力 ； 色 多 目标 规 划 农 公 建 运 通 灰
中 图法 分 类 号 ： ３ Ｕ１ Ｄ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ５ ０ ０ ＯＩ １ ． ９ ３ ｊ ｉ ． ０ ６２ ２ ． Ｏ １ ０ ． ３ ｓ
网的运 营速度 作为 优化 目标 ． ３ １ １ 公路建 设 资金最 小化 ．．
５
农村公路 网主要承担的是连通和可达的功能． 对
于农村公路 中交通量小的路段 ， 通过 网络布局定性地
确定公路技术等级 ； 对于交通 量较大 的主要路 段 ， 可 借鉴交 通量分 配理论 ， 来确定 公路 布局变化 影响 系 数． 网络分析法主体还是一 个定性 主观 的确定方法 ， 这种方法不能很好 的把握公路的未来发展趋势 和一 些灰色影响因素对公路网等级技术确定 的影响．
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ５ １３ ．
０ｃ ．２ １ ｔ ０ １
农 村公路 网等级结构灰色多 目标优化模型研究
陈 赞” 曹 海 奎” 邹 劳 华
（ 沙理 工 大 学交 通 运 输 工 程 学 院” 长 沙 长 ４０７） （ １ ０ ６ 湖南 省交 通 造 价 站 长沙 ４０７） １０ ６
网等 级结 构优 化 研 究 的 目的． 文 在 总结 前 人 的 本
公 路 网等级 结 构 时必 须 从 整 体 出 发 ， 合 考 虑 这 综 些 目标 ， 以多 目标规 划方 法为代 表 ． 由于 多 目标 规
划 法 同时考 虑公 路 规 划 者 和 公路 使 用 者 的要求 ， 因而无 论在 理论 上还 是在 反 映路 网实际 的程度 上
都 是一 种很 好 的方法 ｌ ． ３ ］
方法 上 ， 用 灰色 系统 理论 ， 出适合 农 村公路 网 运 提
的等级 结 构灰 色多 目标 优化 模 型．
１ 农 村 公 路 网等 级 结 构 的 优 化 目标 分 析
１ １ 节约 公路 建设 资金 ．
２ 农 村 公 路 网等 级 结 构 确定 方 法
２ ≤ Ｌ ≤ Ｚ ）Ｌ
式 中 ： 为 路 网 ｉ级 公路 里 程 下 限 值 ， ｍ；ｉ Ｌ ｋ ｌ ＊为
路 网 ｉ 公路 里程 上 限值 ， ｍ． 级 ｋ
３ ）Ａ （ ） Ｃ （ ） ）ｃ （ ， ， 和 （ ） 为 灰 ｏ 作
３ 灰 色 多 目标 规 划模 型构 建
５
多 目标 规划 法建 模 中 ， 术 系 数 和 资源 约 束 条 件 技
通常 不是 一个 确定 值 ， 而是 介 于 一 个 区 间 的估 计
Ｌ一∑Ｌ
＝０
（ ４ ）
值． 目标分 配 的优先 排列顺 序往 往也 是不 清楚 ， 这 种特 性导 致建模 分 配 的优 先级 排列顺 序 或权 系数 不合 理 ， 而且重 要 目标 容 易被 忽 视 （ Ｔ 为止， Ａ今 没 有 一种精 确 的 目标 优先 级或 权 系数 分 配准则 ） ．
３ １ ３ 公 路 网运营 速度最 大化 ．．
５
误 差 ， 成 确定 的公路 技术 等级 也不 准确． 造
２ ４ 多 目标规 划法 ．
ｍ ｘ （ ａ ： ）
ｆ ０
来自百度文库（） ３
多 目标 规划 方法 是运 用系统 工程 的方 法从 整
体 上综 合考 虑影 响公 路 网技 术 等级结 构 因素 的一
１ ３ 加 快公 路 网的运 营速 度 ．
公 路 网等 级结构 是 指公路 网 中不 同技 术等 级 公 路 所 占的 比例 ． 路 技 术 等级 分 为 高级 、 级 、 公 一 二级、 级、 三 四级 和等 外 ６种． 路 网 等级 结 构 决 公 定 着 了区域 交通 的便 捷 程 度 ， 主要 体 现 在 路 网通 行 能力 和运 输 时 间两 方 面． 当公 路 网总 里 程 一定
该 方法根 据农 村 公 路 的 特 点 ， 主要 是 以建 设 费用最 小 为 目标 建 立 单 目标 优 化 模 型 ， 用 单 纯 采 型法进 行公 路 网等 级 结构 优 化 ． 般 线 性 规 划法 一 能解决 资源 合理 利 用 和 调 配 问题 ， 是 也 存 在 局 但
限性 ：１ （ ）目标 单一 ， 不能 全方 面 的考 虑建 设 农 村