交通影響分析，是指定量分析給定使用性質和規模的土地在開發後對周邊交通系統所帶來的影響，以下是小編搜集整理的一篇探究物流園區交通量最優化模型的論文範文，供大家閱讀參考。
摘 要：由於現有研究未考慮物流園區與周邊交通環境的關係而存在局限性，提出了基於交通影響分析的研究方法。以物流園區不能使路段流量超過其上限值為條件，建立了路網達到用戶均衡狀態時的物流園區交通量的最優化模型，並採用改進的遺傳算法求解，最後用經驗公式計算出物流園區的規模。經算例驗證，該方法對物流園區受周邊交通環境制約時的規模定位研究是可行、有效的。
關鍵詞：交通影響分析;路段流量;用戶均衡;遺傳算法
引 言
近年來，規劃建設物流園區已成為我國物流產業發展的重要主題，很多城市掀起了建設物流園區的熱潮。然而，一些物流園區項目未經科學論證和統一規劃就盲目建設，導致園區建成運營後嚴重惡化了周邊交通環境。另一方面，隨著城市化進程日益加快，交通量持續大幅增加，我國城市交通狀況日趨嚴峻，這要求物流園區等城市重大建設項目規劃時必須充分考慮對周邊交通環境的影響。
規模定位是物流園區規劃的重點內容之一，也是決定物流園區對周邊交通環境影響程度的重要因素之一。目前國內外已有學者對物流園區規模定位做了相關研究。夏純歡[1]以分行業的物流量預測為基礎，按功能劃分物流園區的類型和作業區，探索了作業量同規模的聯繫，推導出物流園區規模。程世東等[2]分析了貨物的種類數、周轉量等因素與占地面積的關係，從微觀層面給出了確定物流園區規模的經驗公式。李玉民等[3]用貨運量代替物流量來確定物流園區總規模，從實物量的角度給出物流園區用地總規模的經驗公式。Eiich等[4]藉助排隊論和非線性理論研究物流園區理想區位和規模，設計了雙層數學模型。但這些研究均未分析物流園區與周邊交通環境的關係，使得規劃的物流園區與周邊交通系統不匹配，物流園區規模不盡合理，因此存在一定的局限性。
交通影響分析，是指定量分析給定使用性質和規模的土地在開發後對周邊交通系統所帶來的影響，以評判給定的土地其開發強度是否合適[5]，即判定建設項目的規模是否合理。本文則基於交通影響分析，以周邊道路的服務水平不會因物流園區的建設而低於最低服務水平為條件，建立物流園區交通量最優化模型，反推出路網處於用戶均衡狀態時路網容許的物流園區最大交通生成量，從而得出物流園區能夠處理的物流量，再根據公式計算物流園區的規模。
1 物流園區交通量最優化模型的建立與求解
1.1 模型原理
在交通影響分析過程中，需要預測背景交通和建設項目交通。背景交通是指無建設項目時路網上各路段的交通量大小、構成及分布，項目交通是指建設項目產生和吸引的交通量大小及方向。然後以背景交通量為路網“預荷載”，按四階段法的思路，將項目交通OD量在路網上進行分配，得到有項目情況下路網的綜合交通量，再按照道路服務水平等級評判建設項目對路網的影響程度。
物流園區是貨物的集散中心，因此項目交通以貨物運輸產生的交通為主。根據貨物的OD表可得出貨運量的空間分布特性，再結合車輛出行比例、滿載率各類車輛的運量、轉換係數等因子將貨運量OD錶轉換成物流園區與各OD點間的交通分布[6]。與交通影響分析不同的是，該模型將OD量作為能分配到路網上交通量的上限值而非實際值，並按照Wardrop第一原理用戶均衡原理，逐漸為路段分配流量。若某路段上的綜合交通量達到上限值路段最低服務水平時的交通量，則停止交通分配，此時分配到路網的OD量之和即為物流園區的最大交通量。因為經過該路段的某條路徑必定是某OD對的最短路徑，若再繼續分配，則必選擇該最短路徑，使該路段的交通量超過上限值。若直到所有OD量都分配到路網上時，所有路段交通量都沒超過上限值，表明物流園區不會對周邊交通環境產生嚴重影響，則物流園區的最大交通量即為所有OD量之和。
在此模型中，假設物流園區建成運營之前和之後的路網高峰小時重疊。在實際運用中，如果物流園區建成運營之後的路網高峰小時發生變化，則須研究路網交通變化規律，確定新的高峰小時。
1.2 變量說明
1.3 模型建立
物流園區交通量的最優化模型可描述如下：
式(1)為目標函數，表示物流園區的交通產生量、吸引量之和最大化;式(2)和式(3)表示各路段的綜合交通量不能超過路段交通量上限值;式(4)和式(5)表示OD對r，s間第k條路徑上的廣義阻抗費用，α和β為常數;式(6)和式(7)為用戶均衡原理的數學表達式;式(8)表示OD對r，s間實際的項目交通量應不超過項目交通量需求;式(9)表示路徑流量的非負約束。
1.4 基於改進遺傳算法的模型求解
傳統遺傳算法在應用中存在很多局限性，如過早收斂、接近最優解時收斂較慢。因此，本文對算法做了一些改進，採用改進的遺傳算法求解上一節建立的最優化模型，算法具體步驟如下：
1)利用罰函數法將模型轉化為無約束的最優化模型：
2 物流園區規模的確定
物流園區規模定位是物流園區規劃的一個重要內容，但由於影響規模定位的因素很多，目前還沒有一套成熟的標準和方法。一種普遍採用的方法是，先將貨運量轉化為物流需求，再利用經驗公式計算得出物流園區的規模。因此，先根據車輛出行比例、滿載率各類車輛運量、轉換係數等因子，將上一節求出的物流園區最大交通量轉化為貨運量[10]，從而得到物流園區在周邊交通環境制約情況下的最大物流量，最後得出物流園區的規模。
在求得物流園區與各小區間的允許項目交通量後，根據各類車輛出行比例、轉換係數，可計算出物流園區與各小區間各類車輛的出行數。
物流園區的每日處理的貨運總量：
其中，P為高峰時貨運量占全天貨運量的比例。物流園區規模的計算公式：
其中：S為物流園區規模(單位：公頃);γ為物流園區周轉係數，由物流園區的類型決定;ε為物流園區單位生產能力用地參數(單位：公頃/萬噸)，表示每日處理一噸貨物需要物流園區的面積;λ為物流園區作業場面積占總面積的比重。
3 案例分析
圖1是某市規劃的一個物流園區的區位圖，該園區將於2015年建成，其貨物流向主要有6個，為圖中標記的第1～6個小區。經預測，目標年各方向的高峰小時貨運量需求如表1所示，目標年各條路段的高峰小時背景交通量和負荷度如圖1所示。
通過建立模型並計算得出目標年各條路段的高峰小時綜合交通量和負荷度，如圖2所示。從圖2可以看出，有3條路段的負荷度已經達到了0.75(用黑色五角星標記)，為路段允許的最大負荷度。此時，實際的高峰小時項目交通量已經達到最大值。由式(13)和(14)求得物流園區與各方向之間的實際貨運量，如表2所示。
由式(15)和(16)求得物流園區每日處理的貨運量為Q=3 042t，物流園區規模為S=215.28(ha)。
4 結束語
物流園區不是一個孤立的系統，其發展必須與所處的交通系統相適應。因此，確定合理的物流園區規模時必須考慮周邊道路流量變化情況。本文在利用傳統的經驗公式計算物流園區規模的方法基礎上，以交通分配的用戶均衡為原則，建立了物流園區交通量的最優化模型，並結合交通影響分析，保證了路段流量在上限值範圍內。改進的遺傳算法克服了傳統算法的一些不足，提高了運算效率和準確度。算例表明本文的思路和方法對物流園區受周邊交通環境制約時的規模定位研究是可行、有效的。
參考文獻：
[1] 夏純歡. 城市物流園區合理規模與布局選址研究[D]. 成都：西南交通大學(碩士論文)，2008：16-33.
[2] 程世東，劉小明. 時空消耗法求解物流園區規模[J]. 公路交通科技，2005(8)：142-144.
[3] 李玉民，李旭宏，毛海軍，等. 物流園區規劃建設規模確定方法[J]. 交通運輸工程學報，2004，4(2)：76-79.
[4] Eiichi Taniguchi， Michihiko Noritake， Tadashi Yamada， et al. Optimal size and location planning of public logistics terminals[J]. Transportation Research Part E， 1999，35(3)：207-222.
[5] 建設項目交通影響評價課題組. 建設項目交通影響評價[M]. 北京：中國建築工業出版社，2007.
[6] 彭馳. 物流園區交通影響分析研究[D]. 長沙：長沙理工大學(碩士論文)，2007：17-20.
[7] 楊平，鄭金華. 遺傳選擇運算元的比較與研究[J]. 計算機工程與應用，2007，43(15)：59-62.
[8] 馮冬青，王非，馬雁. 一種擴大交叉規模的自適應遺傳算法[J]. 計算機工程與應用，2008，44(9)：73-75.
[9] 葉甲秋，樓佩煌. 改進的自適應遺傳算法及其在系統參數辨識中的應用[J]. 電工電氣，2010(3)：29-32.
[10] 馬玉紅. 物流園區交通影響分析方法研究[D]. 長春：吉林大學(碩士論文)，2008：18-20.
摘 要：由於現有研究未考慮物流園區與周邊交通環境的關係而存在局限性，提出了基於交通影響分析的研究方法。以物流園區不能使路段流量超過其上限值為條件，建立了路網達到用戶均衡狀態時的物流園區交通量的最優化模型，並採用改進的遺傳算法求解，最後用經驗公式計算出物流園區的規模。經算例驗證，該方法對物流園區受周邊交通環境制約時的規模定位研究是可行、有效的。
關鍵詞：交通影響分析;路段流量;用戶均衡;遺傳算法
引 言
近年來，規劃建設物流園區已成為我國物流產業發展的重要主題，很多城市掀起了建設物流園區的熱潮。然而，一些物流園區項目未經科學論證和統一規劃就盲目建設，導致園區建成運營後嚴重惡化了周邊交通環境。另一方面，隨著城市化進程日益加快，交通量持續大幅增加，我國城市交通狀況日趨嚴峻，這要求物流園區等城市重大建設項目規劃時必須充分考慮對周邊交通環境的影響。
規模定位是物流園區規劃的重點內容之一，也是決定物流園區對周邊交通環境影響程度的重要因素之一。目前國內外已有學者對物流園區規模定位做了相關研究。夏純歡[1]以分行業的物流量預測為基礎，按功能劃分物流園區的類型和作業區，探索了作業量同規模的聯繫，推導出物流園區規模。程世東等[2]分析了貨物的種類數、周轉量等因素與占地面積的關係，從微觀層面給出了確定物流園區規模的經驗公式。李玉民等[3]用貨運量代替物流量來確定物流園區總規模，從實物量的角度給出物流園區用地總規模的經驗公式。Eiich等[4]藉助排隊論和非線性理論研究物流園區理想區位和規模，設計了雙層數學模型。但這些研究均未分析物流園區與周邊交通環境的關係，使得規劃的物流園區與周邊交通系統不匹配，物流園區規模不盡合理，因此存在一定的局限性。
交通影響分析，是指定量分析給定使用性質和規模的土地在開發後對周邊交通系統所帶來的影響，以評判給定的土地其開發強度是否合適[5]，即判定建設項目的規模是否合理。本文則基於交通影響分析，以周邊道路的服務水平不會因物流園區的建設而低於最低服務水平為條件，建立物流園區交通量最優化模型，反推出路網處於用戶均衡狀態時路網容許的物流園區最大交通生成量，從而得出物流園區能夠處理的物流量，再根據公式計算物流園區的規模。
1 物流園區交通量最優化模型的建立與求解
1.1 模型原理
在交通影響分析過程中，需要預測背景交通和建設項目交通。背景交通是指無建設項目時路網上各路段的交通量大小、構成及分布，項目交通是指建設項目產生和吸引的交通量大小及方向。然後以背景交通量為路網“預荷載”，按四階段法的思路，將項目交通OD量在路網上進行分配，得到有項目情況下路網的綜合交通量，再按照道路服務水平等級評判建設項目對路網的影響程度。
物流園區是貨物的集散中心，因此項目交通以貨物運輸產生的交通為主。根據貨物的OD表可得出貨運量的空間分布特性，再結合車輛出行比例、滿載率各類車輛的運量、轉換係數等因子將貨運量OD錶轉換成物流園區與各OD點間的交通分布[6]。與交通影響分析不同的是，該模型將OD量作為能分配到路網上交通量的上限值而非實際值，並按照Wardrop第一原理用戶均衡原理，逐漸為路段分配流量。若某路段上的綜合交通量達到上限值路段最低服務水平時的交通量，則停止交通分配，此時分配到路網的OD量之和即為物流園區的最大交通量。因為經過該路段的某條路徑必定是某OD對的最短路徑，若再繼續分配，則必選擇該最短路徑，使該路段的交通量超過上限值。若直到所有OD量都分配到路網上時，所有路段交通量都沒超過上限值，表明物流園區不會對周邊交通環境產生嚴重影響，則物流園區的最大交通量即為所有OD量之和。
在此模型中，假設物流園區建成運營之前和之後的路網高峰小時重疊。在實際運用中，如果物流園區建成運營之後的路網高峰小時發生變化，則須研究路網交通變化規律，確定新的高峰小時。
1.2 變量說明
1.3 模型建立
物流園區交通量的最優化模型可描述如下：
式(1)為目標函數，表示物流園區的交通產生量、吸引量之和最大化;式(2)和式(3)表示各路段的綜合交通量不能超過路段交通量上限值;式(4)和式(5)表示OD對r，s間第k條路徑上的廣義阻抗費用，α和β為常數;式(6)和式(7)為用戶均衡原理的數學表達式;式(8)表示OD對r，s間實際的項目交通量應不超過項目交通量需求;式(9)表示路徑流量的非負約束。
1.4 基於改進遺傳算法的模型求解
傳統遺傳算法在應用中存在很多局限性，如過早收斂、接近最優解時收斂較慢。因此，本文對算法做了一些改進，採用改進的遺傳算法求解上一節建立的最優化模型，算法具體步驟如下：
1)利用罰函數法將模型轉化為無約束的最優化模型：
2 物流園區規模的確定
物流園區規模定位是物流園區規劃的一個重要內容，但由於影響規模定位的因素很多，目前還沒有一套成熟的標準和方法。一種普遍採用的方法是，先將貨運量轉化為物流需求，再利用經驗公式計算得出物流園區的規模。因此，先根據車輛出行比例、滿載率各類車輛運量、轉換係數等因子，將上一節求出的物流園區最大交通量轉化為貨運量[10]，從而得到物流園區在周邊交通環境制約情況下的最大物流量，最後得出物流園區的規模。
在求得物流園區與各小區間的允許項目交通量後，根據各類車輛出行比例、轉換係數，可計算出物流園區與各小區間各類車輛的出行數。
物流園區的每日處理的貨運總量：
其中，P為高峰時貨運量占全天貨運量的比例。物流園區規模的計算公式：
其中：S為物流園區規模(單位：公頃);γ為物流園區周轉係數，由物流園區的類型決定;ε為物流園區單位生產能力用地參數(單位：公頃/萬噸)，表示每日處理一噸貨物需要物流園區的面積;λ為物流園區作業場面積占總面積的比重。
3 案例分析
圖1是某市規劃的一個物流園區的區位圖，該園區將於2015年建成，其貨物流向主要有6個，為圖中標記的第1～6個小區。經預測，目標年各方向的高峰小時貨運量需求如表1所示，目標年各條路段的高峰小時背景交通量和負荷度如圖1所示。
通過建立模型並計算得出目標年各條路段的高峰小時綜合交通量和負荷度，如圖2所示。從圖2可以看出，有3條路段的負荷度已經達到了0.75(用黑色五角星標記)，為路段允許的最大負荷度。此時，實際的高峰小時項目交通量已經達到最大值。由式(13)和(14)求得物流園區與各方向之間的實際貨運量，如表2所示。
由式(15)和(16)求得物流園區每日處理的貨運量為Q=3 042t，物流園區規模為S=215.28(ha)。
4 結束語
物流園區不是一個孤立的系統，其發展必須與所處的交通系統相適應。因此，確定合理的物流園區規模時必須考慮周邊道路流量變化情況。本文在利用傳統的經驗公式計算物流園區規模的方法基礎上，以交通分配的用戶均衡為原則，建立了物流園區交通量的最優化模型，並結合交通影響分析，保證了路段流量在上限值範圍內。改進的遺傳算法克服了傳統算法的一些不足，提高了運算效率和準確度。算例表明本文的思路和方法對物流園區受周邊交通環境制約時的規模定位研究是可行、有效的。
參考文獻：
[1] 夏純歡. 城市物流園區合理規模與布局選址研究[D]. 成都：西南交通大學(碩士論文)，2008：16-33.
[2] 程世東，劉小明. 時空消耗法求解物流園區規模[J]. 公路交通科技，2005(8)：142-144.
[3] 李玉民，李旭宏，毛海軍，等. 物流園區規劃建設規模確定方法[J]. 交通運輸工程學報，2004，4(2)：76-79.
[4] Eiichi Taniguchi， Michihiko Noritake， Tadashi Yamada， et al. Optimal size and location planning of public logistics terminals[J]. Transportation Research Part E， 1999，35(3)：207-222.
[5] 建設項目交通影響評價課題組. 建設項目交通影響評價[M]. 北京：中國建築工業出版社，2007.
[6] 彭馳. 物流園區交通影響分析研究[D]. 長沙：長沙理工大學(碩士論文)，2007：17-20.
[7] 楊平，鄭金華. 遺傳選擇運算元的比較與研究[J]. 計算機工程與應用，2007，43(15)：59-62.
[8] 馮冬青，王非，馬雁. 一種擴大交叉規模的自適應遺傳算法[J]. 計算機工程與應用，2008，44(9)：73-75.
[9] 葉甲秋，樓佩煌. 改進的自適應遺傳算法及其在系統參數辨識中的應用[J]. 電工電氣，2010(3)：29-32.
[10] 馬玉紅. 物流園區交通影響分析方法研究[D]. 長春：吉林大學(碩士論文)，2008：18-20.
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