初期通勤型自行車道規劃模式暨求解演算法之研究

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王領(Ling Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

初期通勤型自行車道規劃模式暨求解演算法之研究
(The optimal model and Solution Algorithm for Commuter type Bicycle Lane Initial Network Planning)

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摘要(中)

近年來，由於台灣都市的人口密集、交通機能多元且集中等所衍生出短途、多目的旅次型態。受世界性環保議題與樂活概念之影響，各國政府與民間團體開始積極地鼓勵民眾加入節能減碳的行列，除了使用大眾運輸工具外，亦提倡使用自行車等綠色運具，以改善因汽機車使用造成之廢棄排放量與污染問題。遺憾的是，各縣市政府雖大力推行自行車作為通學、通勤之運具，對於自行車道路網建置卻無一完善、安全且連續性之自行車道路網，以致於自行車之使用率不如預期。
本研究以初期通勤型自行車道規劃者之立場，考量實際營運時需求量固定，整合各區域之旅行時間、安全性等相關額外限制，發展一具方向性之自行車道網路模式，用以協助政府與決策者有效地規劃初期通勤型自行車道路網。在模式求解部分，為有效求解實務之大型問題，本研究針對此模式以C++ 程式語言結合CPLEX發展一拉氏鬆弛演算法進行求解。為評估模式及演算法之績效，本研究參考台北市實務資料，隨機產生若干不同模式之測試範例，進行模式及啟發式解法的測試與方案分析，測試結果良好，最後提出本研究之結論與建議。

摘要(英)

Taiwan’’s high population density and busy traffic in urban areas result in the needs of transportation for short-distances or with multi-purposes. To improve the problem of air pollution, the government recommends people choose energy-saving ways of transportations, such as bicycles and public transportations. However, for many bikers and commuters, the construction of safe, continual and connected urban bicycle lane networks are still not yet finished, leading to overestimated utilizations.
This research aims at helping the government with the commuters’ bicycle lane network planning in the first phase, and offering a model designed for people’s safety, integrating the connection to different places, and saving their time.To efficiently solve large-scale problems occurring in real world, we develop a solution algorithm for each model, based on Lagrangian relaxation methods. As for the matching framework and solution algorithm in practice, we perform a case based on the operating date from Taipei city department of transportation study. A computerized random generator is designed to generate different problem instances used for testing. The results show the model could be useful. Finally, conclusions and suggestions are given.

關鍵字(中)

★ 網路設計
★ 自行車道
★ 通勤
★ 拉氏鬆弛法
★ 多重貨物網路流動

關鍵字(英)

★ commuters
★ Lagrangian relaxation.
★ network design
★ bicycle lane
★ multiple commodity network flow problem

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的與範圍 2
1.3研究方法與流程 2
第二章文獻回顧 5
2.1自行車道之定義 5
2.1.1國內自行車道之定義 5
2.1.2國外自行車道之定義 10
2.2自行車道現況概述 12
2.2.1國內自行車道現況 12
2.2.2國外自行車道現況 13
2.3 自行車相關文獻 14
2.3.1國內自行車相關文獻 14
2.3.2國外自行車相關文獻 15
2.4運輸網路設計文獻 16
2.4.1陸運方面 16
2.4.2海運方面 17
2.4.3空運方面 18
2.5分解式演算法的相關文獻 18
2.5.1次梯度價格導向分解式演算法 19
2.5.2次梯度資源導向分解式演算法 19
2.6 文獻評析 20
第三章模式構建 22
3.1模式基本假設或給定資訊 22
3.2自行車道規劃模式 23
3.2.1自行車道網路 23
3.2.2自行車人流網路 25
3.2.3模式符號說明 27
3.2.4數學定式 28
3.3小結 29
第四章求解演算法設計 30
4.1演算法一LR(F1) 32
4.1.1目標值下限 32
4.2演算法二LR(F2) 34
4.2.1目標值下限 34
4.3 LR(F1)與LR(F2)演算法目標值上限 36
4.4 收斂機制及求解步驟 38
4.5 小結 38
第五章範例測試 39
5.1 輸入資料 39
5.1.1車道規劃資料 39
5.1.2通勤需求旅次資料 41
5.2 模式發展 42
5.2.1問題規模 42
5.2.2模式輸入資料 42
5.3 電腦演算環境及設定 43
5.3.1電腦演算環境 43
5.3.2相關程式設定 43
5.3.3模式輸出資料 44
5.4 模式特性分析 45
5.4.1 CPLEX模式求解分析 45
5.4.2 敏感度/方案分析 48
5.4.2.1旅行時間上限之敏感度分析 48
5.4.2.2危險性上限之敏感度分析 52
5.4.2.3各車道容量上限之敏感度分析 56
5.4.2.4各車道建置成本之敏感度分析 60
5.4.2.5系統服務人數及建置車道數方案分析 64
5.5 演算法測試分析 65
5.5.1 LR(F1)演算法對偶間距比較 65
5.5.2 LR(F2)演算法兩下限鬆弛方式比較 66
5.5.3 CPLEX與演算法比較分析 68
5.5.4 演算法求解績效分析 73
5.6小結 75
第六章結論與建議 76
6.1結論 76
6.2建議 77
6.3貢獻 78
參考文獻 79
附錄 84
附錄一 CPLEX Callable Library Code 84
附錄二範例測試之輸入資料 85

參考文獻

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指導教授

顏上堯(Shang-yao Yan)

審核日期

2012-8-22

推文