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交通基础/路线选择/解决方案2

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TProblem
问题
问题

根据附带地图,马西镇 - 河镇走廊由 3 座桥梁连接。连接马西镇和城市镇的直线路线上的河桥坍塌,剩下两个选择,经驴镇和直行。假设 5 个链接路线上的行程时间函数 Cij(以分钟为单位)、Qij(以车辆/小时为单位)如下所示。

马西镇 - 河镇 Cmr = 5 + Qmr/1000

马西镇 - 城市镇(坍塌前)Cmc = 5 + Qmc/1000

马西镇 - 城市镇(坍塌后)Cmr = ∞

城市镇 - 河镇 Ccr = 1 + Qcr/500

马西镇 - 驴镇 Cmd = 7 + Qmd/500

驴镇 - 河镇 Cdr = 9 + Qdr/1000

还假设有 10000 辆车/小时想要完成这段旅程。如果旅行者按照沃德罗普用户均衡原则行事。

A) 坍塌前,每条路线使用了多少车辆?

B) 坍塌后,每条路线使用了多少车辆?

C) 坍塌后,政府官员希望减少系统中的低效率,需要在路线之间转移多少车辆?在这种情况下,“无政府状态的代价”是多少?

Example
示例
解决方案

A) 坍塌前,每条路线使用了多少车辆?

路线 A(马西镇-河镇)= Ca = 5 + Qa/1000

路线 B(马西镇-城市镇-河镇)= Cb = 5 + Qb/1000 + 1 + Qb/500 = 6 + 3Qb/1000

路线 C(马西镇-驴镇-河镇)= Cc = 7 + Qc/500 + 9 + Qc/1000 = 16 + 3Qc/1000

在均衡状态下,所有三条使用路线上的行程时间将相同:Ca = Cb = Cc

我们还知道 Qa + Qb + Qc = 10000

求解上述方程组将得到以下结果

Qa = 8467;Qb = 2267;Qc = −867

我们知道流量不能为负。通过查看行程时间方程,我们可以看到一个模式。

即使流量为 0 辆车,路线 C 的行程时间(16 分钟)也高于 A 或 B。这表明车辆将选择路线 A 或 B,我们可以忽略路线 C。

求解以下方程

路线 A(马西镇-河镇)= Ca = 5 + Qa /1000

路线 B(马西镇-城市镇-河镇)= Cb = 6 + 3Qb /1000

Ca = Cb

Qa + Qb = 10000

我们可以得到以下值

Qa = 7750; Qb = 2250; Qc = 0

B) 坍塌后,每条路线使用了多少车辆?

现在我们只有两条路线,路线 A 和 C,因为路线 B 不再可行。我们可以求解以下方程

路线 A(马西镇-河镇)= Ca = 5 + Qa /1000

路线 C(马西镇-驴镇-河镇)= Cc = 16 + 3Qc /1000

Ca = Cc

Qa+ Qc= 10000

但是我们从上面的表格中知道,即使使用该路线的车辆为零,路线 C 在行程时间方面也会更昂贵。因此,我们可以假设路线 A 是唯一的选择,并将所有 10,000 辆车分配给路线 A。

如果我们使用上述方程组实际求解问题,你将得到以下结果

Qa = 10250; Qc = -250

这再次表明路线 C 不是一个选择,因为流量不能为负。

C) 坍塌后,政府官员希望减少系统中的低效率,需要在路线之间转移多少车辆?在这种情况下,“无政府状态的代价”是多少?

用户均衡

TotalDelayUE =(15)(10,000)=150,000

系统最优

TotalDelaySO =(Qa)(5+Qa/1000)+(Qc)(16+3Qc/1000)

使用 Qa + Qc = 10,000

TotalDelaySO =(Qa2)/250−71Qa+460000

最小化总延误 ∂((Qa2)/250 − 71Qa + 460000)/∂Qa = 0

Qa/125−7 → Qa = 8875 Qc = 1125 Ca = 13,875 Cc = 19,375

TotalDelaySO =144938

无政府状态的代价 = 150,000/144,938 = 1.035

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