文摘

本文提出两种模型对交通分配问题进行调查。在两个模型中,汽油车排放成本(问)被认为是。信贷计划被认为是在模型的约束。电池电动汽车运营成本(成为)和全球之声也进行了研究。特别是相关的约束信贷计划可以利用调整全球之声的数量和促进经济增长成为目前的数量,这是一个新奇的想法,没有研究。初步的数值实验表明,该模型是有效的和扩展的距离限制成为可以提高成为目前的体积条件下,成为目前的单位交通成本低于全球之声。因此,它是可行的控制全球之声的数量通过调整总信贷计划,它是可行的减少排放通过扩大成为目前的用户数量。

1。介绍

近年来,为了减少石油消费,各种组织正在利用各种电动汽车(例如,1- - - - - -5])。据预测,电动汽车将会占据很大的市场份额在不久的将来,由于电动汽车技术的成熟和增加公众接受(6]。的引擎技术,电动汽车可以分为两类:插电式混合动力电动汽车电池插电式混合动力车和电动汽车(成为)。它们之间的主要区别在于,前者是装有汽油发动机和电动机,而后者只是配备电动马达。布拉德利和荞麦(7)表示,插电式混合动力车并不完全缓解环境后果,因为他们仍然需要汽油。相反,林和格林(8)提出,由于完全利用电能的特点,成为目前电气化的个人交通工具可能会提供一个明确的解决方案。

插电式混合动力车和汽油的车辆(问)可以代替成为目前实现的目标减少石油消费,增强能源安全,提高环境的可持续性。然而,同样如上所述,他et al。3]和聂Ghamami [9],成为目前的用户可能会遇到不同的问题,如造成的成本成为目前练习场有限,充电时间长,稀缺的充电站和电池技术的限制。这些问题导致成为不被普遍接受的用户也必须承担被困的担心当电池耗尽,通常称为里程焦虑在文献中(例如,10])。仍然是不切实际的消除里程焦虑在不久的将来,尽管越来越多的公共充电站已和许多其他策略来处理里程焦虑出现(例如,3])。

插电式混合动力车和汽油的车辆(问)可以代替成为目前实现的目标减少石油消费,增强能源安全,提高环境的可持续性。然而,同样如上所述,他et al。3]和聂Ghamami [9],成为目前的用户可能会遇到不同的问题,如造成的成本成为目前练习场有限,充电时间长,稀缺的充电站和电池技术的限制。这些问题导致成为不被普遍接受的用户也必须承担被困的担心当电池耗尽,通常称为里程焦虑在文献中(例如,10,11])。仍然是不切实际的消除里程焦虑在不久的将来,尽管越来越多的公共充电站已和许多其他策略来处理里程焦虑出现(例如,3])。

另一方面,贸易信贷计划的想法是用来减少排放和/或减少交通堵塞在城市最新的十年了。杨和王12)提出了一个交易信贷计划缓解堵塞可能消除不公平的传统果酱定价和分析更合理的派克的策略。可以采用如下三个步骤:初始信贷分配信贷费用,信用交易。与传统果酱派克计划相比,政府的财政转移的用户是不包含。之后,交通调查人员广泛集中在贸易信贷计划。在拍卖市场交易成本的影响和谈判交易信用市场调查(13)的调查显示,信贷可能会影响平衡态的初始分配。在一些适当的条件下,拍卖市场可以达到的均衡分配学分在适当的条件下,在协商市场,交易成本可以使系统由所需的平衡。贸易信贷规划异构用户离散值的时间(电话投票),王推出了et al。14),制定适当的贸易信贷计划和确认,这些计划可能分配最优或Pareto-improving优化交通流模式的用户。此外,优化贸易信贷计划的存在证明了肖et al。15),消除瓶颈队列。的价格交易信用研究Shirmohammadi et al。16),这项研究的目的是减少交通堵塞在城市通过调整交易信用的价格。多类交通网络平衡问题在给定的贸易信贷计划与嗓音起始时间分散研究了朱et al。17]。此外,小说堵塞减少方法优化贸易信贷计划一般交通网络是由王et al。18]。另一方面,包含贸易信贷计划的随机用户均衡模型研究了汉族和程19),体积的交通网络容量的最大化是研究的目标。公私混合交通网络和交易信用来找王、张(20.和王et al。21通过均衡理论),解决了问题。管理私人融资和流动性,保et al。22]提出了二层规划来研究这个问题,贸易信贷的计划被认为是。针对应用程序交易信用的操作汽车的旅行,审查论文提出了Dogterom et al。23],它专注于经验主义和相关行为的调查方法。为了减少汽车的排放,multiperiod贸易信贷计划Miralinaghi和Peeta提出的方法24,25]。为了管理车辆队列长度的瓶颈,贸易信贷计划是受雇于Shirmohammadi和阴26]。Lahlou和Wynter27]研究了二进制传输游戏包含贸易信贷计划和引进了纳什均衡模型来解决这个问题。针对贸易信贷计划的想法,可交易的瓶颈许可被赤松和和田首先介绍28操作),利用交通需求。在离散交通网络的设计中,不连续的信贷定价政策受到王et al。29日]。Dogterom et al。30.)研究了在访问级别调整行动,贸易信贷的计划。郭et al。31日]研究了贸易信贷计划基于进化的系统最优流量和评估系统的收敛性。系统优化理论是利用这一事实调查交易信贷安排,Lv推出了et al。32]。基于实验经济学方法,田et al。33]分析了信贷交易流动性计划行为的影响因素。实验结果表明,该规定交易流动性信贷计划在他们的研究组织和经济上维护。贸易信贷安排的小说模型规定了连et al。34),制定基于driving-day下城市交通拥堵状况。独特的动态均衡的存在堵塞noninternality与贸易信贷政策调查包等。35]。高et al。36]研究了增量成本定价的交易信用和利用蛛网模型来探索信贷价格的恒常性。的循环是用来改善社会公正的交易额度,陈述了(37]。同年,假设的不均匀性要求和通勤者保守,Miralinaghi et al。38]调查交易信贷计划在早上交通拥堵问题。零排放车辆研究了Miralinaghi和Peeta39]。的multiperiod贸易信贷计划是用来促进司机选择零排放车辆和目标是减少排放。减少排放,配置效率的方法可交易许可证制度是受到迪帕尔马和林赛(40]。通过调查,验证了该方法的良好性能。贸易信贷计划在双向交通网络中基于不确定旅行者的行为被汉族侦查et al。41平等),制定问题的变分模型,并提出了一个启发式方法来解决模型。Miralinaghi和Peeta42)提出了一个上下两层的模型来优化multiperiod贸易信贷计划。这项研究的目的是减少排放和缓解交通拥堵。

然而,如何分配初步的信用是一个重要而复杂的过程,它包含如何识别合格的旅行者和分配信贷主管旅行者。聂和阴43)建议一个瓶颈模型包含的分配信贷不考虑初始分布的学分才能避免这些困难。刘和黄44)表示一个模型没有初始信用分布一般交通网络和获得信贷损失。他们制定这个问题与平衡约束数学规划和获得信贷收费机制在某些条件下。朱et al。45)提出了一个biobjective模型,没有信用分配优化初始果酱和排放和表示一个系统包含线性等式和线性不等式解决模型。

此外,上述模型忽略了拥堵和排放之间的关系。阴和Lawphongpanich [46社会成本定价)引入了一个反例和非负的首位排放定价策略对系统最优定价问题拥堵和排放。他们提供了方法来计算相互冲突的目标之间的权衡和缓解交通拥堵和减少排放。陈和杨47]所述biobjective优化模型来研究交通网络拥堵,排放之间的关系。阿卜杜勒阿齐兹和Ukkusuri48)也提出了一个biobjective模型来研究旅游时间和排放之间的权衡。此外,Grant-Muller和徐49)审查贸易信贷计划经营交通堵塞和模型的行为选择,其中的目标是减少总英里的车辆。此外,李et al。50)提出了一个动态的模型碳信贷计划经营交通网络移动性和排放。在这项研究中,上下两层的模型构造和投影搜索方法介绍了处理模型。

在这篇文章中,我们考虑一个复杂的交通网络中,游客可以选择问或成为我们的目标是减少交通成本和发射成本之和的全球之声与信贷计划的约束。事实上,有些人可能会问,这使得网络优化问题的基本交通分配问题;有些人可能只有成为目前,已研究了江et al。51];其他人可能自己的全球之声和成为目前,类似于研究江和谢52]。此外,网络用户平衡问题成为目前和问研究胡锦涛et al。(2017),成为目前,全球之声在学习和接受电池交换中心和道路等级约束也被列入其中。此外,两个新路上的交通时间阻抗函数提出的电动汽车和问林等。53和邹等。54]。另一方面,EVs和问的问题中包含ride-sourcing市场调查Ke et al。55]。在这项研究中,电动汽车充电时间表的司机认为time-expanded交通网络。詹森et al。56)的公开调查真正的路径问题,成为目前和内燃机车辆被包含在学习和司机的行为被认为是。

基于上述讨论,研究可以概括为几个类型:一些研究者调查了交通拥堵与贸易信贷计划,一些学者研究传统燃料汽车的排放贸易信贷计划(问),和一些调查人员关注电动车的交通分配问题,全球之声。与现有的工作相比,我们的主要贡献可以表示如下:(我)本文提出了两种新颖的模式,包含成为目前和全球之声。特别是,前模型可以用来扩大成为目前的使用和控制全球之声的交通网络。(2)模型,约束的信贷计划有两种情况:约束包含成为目前全球之声和约束包含全球之声。后一种情况可以被视为促进旅游者选择与调整成为总学分中显示我们的第三个实验。一方面,信贷计划可以利用调整交通拥堵。另一方面,它可以用来促进利用成为目前,这是一个有趣的观点,并没有调查。(3)特别是研究Miralinaghi和Peeta [39必须注意到)。零排放车辆被认为是在这项研究中。的实验调查,信用是内燃机汽车和零排放车辆之间的分布。此外,在我们的研究中,需要强调,全球之声的学分只有实验和模型研究(3.6)- (3.13)。

本文的组织结构如下:在部分2,我们引入一个新的链接旅行时间函数和体现其优势。模型构建部分3,和数值实验显示在部分4。结论是在一节5。

2。联系时间函数

众所周知,通常在形式的运输优化模型 主题链接的限制、路径约束和其他一些相关的约束。在这里,网络中的所有链接的集合,表示交通密度每英里,表示交通流在链接 , 代表一个speed-density阻抗函数,代表一个时间速或时流程阻抗函数,单位时间的价格,代表等相关成本车辆能源成本。

目标函数(1)和(2)要求交通网络旅游总成本最小化和它们之间的主要区别是,(2)也将其他相关成本降到最低。模型(2.1)被首先应用于描述网络平衡江et al。51),(2)是首先被江和谢52]。全球之声和成为目前接受了两项研究。从他们自己的角度都是合理的。在本文中,我们介绍两个模型的目标函数(1)和(2)。

阻抗函数 ,这揭示了旅行费用和道路交通状况之间的关系反映了拥挤交通网络的影响,起着重要作用(1)和(2)。最受欢迎的阻抗函数是公路局(BPR)函数定义的 在哪里 , ,和表示交通流量,免费旅游一次,和能力在链接,分别 和 指定参数。这个函数是通过回归方法基于调查很多路段的局1964年的公共道路。

本文针对链接的旅行时间函数由(53),我们定义一个新的时间阻抗函数:

这里的意义 上面是一样的,是一个关键的价值会有交通堵塞的链接吗 , 公交车的数量联系吗 ,和 是一个小的常数。这个阻抗函数,如图1以下属性。

与的BPR函数和时间函数53),巴士是包含链接的数量在方程(4),这是更符合实际的交通状况在城市。另一方面,因为公共汽车旅行的路线是固定的,不需要分配路由。因此,我们忽略的因素研究。

定理1。假设 , , ,和 。然后,一个具有以下语句:(1)这个函数 是连续的 (2)这个函数 是处处可微 除了这一点(3)的函数 和 都凸了

证明。定理的证明(1)类似于[53]。
与的BPR函数和时间函数53),这个链接的好处出行时间函数可以表示如下:(1)当车辆的数量不超过能力允许自由旅行,旅行时间一般是稳定的。(2)当车辆的数量大于能力,旅行时间接近阈值时开始急剧变化。(3)当拥塞发生时,一些车辆可以进入网络。在这种情况下,我们可能认为汽车的数量是一个常数但旅行时间增加。

3所示。模型

考虑交通网络中的符号如下:表示O-D对的集合; 意味着一个O-D; 和 问的意思是可行的路径,成为目前O-D一对 ,分别;和代表全球之声的交通流量,成为目前O-D之间对 ,分别;和代表全球之声的交通流量,成为目前在链接O-D对之间 ,分别;是所有的链接的设置在交通网络; 表示一个交通网络链接; 和 ,分别是全球之声和成为可行的链接 ; 和表示全球之声的总交通流量和成为链接 ,分别;和表示原始流出或流入终端之间的全球之声和成为O-D对 ,分别。

3.1。约束

一组被定义为可行的路径流动模式 和可行的链接的集合流模式被定义为

此外,让是一个上限总额的学分,与交通管理部门打算控制总车辆的交通网络(43,45]。换句话说,在一般情况下,总需求的信贷可能会超过供应。因此,为了调整交通状况,交通管理部门可以调整上限总额的学分在交通网络。

3.2。旅行成本函数

交通网络,交通成本包括几个部分:交通时间成本、操作成本,和车辆的折旧费。在这里,我们考虑一个混合交通网络与全球之声和成为杰出的两个因素:驾驶距离限制和旅游成本。操作成本包含消费能源的成本和折旧费。为简单起见,因为公共汽车不需要指定的路线,因此,让 和 表示的总运营成本功能成为目前全球之声,分别;让和成为目前的单价和全球之声的链接 ,分别;让链接上的价格单位时间 ;和表示连接的长度 。然后,我们可以建立混合交通网络的系统成本函数

注意,目标函数类似于(51,57]。然而,时间函数的方程(7)是不同的,在论文[51,57]。因此,(7)是更合理的。

3.3。从车辆排放功能

由汽油车排放产生联系是一个可拆卸的函数链接的流量和速度。阴和Lawphongpanich [46]研究了最优非负排放收费最小化排放问题,证明了存在的第一个非负排放收费时发射功能增加对链接吗 在交通网络中,表示为 在哪里 是全球之声的交通流量的总和链接吗和表示交通网络的排放量的总和。

排放和交通流之间的关系链接近年来被调查(例如,45- - - - - -47,58),作为制定 在哪里表示连接的长度 。

在本文中,我们只考虑全球之声的排放。然后,排放功能R_a美元在链接一个可以制定为美元 在哪里被定义为(4)。

3.4。优化模型

在本节中,我们国家两个模型优化流分配问题和排放的全球之声在城市交通网络。第一个模型是减少旅行时间成本和操作成本的总和成为目前全球之声,焦虑成为目前的成本,和全球之声的排放成本;也就是说,

在这里, 和 重量因素,的单价是排放。前两个等式遵循从矩阵的每一列的事实只有两个非零元素 所以是矩阵 。向量 和 元素,与合适的尺寸吗对应的原始或和元素对应的终端或 。条件(12)和(13)流平衡约束成为目前全球之声;即流中间节点都等于零,等于流起源或终端 。条件(14)- (16)意味着总交通流在每一个可行的链接不超过其阈值。条件(17)是学分之和不超过给定数量的交通管理。

此外,约束(17)只是为了问;,成为目前并不受制于信贷计划,这可以被视为一个新的方法来扩大交通网络成为目前的使用情况。

如果链接的流动成为目前不考虑约束(17),我们使用 替换(17)。这意味着,全球之声,成为目前制约信贷计划和(17)可以用来调整全球之声的体积,成为目前在交通网络。然后,模型(11)- (18)可以转移为另一个模型:

模型(11)- (18)和(20.)和(21)不学习在前研究。特别是信贷计划的约束是用来控制问数量,促进交通网络成为目前的使用情况。

备注1。的研究(57),距离约束模型(BEV被忽略的11)- (18)和(20.)和(21)。它被认为是在算法在下一节。

命题1。在模型(11)- (18),如果 ,没有问交通网络和全球之声的排放是0;也就是说,所有用户选择成为目前。

证明。自 ,根据(17),(14)和(18),我们有 和 。这就完成了证明。
基于模型(11)- (18),我们知道减少学分全球之声可以促进利用成为目前的交通网络。
另一方面,注意的拉格朗日函数模型(11)- (18)可以表示为 在拉格朗日因子和的向量和为 ,分别。一个人 然后,模型的最优性条件(11)- (18)可以写成 然后,我们有以下结果。

命题2。的拉格朗日因子 ,和满足的方程

证明。自 ,结论立即可以证明。
从命题2我们有一个有趣的属性,拉格朗日因子只与排放成本和重量的因素对于每一个 。此外,在模型(11)- (18),操作功能的定义并不影响拉格朗日乘数的值。此外,排放只是影子价格的影响,而该模型达到最优。

命题3。如果没有等待用户在交通网络中,拉格朗日乘数等于零对吗在 。

证明。根据的定义这个命题的假设,我们有 。由此可见, 在交通网络中的所有链接。
这意味着约束方程(16)是无效的。就是交通不达到临界值的情况将会有交通堵塞。

命题4。如果总学分超过需求的交通网络,拉格朗日乘数等于零。

这意味着约束方程(17)是无效的。减少排放,通过设置总学分是无效的。

此外,可以获得两个属性如下:(1)如果 和 ,模型的目标函数(11)- (18)和(20.)和(21)不涉及排放因子。也就是说,在这种情况下,模型(11)- (18)和(20.)和(21)只研究信贷计划问题,减少时间成本和操作成本之和成为目前全球之声。模型仅仅是用来减少交通拥堵,通过选择适当的交通路径。当然,如果交通顺畅,排放也在下降。(2)如果 和 ,交通网络的模型只考虑排放信贷计划。也就是说,模型的目标(11)- (18)和(20.)和(21)是用来减少排放量分配合适的路径。

4所示。算法和数值实验

在数值试验中,我们使用一个基于Windows 8.1的电脑配备一个核心(TM) 2 CPU i5 - 4210 m 2.60 GHz处理器计算平台和算法是Matlab2010b编码。此外,数值实验包含两个主要步骤:找到可行的路径成为目前全球之声;选择适当的算法来解决优化模型。

特别是,发射函数选为(10)和时间函数 被定义为(4)。

4.1。算法框架

在本节中,我们给出一个算法框架(见表1)解决模型。

针对表1算法可以概括为两个阶段:找出可行的路径和距离限制D美元成为全球之声和可行的路径和解决模型(11)- (18)。

4.2。数值实验

在我们的测试中,我们有四个目的:(1)检查的影响改变距离的限制成为用户选择的模型(11)- (18);(2)测试的影响改变单位操作成本成为目前和全球之声的用户选择的模型(11)- (18);(3)验证的影响不同总学分选择的用户模型(11)- (18);(4)测试的变化的影响在 用户选择的模型(20.)和(21)。

Nguyen-Dupuis”网络包含13节点和链接(参见图19日2)。可以找到更多的信息关于这个网络(59]。所有可行路径,O-D双路线组成,每条路径的长度如表所示2(53,54]。每一对O-D的旅游需求是400 , , ,和 在所有的实验。

在第一个实验中,为简单起见,在模型(11)- (18),让单价旅行的时间等于10。让运营成本成为目前,全球之声在链接的函数被表示为 和 ,分别。此外,让排放成本相当于和信用额度的上限被设置为50000。此外,成为目前的距离限制从30到45。

计算结果图3和4显示,成为目前的用户数量的增加限制的距离越来越长。在更多的细节,当距离限制是30,没有贝福成为目前存在的交通网络因为没有可行的路径。另一方面,当在39的距离限制,所有用户选择成为目前的交通网络,因为单位成本成为目前的单位成本低于全球之声,没有排放成为目前的网络。当距离限制31日在路径4日所有用户放弃使用问但其他路径不是因为只有O-D副(1、2)成为一个可行的路径;参见图4(一)和表2。自最短路径O-D(4,2)指数15日O-D对用户(4,2)选择成为目前的距离限制成为不少于35。从这个实验中,促进成为利用成为目前的花费最长的旅行距离。这意味着增加成为目前的技术进步是可行的。

在第二个实验中,让距离成为极限等于45。让运营成本成为目前,全球之声在链接的函数被表示为 和 ,分别。此外,让 在模型(11)- (18)。结果显示在图5和6(一)表明,成为目前的用户数量减少增加。在细节,第一个削减是O-D副(4,2) 。当 ,所有用户选择全球之声;也就是说,没有成为目前的交通网络。这个实验表明,我们可以增加成为目前的用户数量减少等运营成本减少的价格成为成为或增加补贴。

在第三个实验中,让距离成为极限也等于45。让运营成本成为目前,全球之声在链接的函数被表示为 和 ,分别。此外,让 在模型(11)- (18)。成为目前的交通流量,全球之声在每个优化为每一对O-D可行路径显示在图中7。的总交通流O-D对展示在图6 (b)。结果表明,成为目前的用户数量正在增加增加。特别是,当 ,全球之声的用户数量减少所有O-D对所有可行路径。在第一个实验中,用户的数量变化之间只有O-D双(4,2) 。造成以上差异的原因可能是发射仅包含全球之声。

在第四个实验中,模型(11)- (18)被认为是。模型中,总问美元信贷计划的上限设置为0,100,500,1000,5000,10000,30000,50000,100000,500000,没有距离成为目前的极限。成为目前的运营成本函数表示为全球之声 和 。结果在数字8和6 (c)表明, ,这意味着所有O-D的交通网络仅包括成为对。这一实验表明,全球之声的体积的用户增加的上限总学分在一定范围内扩大。在细节,当大量如吗 ,交通网络在数据只体现了全球之声5和6 (b)。此外,从数据8和6 (c)在交通网络,全球之声的数量可以调整优化模型通过修改总学分(11)- (18)。这是一个有趣的方法来促进成为目前的数量。

在过去的实验中,单位价格在链接排放的全球之声进行了测试。的运营成本功能成为目前全球之声被制定 和 。成为目前的距离限制设置为45。信用额度的上限是等于500000。单价全球之声的排放将是0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6。结果给出了数据6 (d)和9。这个实验说明,全球之声”的体积用户减少排放的单位价格上升。因此,对于加速成为目前的利用率,提高排放的单价可能会使用。

5。结论

我们研究了两种类型的车辆在城市道路网络成为目前全球之声)。我们提出了两个模型的交通流分配和排放信用约束的问题。其中一个是减少交通成本和碳排放成本的总和通过调整成为目前的总学分和交通网络的全球之声。另一个试图调整卷成为目前的交通网络通过改变全球之声的总学分的上界。此外,我们做了一个简单的算法来解决模型。

在我们的实验中,我们首先检查距离成为目前的局限性的影响,观察到扩大成为目前的距离限制可以促进利用成为目前的技术进展。然后,我们调查的影响变化的单位运营成本成为目前全球之声。观察,减少成为目前的单位运营成本可以促进利用成为目前和总问在交通网络可以控制通过改变全球之声的信贷总额的上限模型(11)- (18);也就是说,我们可以给一个小容量的上界学分问促进就业成为目前的交通网络。最后,全球排放的单价也调查和观察,全球之声的数量减少和增加全球之声发射的单价;换句话说,全球之声的减少量可实现交通网络,提高全球排放的单价。

作为一个未来的研究方向,动态的情况下可以考虑。一些不确定因素的情况下(天气,交通事故等)发生在网络也可能被考虑。Biobjective模型或上下两层的优化模型将研究和双向交通网络也将被考虑。此外,我们将学习关于焦虑成本函数的更多细节。多重的指控成为目前也将被认为是在未来。

数据可用性

的实验部分中描述的数据集。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢桂花林教授给一些帮助修订。这项工作是由国家自然科学基金委(不支持部分。11901320)。