[发明专利]用于可持续交通网络设计的多属性决策软件

说明书

本发明使用R语言实现了一种用于可持续交通网络设计的多属性决策软件。首先上层政策制定者使用Dirichlet分布生成多种可行的设计方案。然后，下层出行者对于每种可行方案作出一系列的行为反应，这是一个带有反馈机制的四阶段顺序模型。该下层的反馈过程可以收敛到交通系统均衡，这种均衡结果又进一步反馈到上层，以测度交通网络的经济、环境、社会、安全等多个属性。最后，对于每个方案计算出多个属性值后，采用多属性决策方法确定最优的可行方案。由于采用了开源免费的R语言，本软件易于操作和传播。本发明对于给定交通基础设施投资预算的情况下设计可持续的交通网络十分有用。

技术领域：

本发明采用R语言编写了一种用于可持续交通网络设计的多属性决策软件，属于交通工程技术领域。

背景技术：

交通系统在可持续发展中发挥着关键作用，因此，可持续城市交通最近已成为一个重要的研宄领域。可持续交通系统通常以三个方面为特征：经济、环境和社会。然而，现有的交通研究只关注一个或最多两个维度^[1]。仅有少部分的研究同时考虑到所有三个维度。需要注意的是，在三个维度的每个维度下可能会有多种测量方法。例如，经济维度除了系统的总出行时间之外，还可以包括消费者剩余，网络备用能力，总投资成本，总收费收入等。此外，安全也是可持续性的重要指标。然而，它在可持续交通中被忽视了很长一段时间，这是非常奇怪的。事实上，交通安全受到交通系统各个阶段的影响，包括规划、设计、施工和运营。考虑到交通网络设计对形成交通系统的深刻影响，在网络设计阶段应充分重视交通安全。所谓主动交通安全规划就是指在网络设计阶段的交通安全审查，以提前提高交通系统的安全水平。鉴于交通安全对可持续发展的重要性，本软件将其视为可持续交通的第四个维度并纳入到综合评价中。

虽然对一个或两个维度进行了广泛的研宄，但很少有人讨论三个维度，更不用说四个维度。由于有许多关于两个可持续维度的研宄，因此这里没有对它们进行回顾，只总结了对三个维度的研究。Chen和Xu^[2]在交通网络设计问题的双层目标规划框架中考虑了三个目标：效率、环境和公平。其中，公平是一种主要的社会维度测度方法。Yin等^[3]提出了一个双层目标规划模型，以解决道路收费定价和通行能力投资问题，其中考虑了以下三个维度：经济、环境和公平。Feng和Timmermans^[4]在环境容量约束下处理了机动性和公平性之间的取舍。Li和Ge^[5]提出了一种用于交通信号配时设计的双层规划模型，其中上层是一个具有公平约束的多目标规划问题，即最大化网络备用能力并最小化总交通排放。Szeto等^[1]也提出了一个多目标双层优化模型，以考虑道路网络设计中的三个维度，包括经济、环境和社会。Wang等^[6]提出了一个具有随机需求的可持续交通网络设计的双层规划模型，其中上层是最大化网络备用能力问题，并带有排放和公平的机会约束。Sun等^[7]提出一个多目标双层规划模型，以确定在效率、环境和公平方面的最佳拥堵定价。

与可持续交通的传统的三个维度相比，安全性很少被考虑进来。Yang等^[8]提出了一种双层规划模型，通过路段速度限制设计出有效、安全和环保的交通系统。Haas和Bekhor^[9]构建了一个交通网络设计的双目标双层规划模型，用于最小化系统总出行时间和最大化道路安全水平。其中，安全性能表现是一个负二项式模型，其侧重于对路段上交通事故数的估计。Possel等^[10]定义一个用于交通网络设计问题的多目标双层优化模型，以最小化交通尾气排放、交通事故总数和总出行时间。文中对于每种类型的路段都有一定的事故率，将事故率乘以一天内路段上行驶的车辆总里程数(VMT)即可得到该路段的交通事故数。对此数值在所有路段上求和，即可确定交通网络的安全级别。