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1、交通網(wǎng)絡(luò)檢測器布設(shè)優(yōu)化問題研究DetectorLocationOptimizationonTransportationNetwork一級學(xué)科：管理科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：管理科學(xué)與工程研究生：朱寧指導(dǎo)教師：馬壽峰天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部二零一二年四月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所
2、做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要交通檢測器是獲取實(shí)時(shí)交通流數(shù)據(jù)的關(guān)鍵因素。由于檢測
3、器造價(jià)昂貴，因此需要對交通路網(wǎng)進(jìn)行有選擇的布設(shè)。另一方面，在現(xiàn)實(shí)中，檢測器故障情況是普遍存在且不可避免的。本文首先以城市路網(wǎng)為背景，考慮不確定性因素下的檢測器布設(shè)優(yōu)化問題。其次，以高速公路為背景，以旅行時(shí)間估算為目的，考慮檢測器不確定性條件下的布設(shè)優(yōu)化問題。最后，以多種交通應(yīng)用為目標(biāo)，考慮多目標(biāo)的檢測器布設(shè)優(yōu)化問題。本文主要完成了以下工作：（1）在穩(wěn)定的交通流狀態(tài)下，以覆蓋盡可能多的OD對和交通流量為目標(biāo)進(jìn)行檢測器布設(shè)優(yōu)化，主要考慮以下方面：（a）在覆蓋所有OD對的前提下，最小化檢測器數(shù)量；（b
4、）基于高可靠性考慮，設(shè)計(jì)優(yōu)化檢測器位置布局；（c）在已有交通檢測器的條件下進(jìn)行檢測器網(wǎng)絡(luò)布設(shè)；（d）布設(shè)檢測器以達(dá)到覆蓋盡可能多交通流量的目標(biāo)；（e）考慮檢測器本身不確定性及覆蓋盡可能多交通流量條件下，在交通網(wǎng)絡(luò)中布設(shè)檢測器。對于前面四個(gè)問題，提出了相應(yīng)的整數(shù)規(guī)劃模型，并對結(jié)果進(jìn)行了分析。對于第五個(gè)問題，提出了兩階段的整數(shù)隨機(jī)規(guī)劃模型。另外，為了避免極端低效率情況的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)了基于CVaR的兩階段整數(shù)隨機(jī)規(guī)劃模型。數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析了不同檢測器數(shù)量對于OD對覆蓋和交通流量覆蓋的影響以及不同檢測器數(shù)量條
5、件下檢測器位置模式的影響規(guī)律。研究了位置模式的差異情況并進(jìn)行了靈敏度分析。設(shè)計(jì)了一種兩階段啟發(fā)式遺傳算法進(jìn)行求解。（2）以單向高速公路為背景，使用速度檢測器來估算旅行時(shí)間，優(yōu)化目標(biāo)是使旅行時(shí)間估算誤差最小化，建立了檢測器位置優(yōu)化模型，并通過線性化技術(shù)將其改造成整數(shù)線性規(guī)劃模型。另一方面，在考慮了檢測器不確定性的基礎(chǔ)上，提出了兩階段隨機(jī)優(yōu)化模型和基于CVaR的兩階段隨機(jī)優(yōu)化模型。研究了不同模型的結(jié)果并進(jìn)行了靈敏度分析。提出了基于組合取樣技術(shù)的遺傳算法，從而為研究大量檢測器情況下的布設(shè)優(yōu)化問題提供了
6、可能。（3）使用車輛自動(dòng)識別檢測器，面向多種交通應(yīng)用提出了多目標(biāo)優(yōu)化問題。使用基于距離的多目標(biāo)進(jìn)化算法進(jìn)行求解。對單目標(biāo)和多目標(biāo)情況的結(jié)果進(jìn)行了比較，并對得出的Pareto前沿面進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：交通檢測器、兩階段隨機(jī)優(yōu)化、多目標(biāo)優(yōu)化、OD估算、旅行時(shí)間估算ABSTRACTTrafficdetectorsareacriticalcomponentforacquisitionofreal-timetrafficdata.Itisnecessarytodeploytrafficdetectorsi
7、naselectiveway.Ontheotherhand,inreality,itisubiquitousandinevitablethatdetectorsaresubjecttofailure.Thispaperfirstlyconsideredtrafficdetectorplacementproblemforurbantransportationnetworkbytakingdetectorfailureintoconsideration.Secondly,detectorlocati
8、onproblemwasinvestigatedforfreewaycorridorwiththepurposeofminimizingtraveltimeestimationerror.Detectorfailurewasalsoconsideredinthiscase.Finally,amulti-objectivedetectorlocationmodelwascreatedfocusingonfourdifferenttrafficapplications.Themajorcontent
