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对经济欠发达、交通流量小的地区公路网联网收费现状的调查表明,如果对所有可收费的路段都实施收费,可能出现某些收费路段经营处于亏损状况。因此,在决策路网最优收费费率的同时,还需对路网最佳收费位置进行选择,两者缺一不可,这对于西部边远地区路网收费问题的研究,意义尤其重要。 本文主要研究如何利用双层规划模型来测算公路网联网收费位置与费率组合优化的问题,其目的旨在兼顾路网管理者、收费道路经营者和道路使用者三方利益的前提下,减少系统阻抗,提高路网利用效率、服务质量,实现社会效益最大化的目标。具体研究内容如下: 一、建立弹性需求下的多车型随机用户平衡配流模型,模型真实地反映了路网交通需求量受道路收费高低等影响的弹性变化,以及路网中不同车型用户择路行为的随机性。 二、建立公路网联网收费位置与费率组合优化的双层规划模型,双层模型的上层以路网用户盈余最大或交通总需求最大为目标,下层是弹性需求下的多车型随机用户平衡配流模型。 三、针对双层模型本身的非凸性、求解难的特点,本文采用一种改进的遗传一模拟退火算法(IGA/SA)进行求解,该方法结合了遗传算法(GA)的并行搜索能力和模拟退火算法(SA)的概率突跳性两方面的优点。 最后的算例计算表明:多车型模型较单车型模型测算结果更符合实际;在路网中只对部分可收费路段实施收费是可行性的,同时也说明将收费位置与费率组合优化的必要;通过GA、SA、GA/SA、IGA/SA四种算法计算结果看出,IGA/SA算法在计算速度和精度上更可靠、更有效。