运输网络模型

3.3综合交通运输网络运输模型研究介绍
1.多方式多货种综合运输超级网络模型 主要研究思路：将生产力布局，空间 经济与交通运输系统相综合；构造一个面 向区域经济和交通运输协调的多方式、多 货种综合运输网络理论和模型。
基本方法：超级网络模型；变分不等式建模。
交通网络均衡模型 超级网络理论
空间价格均衡模型
B.多运输方式的综合网络优化模型 设：可供选择的运输方式有 k(k =1, 2 , 3 ,⋯K)种， 有 个供应地 m ，其供应量为 Ai (i = 1,2,⋯, m)
ai (i = 1,2,⋯, m) ;有 n个需求地 Bj ( j = 1,2,⋯, n) ，其需
求量为 bj ( j = 1,2,⋯, n)；若选择第 k 种运输方式从 Ai
西安理工大学的胡海波对中国铁路网拓 扑结构进行了全方位研究，得到中国铁路网 的累积度分布、车次数的累积概率分布、站 点数的累积概率分布，以及铁路网的集聚系 数、路径长度等重要参数，发现中国铁路网 具有小世界特性。
国外学者对交通网的拓扑结构研究 Latora和Marchiori(2002)对波士顿地铁 的网络特性进行了初步研究；Sen(2002)等研 究了印度铁路网络的Small—world特性； Jiang和Claramunt(2004)对城市街道网络进 行了研究，以实例说明了此网络具有Small— world特性。Amaral(2000)等学者研究了航空 网络的拓扑结构 。 交通网具有小世界特性。
交通运输网络中的节点和线段（线路） 线段，线路 交通运输物理网中的线段，指任何两 个节点之间连线的交通运输基础设施；线 路则指交通运输设施规划设计的起终枢纽 之间连线。
综合交通运输网络定义 综合交通运输网络是指由多种交通运输 方式组成结构合理、相互联结、转换方便、 运营协调、与国民经济空间布局相适应，并 促进经济发展的高效率、高效益的交通运输 体系。
物理指线和点的全部设施 ； 业务是指在物理网的基础上组织客、 货运输的运行； 性质：物理层有一定的自然垄断性和社会公 共性，可以由政府指定企业来运行； 业务层则引入竞争，充分发挥市场机 制作用，以提高效率，提供物美价廉 的运输产品。
交通运输网络中的节点和线段（线路） 节点 交通运输流时空状态发生改变的交通运 输设施。小到道路交叉口，大到国际航空枢 纽，国际航运枢纽港等。包括铁路公路的站、 场，机场，港口等基础物理设施，都称为交 通运输物理网络的节点。
综合运输超级网络模型包括： （1）单方式单货种区域运输网络模型； （2）多方式单货种区域运输网络模型： A.产销平衡且空间价格给定条件下的 运输问题； B.产销平衡且空间价格待定条件下的 运输问题；
（3）多方式运输网络均衡模型： A.考虑广义费用的多货种多方式运输网 络均衡模型； B.基于供应链框架的多货种多方式运输 网络均衡模型。
5）设备平均利用率 Ti z3i = T
3.综合交通运输网络旅客运输结构规划与配置模 型 设旅客可按社会经济特性分为 m类，可供 选择的运输方式共有n 种，为了表示出行者的 交通方式选择行为，引用效用函数 U (UtilityFunction)。假设第 i 种交通方式，其出行者的 效用与服务属性之间具有线性关系，其函数表 达式如下：
2.交通运输综合网络货物运输结构合理配置理 论模型
（1）多运输方式的综合交通运输网络运输问题模型 A.单一运输方式问题模型 设：有 m 个供应地 Ai (i = 1,2,⋯, m) ，其供应量 为 ai (i = 1,2,⋯, m)；有 n个需求地 Bj ( j = 1,， , n) 2,⋯ 其需求量为 bj ( j = 1,2,⋯, n) ；从 Ai 到 Bj 的单位运价 （或运距）为 cij (i = 1,2,⋯, m; j = 1,2,⋯, n) ，运量为 xij (i = 1,2,⋯, m; j = 1,2,⋯, n) ，则：求使总运费 z （或运距）最小的运输模型。
综合交通运输网络构成
综合交通运输体系的构成
3.研究现状
3.1交通运输网络结构研究现状 1、交通网络拓扑关系
拓扑关系表示了网络中各个元素之间的关 联关系，是交通网络分析的基础。 交通网络拓扑关系：主要是指交通网络的 连通性和方向性描述。方向性是考虑是否用 有向图来表示路网的问题；连通性是指如何 表达线路以及节点间的连接关系。 。
广义费用 多方式多货种区域 运输网络均衡模型 变分不等式
供应链网络均衡模型 非线性规划
超级网络概念：在节点与线段对应实体的基 础网络上，通过添加虚拟节点和虚拟线段， 使得抽象的决策行为具体化为网络元素，或 通过添加无实际含义的虚拟节点与虚拟线段 使得复杂问题的处理简单化，将不具有网络 拓扑结构的问题转化为一般网络问题。 基础网络与所添加的虚拟节点、虚拟路 段构成的网络称为超级网络。
在进行交通运输规划时，必须根据上述 两方面分析来规划各种运输方式的发展和分 工，进行基础设施建设，形成一个合理的确 保各种运输方式协调发展的综合运输体系。 但是综合运输发展并不尽合理，各运输 方式优势并未得到充分发展，运输业整体协 同效果不理想。
2.交通运输网络概念
网络： 节点和线段的集合 G={N，V} G— G—运输网络，N—节点集合，V—边 N— V— （线段）集合 交通运输网络： 交通运输物理网+交通运输业务网
（3）综合交通运输网络结构的成长效应 综合交通运输网络结构是不断地从低级 形态向高级形态转变的，即为综合交通运输 网络结构的成长效应。
3.2综合交通运输网络评价研究介绍
主要研究思路 主 要 评 价 指 标 设 计 评 价 指 标 计 算 与 分 析 客运 综 合 交 通 运 输 网 络 指 标 体 系
丁以中等人认为交通运输网络评价主要 包括技术评价、经济评价、社会评价和综合 评价。其中网络覆盖形态是技术评价中的重 要指标之一。 交通运输网络的分布特征至关重要，路 网密度指标往往遗漏了重要的网络特征信息。 在对运输网络的评价中，网络覆盖形态这一 指标十分重要。建立基于分形理论的网络覆 盖形态评价模型。
按照网络拓扑结构特征划分，我们经常接触到的实 际网络有完全规则网络(Completely Regular Networks)、完全随机网络(Completely Random Networks)、小世界网络(Small—world Networks)和 无标度网络(Scale—free Networks)。
2、综合交通运输网络结构的三个效应 （1）综合交通运输网络结构的聚合效应 各种交通运输方式分工协作、有机结合、 连接贯通、布局合理，发挥其技术经济优势， 运输效率才能实现最大化，综合交通运输网 络需要达到一定的规模，即为其结构的聚合 效应。
（2）综合交通运输网络结构的弹性效应 运输供给结构能否适应，或在多大程度上 适应运输需求结构的变动，直接关系到综合交 通运输网络结构效率的高低，此时需要分析运 输供给结构就运输需求结构变动的适应能力对 综合交通运输网络结构效率的影响。
分形是法国数学家Benoit B.M andelnbrot在70年代提出的概念，它在定量 描述海岸线、山脉的形状、河流及人体血管 的分布形态等方面有着崭新的应用前景。 广义地，把在形态、功能、信息等方面 具有自相似性的研究对象统称为分形，把研 究分形的性质及其应用的科学称为分形理论。
不同运输方式组成的交通运输网络在技 术经济特性方面存在较大差异，在指标的选 取和数据的搜集整理方面缺乏综合性，一些 指标的定量化存在较大困难。 总之，综合交通运输网络评价体系的构 建仍处于探索之中，缺乏深入的研究。综合 交通运输网络的评价指标体系建设的理论还 有待于进一步完善和发展。
公路 航空 货运
铁路 水路
进行综合交通运输网络评价应考虑其特性 综合交通运输网络既具有网络自身的一 般特性，又具有交通运输网络的系统特性。 其特点包括交通运输网络的外部性、交通运 输网络的规模经济效应和交通运输网络相容 性。
构建综合交通运输网络评价指标体系的原则： 1、适应性原则。 2、协调性原则。 3、效益最大化原则。 4、综合交通运输网络的布局要与区域规划相 结合。
2 , ⋯ , K ; i = 1, 2, ⋯ , m; j = 1, 2, ⋯, n) ，求使总运费
k 到 B 的单位运价（运距）为cij (k = 1 , 2 , ⋯, K ; i = 1, 2, ⋯, m; j = 1 j
z最小的
运输模型。
（2）多运输方式多目标的综合交通运输网络运输 问题模型 目标函数： 其中: z1 ——总运输费用，包括直接运输费用 z11、缺货 损失费用 z12、库存费用 z13，即 z1 = z11 + z12 + z13 ； z2 ——剩余货物周转量； z3 ——设备平均利用率。
Z = m z1 + z2 + z3 ) in(
各子目标函数分述如下： 1）直接运输费用
T T p p z11 = ∑∑∑ ∑Cijk ∑Xijk (t) + dijk ∑Yijk (t) i =1 j k∈Ki p∈P t =0 t =0 I m m
2）卸货损失费用
z12 = ∑∑q jp− ∑(bjp (t) − Qjp (t))
运 输 方 式 评 价 指 标
舒适性
Hale Waihona Puke 收入利润率（ 收入利润率（客、货） 资产利润率（ 资产利润率（客、货） 经济性 运价成本比（ 运价成本比（客、货） *单位成本（客、货） 单位成本（ 单位成本 社会效益 资源占用 环境影响
综合交通运输网络评价指标体系的主要 指标有运网连通度，运网可达性，运网适应 性，运网能力适应度，路网密度和负荷均衡 性。但是对完整评价体系的建立以及这些指 标的量化还在理论探索阶段。
西南交通大学交通运输学院
题目名称:综合交通运输网络相关问题研究 姓 名:周青峰 专 业:交通运输 指导老师:刘澜教授
1.研究背景
现代化综合运输体系是由5种运输方式组成的， 即：铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输和 管道运输。 运输市场上各种运输方式之间不可避免地进行 激烈的竞争：一方面各种运输方式均拥有自己固有 的技术经济特征和相应的竞争优势；另一方面运输 市场上需求本身的多样性。这两方面为各种运输方 式在社会经济发展过程中营造了它们各自的生存和 发展空间。