有容量限制的网络均衡理论研究

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本文首先对有容量限制的四种广义交通均衡进行比较,得到这些广义交通均衡之间的相互关系。在仅有路径上的容量限制时,除了广义Wardrop均衡(GWE)外的几种均衡是等价的,并且是GWE的子集;在仅有路段上的容量限制时,GWE与有容量限制的用户均衡(CUE)互不包含但有交集,“最好”的均衡就在此交集之中。经常用到的有路径容量约束的变分不等式(VI-PC)、有路段容量约束的变分不等式(VI-AC)的解是这些定义中“最好”的均衡,它们不仅模型简洁而且效率损失(POA)与容量限制无关。一般而言,GWE的POA可能无界。在前一章对各种广义交通均衡定义分析的基础上,第三章中研究了在一般形式的容量限制9(x)≤0下,有限多类别的交通网络中广义Wardrop均衡(MGWE)的定义以及均衡解的稳定性(最低广义交通均衡费用对应的路径集合的唯一性及广义交通均衡下通行费用的唯一性);给出有限多类别交通网络中的Wardrop型原理。在有限多类别的交通网络中,容量限制g(x)≤0下研究了另外一种广义交通均衡—扩展Wardrop均衡(MEWE)。MEWE定义中的A(v)可以看作是一种收费,因此从另一个角度来看,这部分内容是收费的存在性研究。本章最后,对无限多类别的交通网络,研究了相应的扩展Wardrop均衡(IMEWE)的定义及性质。容量限制函数取作g(x)=x-xs(其中的xs是一个系统最优解)时,Slater条件不成立,这个约束实质上是∫0αmaxx(α)dα=xs。这种约束也不满足第三章要求的条件Ωυ(α)∩intDυ(α)≠(?)。这种约束下的无限多类别的交通网络均衡问题可以转化为一类有容量约束的无穷维线性规划(ILPP)。第四章中研究这类无穷维线性规划的求解。针对两种情况(一个起点-终点(OD)对,多个OD对)构造出ILPP的可行解,并借助于网络的性质证明构造出来的解是问题的最优解。在2009年,Marcotte和Zhu证明了无限多类别的网络均衡问题中最优收费的存在性。本章利用构造的无穷维线性规划的最优解,分析有效收费的性质。此外,对于更一般的网络均衡问题—各个OD对间时间价值参数VOT分布不同时的问题也给出解的形式。对于一个无限多类别的网络均衡问题,相应于辅助问题(某个有隐含变量的线性规划)容量约束的乘子向量可以作为一种有效收费。为了计算这个线性规划的乘子向量,将其转化为计算相应(广义)Lagrangian函数的鞍点。这个含形式变量的线性规划中,可行集合不能够显式表达。但如果用实际变量来代替,会带来新的困难:实际变量是无穷维变量。作者首先得到,由Uzawa算法得到的非精确解序列中存在子序列收敛到原问题Lagrangian函数的鞍点。通过对含实际变量的广义Lagrangian函数进行离散化,证明在相应的Uzawa算法中存在非精确的解序列。从而可以得到某鞍点的近似值,同时也得到了有效收费的近似值。
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