数学建模路线规划问题篇1
关键词：公路网；布局优化；双层规划模型；模拟退火算法
0引言
公路网络路线布局优化是对公路网的平面轮廓设计，是指在对公路网现状进行调查分析、对公路网所在区域的社会经济及交通需求进行预测之后，以一定的优化目标和约束条件为依据，采用适当的方法选择规划线路将选定的控制结点连接起来，形成未来公路网平面布局方案的过程。以往在进行路线布局优化时，多建立单目标优化模型来确定优化方案。随着我国社会经济和公路交通运输的迅猛发展，人们对公路网规划和建设的要求越来越高，公路建设在缓解交通压力、满通需求的同时，越来越追求出行的快捷、行车的舒适、安全、快速和节能。从这个意义上来说，公路网络路线布局优化的目标需要增加，单目标优化模型有待扩展为多目标优化模型。与单目标优化模型相比，多目标优化模型能够更加客观和全面地反映路网规划者和路网使用者的要求和意图，对国内外公路网络路线布局优化研究现状的分析也证明了这一点。因此，建立公路网络路线布局多目标优化模型是必要的。基于此，本文拟在分析公路网络的功能及特点的基础上，研究适合省、市级公路网络的路线布局优化目标，并建立相应的多目标布局优化模型。
1双层规划模型的建立
对于省、市级公路网络，布局的重点应是在分析交通量在结点之间的路线上的分配的基础上，追求整个网络系统的最佳运营效果，并以此为依据进行布局。因而此时布局应是微观层面上的，而不能仅仅停留在宏观层面。
与部级公路网络相比，省、市级公路网络中待研究的各路线的功能和技术等级相对要复杂，路网等级结构以及各路线的等级配置对整个路网的路线布局方案具有重要影响。因此，对省、市级公路网络进行路线优化布局时，必须同时考虑路线的技术等级和空间布设问题。布局的主要任务是确定尚未连通的各结点之间是否连通、连通后的技术等级，以及目前已经连通的各结点之间的路线是否改造、改造后的等级。这样，布局的内容包括两方面：确定新线路是否布设和现有线路是否改造以及布设和改造后的等级。
1.1连续变量离散化
国外在进行公路网络路线布局优化时，新线路的增设(DnDp)和现有线路的改造(CnDp)是分别单独分析和研究的，即不考虑二者之间的相互联系和影响。国内在进行网络路线布局时，也多只进行新线路增设问题的研究，没有或很少考虑现有线路的局部改造对网络路线布局的影响。实际上，正如前面所述，对于省、市级公路网络，其路线布局问题既包括现有线路的改造，也包括新线路的布设。布局优化是在现有路网的基础上进行的，现有道路的改造将对新线路是否布设、其位置、规模等产生重要影响，因而在布局优化时，必须同时考虑现有线路的改造和新线路的布设。这样，省、市级公路网络的路线布局优化问题即成为混合网络设计问题(mnDp)。混合网络设计问题由于在建模及求解算法上的复杂性和困难性而几乎无人问津。因而目前还没有看到对这类问题的研究。
为了便于建模和降低解决问题的复杂性和难度，本文将混合网络设计问题(mnDp)中的连续性网络设计问题(CnDp)转化为离散性网络设计问题(DnDp)，方法是将CnDp中的连续变量转化为离散变量。这样，整个问题就成为只含有离散变量的离散性网络设计问题(DnDp)。
1.2优化目标
省、市级公路网络的路线布局要从微观分析入手，可以分别从网络用户和网络规划者的角度出发，研究确定布局的优化目标。从用户的角度考虑，应使单个用户的出行费用(时间)最少；从规划者的角度考虑，应使整个网络系统的出行总费用(时间)最少，同时应追求网络的建设效益(包括社会效益和经济效益)最大，除此之外，还应使尽量多的路网结点保持连通。由于建设效益与网络系统的出行总费用(时间)二者具有相关性，出行时间的减少意味着建设效益的增加，建设效益的降低则对应着出行时间的增加。因此可从中选择一项进行优化分析。鉴于建设效益很难定量分析和计算，本文选择网络系统的出行总费用为优化的一个目标。这样，确定优化目标为：单个用户的出行时间最少、网络系统的出行总费用(时间)最少、网络的连结度最大。
1.3双层规划的引入
由于实际的规划、决策问题都是庞大而异常复杂的系统，涉及到各种各样的影响因素，关系着各个部门、单位和个人的利益，因此所采用的决策方法应该是多层次的系统决策方法，而非单一层次的决策方法。一般而言，决策机构都是一个分级或分层次的管理机构，在总体目标一致的前提条件下，各级都有其各自独立或相互矛盾的目标。因此，在做出科学而系统的最终决策之前，需要综合考虑彼此之间存在相互作用的、有其各自目标的各个层次上的部门、机构和个人的意见，力求最终的决策能使整个系统达到最优的目的。
与多层次系统决策相对应的数学方法是多层规划。在多层规划中，以优化自己的目标函数为目的的决策者是在高层决策者事先确定决策变量值之后，对自己能控制的决策变量进行优化，以达到最优目的的。双层规划是多层规划的一种特例。在双层规划问题中只有两个层次，两种决策者。由于交通投资决策过程涉及到政府部门和公众的相互作用或者他们之间的联合决策行为，是一个典型的双层决策问题，因此双层规划模型成为描述交通投资决策过程的理想工具。
双层规划方法与传统的单层规划方法相比具有明显的优势，具体表现在[1]：①可以同时分析决策过程中两个不同的、相互矛盾的目标。②双层规划的多价值准则的决策方法更接近实际情况。③可以明确表示政府和公众的相互作用。
公路网络路线布局优化问题涉及到两种具有明显不同目标函数的决策者即网络用户和网络规划者。因此，本文采用双层规划模型来描述省、市级公路网络的路线布局优化问题，其中下层问题为：从用户的角度考虑，使网络上的用户出行行为符合用户最优准则；上层问题为：从系统的角度(即从上层决策者的角度)考虑，在满足投资等约束的条件下，使整个网络系统的总行程时间(阻抗)最小，同时使网络的连结度达到最大。
1.4随机用户平衡模型
省、市级公路网络的路线布局优化的双层规划模型中，下层模型的实质是路网的平衡配流。平衡配流模型可以分为从用户角度出发进行的用户平衡配流模型和从路网系统的角度出发进行的系统平衡配流模型两大类。其中用户平衡配流模型又可分为确定性用户平衡配流模型(DUe)和随机用户平衡配流模型(SUe)。根据模型的特点，本文选择SUe模型作为公路网络路线布局双层规划模型的下层优化模型。模型形式为：
1.5双层规划模型形式
由上述可以建立公路网络路线布局的双层规划模型为：
上层优化模型：(路网系统的总时间最少，路网连结度最大)
2模型求解算法
上述双层规划模型属于多目标优化模型，由于多目标优化问题一般不存在使所有目标同时达到最优值的最优解，尤其当各目标处于冲突状态时。这时，一般使用有效解的概念，表示在不牺牲其他目标函数的前提下，不可能再改进任何一个目标函数，这个解即是问题的优化解。众所周知，对单目标优化问题已经有很多成熟的解法，因此，人们在求解多目标优化问题时，一般都是将多目标优化问题转换为单目标优化问题进行求解。本文也采用同样的做法。
2.1目标函数的转化
采用乘除法可以将公路网络路线布局双层规划模型的上层模型的目标函数转化为：
2.2下层优化模型的求解
公路网络路线布局双层规划模型的求解过程是：首先求解下层优化模型，然后应用下层模型的优化结果求解上层优化模型，最终得到整个优化问题的最优解。在求解算法上，下层模型可以采用求解无约束极小化问题的最速下降法等方法求解，本文应用相继平均算法(mSa)来解SUe极小值问题。该算法目前应用较成熟且广泛，因此，有关算法的原理、迭代步骤等在此不再赘述。
2.3上层优化模型的求解-模拟退火算法的应用模拟退火算法(Simulatedannealing，以下简称Sa)是一种通用的随机搜索算法，有着更好的渐进行为[2]。该算法的思想最早由n.metoplis等人于1953年提出。该算法在20世纪80年代开始发展起来，并逐渐成为一种求解大规模组合优化问题的随机性算法[2]，它以优化问题求解过程与物理系统退火过程之间的相似性为基础，利用metropolis准则并适当地控制温度的下降过程实现模拟退火，从而达到求解全局优化解的目的。该算法已被广泛用于解决大规模组合优化问题[2]，如调度和排序问题等[3-4]。
(1)算法描述
在搜索策略上，模拟退火算法与传统的随机搜索算法不同，它引入了物理系统退火过程的自然机理，在迭代过程中不仅接受使目标函数值变“好”的试探点，而且还能够以一定的概率接受使目标函数值变“差”的试探点，接受概率随温度的下降逐渐减小。模拟退火算法的这种搜索策略有利于避免搜索过程因陷入局部最优而无法自拔的弊端，提高了得到全局最优解的可靠性。
设组合优化问题的一个解i及其目标函数f(i)分别与固体的一个微观状态i及其能量ei等价，令随算法进程递减其值的控制参数t担当固体退火过程中的温度t的角色，则对于控制参数t的每一个取值，算法持续进行“产生新解―判断―接受/舍弃”的迭代过程就对应着固体在某一恒定温度下趋于热平衡的过程，也就是执行了一次metropolis算法。与metropolis算法从某一初始状态出发，通过计算系统的时间演化过程，求出系统最终达到的状态相似，模拟退火算法从某个初始解出发，经过大量解的变换后，可以求得给定控制参数值时组合优化问题的相对最优解。然后减小控制参数t的值，重复执行metropolis算法，就可以在控制参数t趋于零时，最终求得组合优化问题的整体最优解。由于固体退火必须“徐徐”降温，才能使固体在每一温度下都达到热平衡，最终趋于能量最小的基态，控制参数的值也必须缓慢衰减，才能确保模拟退火算法最终趋于组合优化问题的整体最优解[5]。
模拟退火算法用metropolis算法产生组合优化问题解的序列，并由与metropolis准则对应的转移概率pt确定是否接受从当前解i到新解j的转移。式中的表示控制参数。开始让t取较大的值(与固体的溶解温度相对应)，在进行足够多的转移后，缓慢减小t的值(与“徐徐”降温相对应)，如此重复，直至满足某个停止准则时算法终止。因此，模拟退火算法可视为递减控制参数值时metropolis算法的迭代。
(2)计算流程
模拟退火算法依据metropolis准则接受新解，因此除接受优化解外，还在一个限定范围内接受恶化解，这正是模拟退火算法与局部搜索算法的本质区别所在。开始时t值大，可能接受较差的恶化解；随着t值的减小，只能接受较好的恶化解；最后在t值趋于零值时，就不再接受任何恶化解了。这就使模拟退火算法既可以从局部最优的“陷阱”中跳出，更有可能求得组合优化问题的整体最优解，又不失简单性和通用性。因此，对绝大多数组合优化问题而言，模拟退火算法要优于局部搜索算法[6-7]。
(3)模拟退火算法求解公路网络路线布局优化问题的主要思路根据模拟退火算法的思想和原理，本文将其应用于公路网络路线布局优化问题的求解，采用Visualbasic6.0语言开发了模拟退火算法主程序及各模块。
应用模拟退火算法求解公路网络路线布局优化问题的主要思路是：首先将公路网络路线布局优化问题构造成离散性单目标组合优化问题；然后确定备选路线集，作为解空间，并设计新解的生成机制和目标函数计算流程。通过反复迭代，比较各新解的目标函数值，最终确定最优解。
3结语
公路网络的路线布局优化是公路网规划的一个重要内容。本文针对省、市级公路网布局的特点和要求，对传统的单目标优化模型进行了扩展，建立了适合省、市级公路网的路线布局双层规划模型，并将模拟退火算法应用于模型的求解，应用VisualBasic6.0语言开发了算法程序，该算法尤其适合求解大规模路网优化问题，解决了常规算法难以应用于大规模网络优化问题的局限性。
参考文献
[1]黄海军.城市交通网络平衡分析理论与实践[m].北京:人民交通出版社,1994
数学建模路线规划问题篇2
关键词：字典序目标规划供水管网灵敏度
abstract：thebasicmodelofthelexicographiclinearGoalprogrammingisappliedtocalculatingtheoptinaldecision-makingofthelargewaternetworksrebuliding&enlargingproject.amodelusedforcalculatingtheoptimaldecision-makingofthelargewaternetworksrebuliding&enlargingprojectisconstructed.thelexicographiclinearGoalprogrammingmutiplestagealgorithmisusedtocalculate.a
correlativecalculatingprogramisprogrammed.accordingtoitscalculatingcharacteristics，theprocedure
ofthelexicographiclinearGoalprogrammingsensitivityanalysisismadetoanalysetheconstructed
model.thecalculatingexampleindicatesthat，thetheoryandthemethodofthelexicographiclinearGoal
programmingisverysuitableforthecalculationoftheoptimaldecision—makingofthelargewaternetworksrebuliding&enlargingproject.theresultprovessatisfactory.theprogramsarepreciseandstable.theyhavescientificandpracticalguidingvaluetoproduction.
keywords：LexiGographicGoalprogrmmingwaternetworkssensitivity
1字典序线性目标规划基本模型[1][2]
1.1字典序线性目标规划方法的概念
字典序线性目标规划(LexicopraphicLinearGoalprogramming)简称LLGp是美国阿波罗计划工程师J.p伊格尼齐奥于1976年在研究目标规划法的基础上提出的一种用目标偏差量有序向量衡量多目标模型目标达成度的字典序最小方法。
1.2数学模型
LLGp方法的数学模型为：
求x（x1，x2，…，xn）
使Lexminα={g1(η，δ)，g2(η，δ)，…，gk(η，δ)} （1-1-1）
s.t∑nj=1=ci，jxj+ηi-δi=bi，i=1，2，…，m
（1-1-2）
x，η，δ≧0
（1-1-3）
其中：x—n维决策变量；η—负偏差变量；δ—正偏差变量；gk(η，δ)—为第K个优先级别中目标偏差变量的线性系数：α—寻求字典序极小化达成系数；ci，j—是对应于第i个目标或约束中第j个变量的系数；bi—为目标或约束分端常数：（1-1-1）为LLGp问题的目标；（1-1-2）为目标的约束条件，可以有硬约束和软约束；（1-1-3）为非负约束，即x、η与δ均为非负变量；k—为优先次序数。m—为全部目标和约束数。
1.3字典序线性目标规划模型的求解方法：
字典序线性目标规划模型最常用的求解方法是多阶段单纯形算法，它的目标行里有多个目标存在，进行单纯形迭代时，按确定的优先次序分层次的解决问题，它得到多个目标满足约束条件下的满意解。
2字典序线性目标规划模型灵敏度分析方法[3]
2.1灵敏度分析
灵敏度分析是考查模型结构中，某元素变化对问题解的影响。
2.2字典序线性目标规划灵敏度分析的三种方法：
(1)结构性离散变化：①重捧优先级②增加新变量⑧增加变目标；
(2)非结构性离散变化：有vh+毗k，yl+及h的离散变化：
(3)在一个区域连续取值的参数分析：即参数线性目标规划。
3大型供水管网改、扩建工程优化决策字典序线性目标规划计算模型
大型供水管网改、扩建工程优化决策问题的目标是多个的，既有总水量目标，又有各输送管道及转压站输送水量目标，还有控制费用目标，而且这些目标的重要程度是不同的：首先，须满足总水量目标，其次是控制费用及各输送输送管道及转压站输送水量目标，除满足上述目标外，还须满足在每种输送方式下各种输送管道及增压站的输送水量小于或等于该种输送方式下的输送水量。下述表明：大型供水管网改、扩建工程优化决策问题，实际上是个多目标规划问题，其约束和目标方程都是线性的，因而完全适合字典序线性目标规划法求解条件。
3.1已知条件：
(1)所考察的各类水量；S1，S2，……，Sp；
(2)每种输送方式费用单价：C11，C12，…，C1q1；…，…，…，…；
Cp1，Cp2，…，Cpqp；
(3)各条输送管道及各转压站的输送水量；a1，a2，……，ar
(4)所有改.扩建管道及转压站项目的控制费用：w
3.2待求变量：
(1)每类水量适宜的输送方式输送该类水量的量：
X11，X12，…，X1q1；…，…，…，…；xp1，xp2，…，xpqp；
(2)每种输送方式下换输管道和转压站所输送水量：
x111，x112，…，x11r11；…，…，…，…；xpqp1，xpqp2，…，xpqprpqp；
(3)各种输送方式下各种输送管道和转压站的输送水量：；
x11a1，x11a2，…，x11ar；…，…，…，…；xpqpa1，xpqpa2，…，xpqpar；
3.3计算模型：
3.3.1目标：
(1)每类水量各输送方式所输送水量之和与该类水量相等，即：
∑q1j1=1x1j1=S1；∑q2j2=1x2j2=S2；…；∑qpjp=1xpjp=Sp；
（3-1-1）
(2)输送各类水量各输送方式管道及转压站改、扩建费用之和等于总控制费用：
∑q1j1=1C1j1x1j1+∑q2j2=1C2j2x2j2+…∑qpjp=1Cpjpxpjp=w；
（3-1-2）
(3)输送各类水量同一种管道求转压站所输送水量应该等于该管道求转压站所输送的水量：
∑q1j1=1x1j1a1+∑q2j2=1x2j2a1+…∑qpjp=1xpjpa1；…；∑q1j1=1x1j1ar+∑q2j2=1x2j2ar+…∑qpjp=1xpjpar=ar
3.3.2约束条件：
(1)水量约束：
每种输送方式下换输管道和转压站所送水量小于等于该输送方式所输送的水量：
(2)非负约束：X≧0；
3.3.3优先级：一级为各类水量目标；二级为控制费用目标；三级为各管道和转压站输送水量日标；
4大型供水管网改、扩建工程优化决策字典序线性目标规划模型灵敏度分析
4.1某些问题的处理：
(1)考虑到四舍五入带来的影响，为方便编程计算，特作如下规定：凡本模型灵敏度分析中间值的绝对值小于或等于0.00001的元素值均设为0.0。
(2)为方便编程计算：在本模型灵敏度分析中，用1.0e+35代替+∞，-(1.0e+35)代替-∞。
4.2单元素变化及多元素参数分析：
均针对第t个方案，在保持目前最优基的条件下，求满足下列不等式：B-1(b+ubt*)≧0的u的
取值范围(因篇幅所限，公式推导及结果省略).
4.3离散变化的灵敏度分析：
从单元素变化及多元素参数分析所确定的各取一u值，计算Xtb*B-1(b+ubt*)及atk*=∑m+ns=1wk，s*Xtb，s*+∑mi=1ui，k*Xtb，i*
其中：t—单元素变化或多元素参数分析的第t个方案；Xtb，s*—问题变量中的负偏差变量值；Xtb，i*—问题变量中的正偏差变量值。
5大型供水管网改扩建工程优化决策字典序线性目标规划模型多阶段单纯形算法程序框图及灵敏度分析程序框图[4]
5.1多阶段单纯形算法程序框图
5.2灵敏度分析程序框图
6例计算和分析
6.1实例
1.武汉武昌地区“湖改江”工程，含东湖水厂“湖改江”和团山水厂“湖改江”，根据武昌地区供水规划，实现东湖水厂“湖改江”须补充水量12万吨／日，实现团山水厂“湖改江”须增加水量18万吨／日。
2.实现东湖水厂"湖改江"有以下六种可能输送方式：
序号前输转输改、扩建单位费用
(元／m3)1南湖北路转压站南湖北路Dn1200管6002关山路转压站南湖北路Dn1200管4503关山路转压站南湖南路Dn800管3004关山路转压站关山一路延长线Dnl000管3005南湖北路Dnl200管关山一路延长线Dn1000管4506湖边泵站南湖北路Dn1200600
(B)实现团山水厂“湖改江”有以下十种可能输送方式：
序号前输转输改、扩建单位费用
(元／m3)1三环路Dn400管三环路转压站6002三环路Dn400管天京路Dn300管6003三环路Dn400管三环路Dn100管9004南湖北路转压站鲁巷广场6005关山路转压站南湖南路3006关山路转压站关山路延长线Dn1000管3007关山路转压站民院路Dn400管6008关山路转压站天京路on300管9009湖边泵站环湖路Dn300管45010三环路转压站关山一路延长线Dn1000管300
3.根据管网水力计算，各转压站及管道增输水量(万吨)情况如下：
南湖北路转压站：12；南湖北路Dnl200管：12；湖边泵站：3；三环路转压站：6；南湖南路Dn800管；4.5；关山路转压站；7；关山一路延长线Dnl000管；7：环湖路Dn300；0.5；天泉路Dn300：0.5；民院路Dn400管：0.5；三环路Dn400管：3；鲁巷广场Dn800管：4。
4.根据控制费用：实现武昌地区"湖改江"管网及转压站改、扩建控制费用为：1.5亿元。
要求选择适宜的输送方式并求各适宜输送方式下各输送管道及转压站的转输水量。
6.2本问题是一个典型的大型供水管网，改、扩建工程优化决策问题。
它须满足总水量及单水量目标，还须满足控制费用目标，硬目标为是总水量目标，单水量及控制费用为软目标，因此，该问题属字典序线性目标规划问题，故可用本文的字典序线性目标规划模型求解程序求解，并进行模型的灵敏度分析。
6.2.1字典序线性目标规划分阶段算法程序求解结果及分析
(1)东湖水厂"湖改江"
序号前输水量(万吨)转输水量(万吨)1南湖北路转压站8南湖北路Dn1200管82关山路转压站1南湖北路Dn1200管13关山路转压站0南湖北路Dn800管04关山路转压站0关山一路延长线Dn1000管05南湖北路Dn1200管0.5关山一路延长线Dn1000管0.56湖边泵站2.5南湖北路Dn12002.5
(2)团山水厂"湖改江"
序号前输水量(万吨)转输水量(万吨)1三环路Dn400管0三环路转压站02三环路Dn400管0天京路Dn300管03三环路Dn400管1.5三环路Dn100管1.54南湖北路转压站4.0鲁巷广场4.05关山路转压站4.5南湖南路4.56关山路转压站0.5关山路延长线Dn1000管0.57关山路转压站0.5民院路Dn400管0.58关山路转压站0.5天京路on300管0.59湖边泵站0.5环湖路Dn300管0.510三环路转压站6关山一路延长线Dn1000管6
由上表可知：东湖水厂"湖改江"中改、扩建单位费较低的两种输送方式被淘汰，而在团山水厂"湖改江"中改、扩建单位费较高的输送方式被淘汰，这表明所确定的输送方式并不存在一致性偏向问题。
6.2.2单元素参数灵敏度分析结果(因篇幅所限，多元素参数分析及离散变化分析结果省略).
在保持原模型实例所求最优基仍为最优的条件下，各输送管道及转压站输送水量允许变化范围如下：南湖北路Dn1200管，三环路转压站，天泉路Dn300管：0—+∞；南湖北路转压站，湖边泵站，三环路Dn400管，南湖南路Dn800管，关山路转压站，关山路延长线Dn1000管，蚌潮路Dn300管，民院路Dn400管，鲁巷广场Dn800管分别为：0—1.3，0—1.3，0—1，0—1，0—6，0—1，0—2.5，0—1，0—2.5。
参考文献
[1]iGniZio，J.p“Goalprogramming：apoolformultiobjectiveanalysis”，JournalofoperationalResearch，Vol，29，Ⅱ，1978．
[2]J．p．ignizio，闽仲求《单目标和多目标系统线性规划》上海：同济大学出版杜，1986．
数学建模路线规划问题篇3
【关键词】变电站选址；地理信息系统；粒子群优化
1.引言
配电网络变电站站址站容的优化是一个特殊的组合优化平面定位问题，是城市电网优化的一个重要环节，直接影响着未来中低压配电网络的结构，对未来电网运行的经济性和可靠性有很大的影响。
近年来，变电站选址问题已发展了模拟退火法[1-3]、禁忌搜索算法、遗传算法[4]等多种算法。但是变电站选址优化规划，属于大规模组合优化问题。当问题规模较大时，求解速度慢，解的质量不高。与其它智能优化算法相比，粒子群优化算法（pSo）是一种最新发展起来的智能优化算法，简单容易实现，搜索速度较快。本文受遗传算法中存在着交叉和变异操作的启发，首次考虑地理信息的情况下将模拟退火思想和变异算子引入到粒子群当中，提出了一种改进的模拟退火粒子群算法。在计算过程中并与标准pSo算法的优化结果比较，结果表明改进pSo算法具有更好的全局寻优能力。
2.变电站选址模型
变电站选址问题是为了满足规划目标年分布负荷需求，以变电站和馈线投资最小、变电站和网络运营费用最低为目标函数，以变电站负荷低于其规定最大负载为约束条件，确定变电站的数量、位置。
本文不仅考虑了包括线路的年投资和网损费用，还着重对地理位置的进行考虑，将其作为元数据权重因子作用于目标函数。在优化选址之前，新建变电站的容量已经确定，变电站新建的投资费用和运行费用固定。变电站选址优化模型可以简化为只考虑线路投资费用和损耗费用的方程，具体如式（1）：
式中：n为待建变电站的个数；J为变电站所供用电负荷集合；为单位长度线路投资费用；为贴现率；为变电站低压侧线路折旧年限；为变电站i与负荷点j之间的线路直线长度，；为线路网损折算系数，，为单位电能损耗折价系数，为线路单位长度电阻，为线路年损耗小时数，U为线电压；为功率因数；为第j点负荷的有功功率；K为待建变电站区域中的无法建站或建站较困难的地段个数；数值含义见式（5）；
其中：S为新建变电站容量；D为线路供电半径限制；为待建变电站区域中的无法建站或建站较困难的区域半径；为待建变电站距待建变电站区域中的无法建站或建站较困难的中心距离，p为元数据权重因子，作为变电站选址在非可建站地域内的权重，一般取值很大，当落在要求区域外时，权重为零；当落在区域内时，进行有效权重。
3.地理信息的处理
地理信息系统（geographicalinformationsystem，GiS）[5]是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。地理信息系统中最重要的部分就是空间数据。空间数据能够有效地表达空间位置信息和属性数据。配电网络GiS空间数据一般分为2种：
（1）图形数据。也叫空间定位数据，如变电站、负荷、线路、开关等；
（2）属性数据。各种电力设备的性质及运行参数，大多对图形的描述等。在进行变电站选址定容时，变电站的站址在GiS中被看作一个点，而其坐落的地块一般是由几个顶点的多段线组成的闭合区域。地块的属性数据中包含了负荷密度、地块面积、地质地形等各种信息，这些信息对变电站选址起到了决定性的作用。在选址过程中，湖泊、建筑物等一些不可行建站区域往往在给定的一个或几个规划地块中，这时不仅要判断站址落点和地块的关系，还要在GiS中判断落点和不可行建站区域的关系，湖泊和建筑物等不适宜建站区域一般有两种表现形式：一种是圆形；另一种是不规则的多段线组成的闭合区域。点和区域的拓扑关系通常有3种：点在区域内；点在区域的边界上；点在区域外。
判断点是否在区域内的主要依据是垂线法[3]是：从点引垂线（实际上可以是任意方向的射线），计算与多边形的交点个数。若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数为偶数，则该点在多边形外。如图1所示。
5.2地理信息对变电站规划的结果
在规划中，考虑地理信息和不考虑地理信息的计算结果是不同的，考虑地理信息后的变电站规划结果更实际、可行。图3和图4分别为未计及和计及地理信息因素的规划结果。图3中，变电站1、变电站4和变电站7的规划落点在街道上，属于不可行区域。图5为充分考虑用地性质、交通状况、地质地形等地理因素后的规划结果。
5.3结论
变电站选址是一个多目标、多约束、大规模、非线性的组合优化问题，本文对变电站选址模型进行了研究，着重将地理信息作为元数据权重因子引入到选址模型中。提出一种改进的pSo算法，从引入模拟退火思想和变异算子两个方面进行了改进，运用该改进算法对变电站选址进行了优化分析。实际算例表明该算法降低了寻优的复杂度，提高了搜索精度，给电力规划提供了参考。
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数学建模路线规划问题篇4
1.管线综合优化设计的目标和原则
1.1管线综合优化设计过程中，应力争达到以下两个优化目标：
l）在保证管线必要覆土深度的情况下，尽量减小各种地下管线的总埋深。
2）在满足各种管线水平间距的情况下，使管线尽量布置在非机动车道下，若必须在机动车道下敷设管线时，应尽量避开车辙部位，以避免车辆通行对管线造成损坏。
1.2.在管线综合设计中，为保证设计进程快速、有序，设计成果科学、优化。需要遵循如下一些优化设计原则：
l）充分了解城市的整体规划和建设现状，理清整体规划和建设现状同管线综合设计的关系，找出其中影响和制约管线综合平面设计的因素，避免设计过程和成果的孤立、片面。
2）了解相关法律、法规、政策、规定及各专业管线的特殊要求，使管线综合设计做到有法可依，设计成果复合相关政策规定及各专业管线的特殊要求。
3）管线综合规划应同城市规划同步进行、有机结合，使两者相互制约、相互促进，增强管线规划设计意识，避免出现类似于主体工程建设己基本竣工，才做管线规划设计的不合理现象。
4）全面收集设计地段现状管线的准确信息，特别是像地下管线这类准确测量比较困难的管线信息，确保设计工作对现状信息的准确把握。通过对现状信息的准确把握，可以保证设计成果更加符合现场实际情况，避免施工过程中施工图与现状不符，需要进行临时修改，增加额外的人力、物力和财力的投入。
2.管线综合优化设计方法
2.1整体思路
针对管线综合设计中的某一项或几项内容构建数学规划模型，通过运用运筹学中的最优化方法在可行的域值范围内对该规划模型进行求解，并使用得到的这一模型的最优解作为管线综合优化设计的某种依据，进而实现设计方案与设计过程的优化。
2.2基本步骤
1）选择适合的数学规划类型
在众多数学规划方法中，主要内容包括：线性规划法、非线性规划法、动态规划法、多目标规划法、几何规划法等。对于以上几种不同的数学规划方法，其模型构造与求解难度不断增加。在管线综合优化中我们选择非线性规划模型作为研究方法，其原因有二：
①简单的线性规划不能表述大部分实际问题；
②通过构造非线性规划模型不仅可以很好地反映实际问题，而且针对这类模型已经开发出了许多求解方法，可以避免像其他一些规划模型那样只能建立表达式而无法求解的尴尬局面。
2）构造目标函数
非线性规划的目标函数应是因变量关于自变量的表达式，并要求表达式的值（目标函数值）达到最小或最大。对于管线综合设计，可以假设道路下各种市政工程管线的埋深和各管线与道路中心线的距离为自变量，通过对上述这两个自变量分别进行数学计算（可以采用线性以外的任何运算）形成两个目标函数。而后对第一个目标函数求最小值，对第二个目标函数求最大值，即可以体现“各工程管线埋深浅，且尽量布置在非机动车道下”的管线综合优化设计。
3）确定约束条件
在实际问题中，所选择的自变量往往都有一个合理的取值范围，这就形成了对非线性规划模型的约束条件。
3.管线综合交叉口竖向设计的基本步骤
管线综合交叉口竖向设计是管线综合设计的重要组成部分，它以管线综合平面设计成果为基础，针对交叉口处管线种类多，数量大的特点，在管线综合竖向设计成果的基础上，对各种管线在穿越交叉口处的空间位置进行优化布置，其设计过程一般按如下步骤进行。1）在已完成的管线综合平面布置图的交叉口处分别标出各管线的管径和距道路中心线的距离。2）对同种管线的汇合点用该种管线的专用符号进行标记。3）确定交叉口处的路面标高和路面坡度。4）在水力计算表中查出重力流管线汇合点处不同方向管段的管底标高，以及各管段的坡度。5）通过计算分别确定重力流管线与其他管线各个交叉点处重力流管线的管底标高。6）检查雨水管线和污水管线交叉点处是否冲突，如发生冲突返回排水专业重新计算，如不发生冲突进入下一步。7）依据规范中管线发生冲突时的避让原则和管线间距要求，逐一确定各管线交叉点处的管底标高。8）检查各交叉点处的数据，并对其中的不合理部分进行优化，形成最终的管线综合交叉口竖向设计成果图。
参考文献：
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数学建模路线规划问题篇5
1.概述
城市快速轨道交通（地铁与轻轨）是大城市公共客运交通的骨干，是大众化、大运量、独立专用轨道的城市客运系统。同时又是城市的大型基础工程，所以它在城市建设总体规划中占有十分重要地位，并且对城市建设和规划发展具有明显的导向作用。
城市快速轨道交通线网规划（以下简称“线网规划”）是一项城市总体规划的专项（专业）规划，在世界范围内都是一个新鲜的课题。我国对线网规划的研究起步较早，但受理论体系的制约，进行现代意义上的线网规划却是九十年代后期才开始。北京市城建设计研究院自1996年以来，有幸为广州、南京、青岛、天津、济南等城市主编“线网规划”，通过几年的探索和实践，提出了一套完整的内容体系和方法体系，并得到国内城市交通学界的热烈反响和广泛认可。为了进一步完善线网规划的方法，本文一方面向各位同仁介绍线网规划学术发展概况，另一方面对其中有争议的学术问题进行探讨，希望引起大家的深入思考，推动该领域规划工作的发展。
2.线网规划发展
2.1线网规划的历史
自1863年伦敦建设世界上第一条地铁线以来，世界上城市快速轨道交通建设已有130多年的历史，已有43个国家的320座城市修建了轨道交通，其中115座城市修建了地铁，有一些大城市已经形成了比较完善的快速轨道交通网络系统。据不完全统计，现在城市快速轨道交通线网总长达到100km以上的城市已经达到15个，最长的巴黎线网，整体规模已经超过550km。在这些城市线网建设飞速发展的同时，各个城市对线网规划的认识是不同的。
欧美国家受其城市规划理念的影响，强调短期性、实效性和可实施性、因此忽视长远规划的意义。同时受建设投资体制的影响，基本上是“建设一条线、研究一条线”，强调本线的合理性、忽视线网整体的科学性。比如一些城市可以看到一条街道下敷设5、6条线路的不合理现象。这些城市目前已经普遍意识到没有科学的长远规划的“遗害”，近年来开始对线网整体合理性的研究，但限于线网已经形成规模，这种规划完善往往是“补丁”式的。而对于前苏联等计划经济体制国家，受其规划学术思想的影响，比较注重长远性的线网规划研究，在此领域的技术积累也比较丰富。因此，莫斯科地铁线网是世界上公认的规划得最合理、最有效率的线网。但是、受其学术思想的制约，线网规划也带有计划色彩强、静态色彩强、长远适应性查、灵活性欠缺的问题。
我国受前苏联的影响，从50年代开始就比较注重线网规划工作。整体性远期性规划的效益使我国近年的城市轨道交通建设受益非浅。但是，我国的线网规划由于缺乏完整的方法体系和内容体系的支持，也存在诸多的问题。突出表现在内容过于简单、计划色彩较强和规划可实施性差等方面，距离城市对线网规划的要求有较大差距。
我国真正意义上的线网规划开始自1996年《广州市城市快速轨道交通线网规划》，在此项规划中提出的一套方法体系和内容体系，对我国大城市线网规划产生了深远影响，在此之后，许多城市均采用这套方法进行了新一轮线网规划。对比近年来国内一些城市聘请国外公司进行的线网规划，可以欣慰地发现我国的线网规划技术居世界先进水平。
2.2线网规划的目的
人们的交通行为，实际上是交通需求和交通供给这一对矛盾因素平衡下的状态。快速轨道交通作为作为城市交通的一种方式，同样是需求和供给平衡下的出行选择。快速轨道交通的规划工作意义，就是要科学回答“快轨需求”和“快轨供给”这两个方面的问题，以及二者间动态影响关系和科学的平衡关系，从而阐明作为大城市客运骨干系统的发展方向，同时协调与城市其它要素之间的关系。
因此，线网规划的具体目标主要包括下述方面：
1）保证快速轨道交通建设对城市土地发展的刺激和诱导按总体规划意图发展
2）保证快速轨道交通系统与城市交通发展的整体协调。
3）为城市大型基础设施建设项目统一安排创造条件。
4）科学合理安排城市财政支出
5）保证快速轨道交通自身的可持续发展。
3.主体规划方法和技术路线
3.1项目特点
线网规划是综合的专业交通规划，同时又是全市综合交通规划的延续和补充，由于快速轨道交通的特点，规划和建设均会对全市的规划格局产生相当程度的影响。因此本规划即有相对的独立性，又要与城市总体规划有机地融为一体。线网规划的研究工作涉及城市规划、交通工程、轨道交通专业工程、建筑工程及社会经济等多项专业。各专业相互联系紧密又彼此独立，因此整体研究方法是一个包含多项子方法的集合体系。线网规划作为一项复杂的系统工程，除本身各子系统具有复杂的关系外，各种外界的影响因素和边界条件对本规划又产生不同程度的影响。因此，不能把本规划作为一个孤立系统进行规划，既要重视其自身的建设运行机制，又要注重与外部环境及各种影响因素协调关系。
3.2研究方法的特点
城市快速轨道交通线网规划是一项涉及多个研究范畴的系统工程，研究理论涉及城市规划、交通工程、建筑工程及社会经济等多种学科理论，在各子系统中又包含各自的方法，线网规划将其统一为一个整体，其中，交通工程学的交通规划理论是本项目研究理论体系的主线。方法主要特点是：交通分析为主导；定性分析和定量分析相结合；静态和动态相结合；近期规划与远景方案相结合
3.3总体规划方法、主要内容和技术路线
3.3.1规划方法
传统的线网规划方法，可以简单地归纳为经验分析法、客流预测法、公交增长法等三种类型。这三种方法均各有所长但也都存在思路片面的缺陷。科学的线网规划方法是在总结先前方法基础上，采用一套相对复杂的方法体系，一般称之为“多模块网络层次分析方法”。这套方法实际上可以分为两个层次：
整体的工序（模块）逻辑关系和工作流程。
各模块内部研究系统。
详细阐述研究方法应参见后文的《研究技术路线》和《研究内容》章节
3.3.2主要规划内容和技术路线
线网规划工序全过程大致可分为四大部分，即背景研究、线网构架研究、规划可实施性研究和规划接口。
背景规划研究又称为基础研究，顾名思义就是对线网规划的前提条件、影响因素、背景环境进行研究。主要内容包括城市自然、人文、规划、政策等。通过归纳总结这些规律性的城市特征，提出指导线网规划的原则和要点，并对城市线网的模式划分、合理规模、线网评价体系进行专题研究。同时，对国内外有关线网规划的经验进行研究也是非常必要的。
线网构架研究是线网规划的核心部分，主要是方案构思、交通模型测试和方案评价三个工序的循环过程，其目的是推荐优化的线网方案。受多种不确定因素的影响，定性分析和定量分析都是必不可少的。在这个过程中，过分依靠定性分析容易造成主观臆断，过分依赖模型又容易受模型成熟程度和可靠性的影响造成宏观失控。整个过程是一个模糊的决策过程，是规划师和模型师的密切合作的过程。
规划可实施性研究是保证线网可行性的保证。城市轨道交通系统专业性很强，线网是否可行受很多工程和经济条件的限制，往往一个条件不满足就影响整个系统建设的可行性，因此，必需以方案规划的形式提出具体的安排。这部分研究主要针对影响线网可行性的几个主要专项：车场设置、线路走向、线路敷设方式、主要车站分布、换乘站分布和形式、联络线分布、运营。由于规划可实施性研究是保证线网可行性的重要因素，因此这部分研究与前面方案构架研究也是一个循环过程。
规划接口主要承担线网规划与后续规划的衔接任务。线网规划在城市规划体系中处于承上启下的位置，在线网规划完成后，将马上进行以下规划项目：
快速轨道交通线网的土地详细控制规划
针对线网的相关分区规划调整
快轨与城市交通其它方式的衔接规划
因此，线网规划必须对这些规划提出明确的规划条件和规划要点。
总体技术路线图
4.线网规划中存在的主要问题
4.1忽视城市总体规划
在我国城市规划体系中，《城市总体规划》是一切规划研究的指导性纲领规划，所有专性项规划都应在城市总体规划意图框架下完成。线网规划是《城市总体规划》下的专项规划，同时轨道今天规划对城市土地利用格局、交通特征和发展战略、经济发展等方面都会产生强大的引导作用。如果轨道交通规划与城市总体规划意图发生偏差，可能引起整个规划体系的混乱，或者是线网规划本身不可行。因此，线网规划必须依据和支持总体规划，尤其在土地利用、交通发展战略、经济发展战略三个方面应与城市总体规划一致。
4.2忽视可实施规划研究
衡量线网规划优劣最关键的标准是这个规划能否实施。城市快速轨道交通是技术非常复杂和专业的系统，而期规划的可实施性受多方面技术因素的制约，比如修建计划、车辆基地配置、运营组织可行性、三维的线路设计、换乘站形式、联络线建设等许多因素均能直接决定规划能否实施，因此线网规划可实施性的研究是专业要求非常高的规划。目前一些线网规划由于种种原因，专业研究非常欠缺，甚至只进行所谓概念规划不进行起码的专业可行性研究，这样的规划是否具有价值是值得怀疑的。
4.3研究对象界定不明确
城市快速轨道交通线网规划的首要工作就是要明确研究对象，因为一个城市的快速轨道交通系统是一个非常庞大的系统，如果研究对象含糊不清或面面俱到，很可能影响规划实际效果。在此，对一个城市的快速轨道交通进行模式分析是十分必要的。所谓模式分析就是要回答以下问题：
1）从服务对象上讲，城市的轨道交通系统分为市际轨道交通系统和城市轨道交通系统；从旅行速度上讲，可分为快速和低速系统；从运行方式上讲，可分为封闭独立运行系统和开放混合运行系统。那么，城市快速轨道交通系统应包含什么范畴？
2）城市快速轨道交通系统与其它轨道交通的功能和空间关系如何处理？
3）快速轨道交通系统应如何划分层次？各层次适宜选用何种模式并达到何种服务水平？各种模式技术发展水平和发展动态等。
以上这些问题都是对线网规划方向产生重要影响的前提性课题，目前各城市线网规划均对这些问题研究较少。
4.4客流预测工作中的问题
客流预测是线网规划中进行定量分析的主要手段，因此客流预测工作的好坏直接影响线网规划的效果。但从目前线网归划中的客流预测情况看，还存在诸多问题，其中主要表现在：
（1）城市交通模型还未完善建立：
线网客流预测是一种宏观层次的客流预测，因此要求模型在宏观方面性能要突出。但从目前掌握的情况看，除广州使用了StaRt模型外，还未见到其它城市建立了自己的宏观层次交通模型。所使用的模型基本上是微观层次的详细交通分析模型。即便是这些模型，本身受基础数据丰富、真实程度以及对模型和城市规律熟悉程度的制约，在模型运用上也存在相当的问题。因此，在全国各大城市进行科学的线网规划，就应在这些城市中建立从微观到宏观的，完善的模型体系，而且这些模型应在本城市中有一个相当的积累完善过程，成为相对成熟的模型。
（2）难以建立土地发展和交通预测的动态联系
土地利用和交通之间有明显的互动联系，但是目前的客流预测工作对土地开发强度影响基本不能作出动态的反映。尽管土地发展和交通预测方面都有各自领域内的分析模型，但由于两类模型的原理和数学语言差异很大，而且从事土地发展和交通预测研究的人员对彼此领域研究甚少，因此到目前为止还未发现两个方面的研究能实现模型兼容，因此对彼此的考虑只能是定性分析或静态层次的计算。这实际上是整个规划领域存在的一个突出的技术瓶颈，但这个问题不解决，客流预测工作就很难保证可信性。
（3）缺乏交通影响分析研究
线网客流预测的工作集中在两个方面，一是对线网内部客流增长及特征进行预测，二是对线网对于城市综合交通影响进行分析。现在，线网规划中对线网自身的客流预测工作进行得比较深入，但对线网外部交通影响的工作进行得不够充分，难以回答“线网建设后，城市交通的变化是什么”这样的问题。
4.5用道路规划的思路进行线网规划
道路上的交通载体是汽车，汽车运行的特点是方向灵活、彼此干扰、客货混杂；快轨系统上的交通载体是列车，运行的特点是方向一定、干扰较少，客运为主。正是由于其交通载体的不同，这两大交通系统表现出明显的差异性。这些差异主要表现在网络形态、网络节点、中心区网络影响、环线功能、对沿线土地发展影响等多个方面。由于道路网络建设发展较早，规划理论和经验比较成熟，因此在快轨线网规划的起步阶段，比较多地借鉴了道路网络规划经验。随着快速轨道交通线网规划理论的逐步完善，业内人士应逐渐认识到与道路网络规划的区别。由于这些区别的存在，就必须注意在规划和建设阶段，协调二者的关系。
4.6重视线网规划，忽视用地控制和管理
线网规划的成果必须落实到土地管理体系，对快速轨道交通设施用地进行有效控制。但是，一些城市出现了重线网规划，忽视土地控制规划的现象。实际上土地控制规划是一项同样复杂和专业的工作。其中不但要根据专业要求绘制合理的用地红线，还要对规划控制方法进行研究。线网建设往往是几十年上百年的长期工程，对如此漫长时间建设项目的土地控制管理肯定不能简单“严格控制”，而是应针对不同建设时间和不同设施性质进行分类管理，最大程度利用城市土地的价值。
4.7一些有争议的学术问题
4.7.1环线设置问题
各个城市的线网规划中一个存在的争议就是是否设置环线，不可否认这受道路系统规划思想影响较大。但根据研究，这两大系统中环线的作用存在本质区别。在道路网络中，环线的作用在于屏蔽中心区过境交通，虽然环线会造成车辆一定程度的绕行，但高速度却抵消了空间距离上的损失，所以环线对过境或跨区交通有较大的分流作用。快轨是方向固定的交通系统，受技术条件的限制，线路间的交通转换不能象汽车那样灵活，而是要通过旅客换乘的办法实现，而换乘的时间损耗比汽车改变行车方向的时间损耗大。同时，由于快轨是独立的、准点运行的运输系统，穿越中心区不会影响旅行速度，即便拥挤也不会对综合服务水平产生明显影响，使用环线反而增加换乘次数造成延误，因此快轨环线的交通分流作用受到限制，尤其是交通屏蔽作用不如道路环明显。
快轨环线的客流取决于沿线人口和就业数量，也就是环线自身串联的客流集散点的规模。比如著名的伦敦环线地铁，全线串联了13座铁路车站，每座车站又基本上是伦敦市区向伦敦大区辐射的放射形铁路的起点站，所以它始终具备较高的客流。又如在广州快轨线网规划时，曾经根据城市特点，提出过几个在不同位置设置不同规模的环线的比较方案，但这些环线方案在进行模型测试后，普遍存在客流不高，平均乘距明显低于其它线路的特征，换乘率增加，线网非直线系数比无环线线网增加将近10%，因此最终环线被否定。
根据城市特点，科学设置适宜的道路环线往往能取得很好的效果，但设置快轨环线必须十分谨慎地进行研究，更不能为了具备环线而设置环线。
4.7.2机场专线问题
近年来，建设连接机场的专用快速轨道交通线似乎已成为各城市普遍追求的模式，但其中隐含着相当的风险。
机场客流一般由旅客、接送亲友和机场及周边就业职工构成。航空出行一般是800km以上的长距离出行。由于全程出行时间较长，其对到港时间长度要求比较宽松，因此对快速并不过分要求，但对到港方式的便捷程度（是否是门到门）、准点率和舒适度要求很高
在机场接运方式中，主要有个体机动车（出租车、公司自备车、私家车）、机场巴士和快速轨道交通。由于个体机动车在舒适性、门到门便捷性、快速等几个方面占据优势，因此一般个体机动车在机场接运方式中占主要地位。机场机场由于一般都在建设时配套有专用高速公路，这种优势则更明显。其次是机场巴士，该方式在门到门便捷性、快速等几个方面也有优势，一般也占有重要地位。快速轨道交通的优势是准点、快速，最大的缺点是门到门便捷性差，因此在客流竞争中优势并不明显。这就是世界各国单独服务于机场的客运轨道专线客运客流效益普遍不好的主要原因。
因此，建设机场专用快速轨道交通线必须慎重，要从以下几个方面进行充分论证：
是否有客运功能以外的非常明显的社会、政治价值；
机场客流是否足够大到需要快速轨道交通衔接；
机场接运方式中，轨道交通的综合竞争力如何，竞争关系如何处理；
机场专线市内起点位置是否合适，能否在中心区建立行李办理设施，如何降低运营成本；
4.7.3半径线设置问题
在世界许多城市建设或规划有连接边缘组团到中心区的半径线，从表面上看，这符合客流方向，客运效果较好，因此受到一部分规划者的推崇。实际上，半经线存在很大的弊端，集中反映在运营和交通影响两方面。
首先，半径线客流分布往往呈现一个明显的楔形，就是约靠近中心区客流约大，而在客流最大处，车上所有旅客上下列车势必在终点站列车停站时间增加，这时，车站列车折反返能力能否满足最小列车间隔就很成问题，这给列车正常运营造成相当的风险。
其次，线路截止在中心区某处，车上旅客不一定是全部到这个地方，但必须在这个地方下车，由此势必给这个区域引入相当大的无关客流。这些无关客流需要换乘地面其它交通方式，而轨道交通客运量往往很大，因此会给这些交通平衡很脆弱的地区增加很大大交通压力，形成新的交通瓶颈。
因此，从理论上讲笔者一般不赞成半经线的设置，当然这也要具体问题具体分析。
4.7.4换乘节点和合理分布
快轨线路如果想获得较好的客流效益，一般都希望通过城市中心区。因此整个线网的换乘节点都集中在中心区。一种意见认为换乘节点这样分布可以符合一般城市客流中心区为o点或D点集散的规律，因此也符合主客流方向。而且换乘发生在地下或相对封闭的轨道交通换乘车站，不会增加地面交通压力。而且会给城市中心区提供强大的交通供给和方向周到的交通可达性。另一种观点认为换乘节点分布在中心区，势必吸引部分出行oD点均在区的客流在中心区换乘，也势必加大中心区今天交通压力。而且换乘站工程复杂，集中在中心区进一步增加了工程难度和代价，因此换乘节点应外移。
以上两种观点都有各自的道理，因此如何分布换乘节点应根据具体情况，进行充分的论证，尤其是交通影响分析和工程费效比论证。
数学建模路线规划问题篇6
关键词 城市轨道交通,总体设计,运行
作为城市公共客运体系的骨干和城市最大规模的基础设施项目,城市轨道交通的建设不但决定了城市公共交通发展的水平和方向,而且对城市经济、城市结构和规划发展方向均产生了巨大而深远的影响。由于我国绝大多数城市处于一种超常规发展阶段,城市总体规划滞后,交通规划、轨道交通的路网规划处于一种不稳定状态或空白状态。作为城市轨道交通的总体设计单位必须要认识到这一特征。笔者结合自己十多年参与轨道交通建设、运营的切身体会后认为,运营业绩应是贯穿城市轨道交通总体设计的主线,应成为轨道交通建设的出发点和归宿点。为此,从运营角度谈一谈自己对城市轨道交通总体设计的一些看法。
1城市轨道交通总体定位
城市轨道交通的总体定位是决定项目建设的战略性问题,它应偏重于宏观性、整体性和策略性的分析。由于各城市在轨道交通前期研究阶段技术积累不多,因此对轨道交通总体定位的把握在宏观层面上、定性分析上就显得格外重要。主要体现在以下几个方面。
1.1客流预测
客流预测是通过交通预测模型并在分析现状的基础上,对各年限内轨道交通线路客流的模型、分布、特征、规律等进行预测。然而,这种预测是利用没有轨道交通情况下的现状数据建立交通方式的分担模式,由于模型与城市发展的规划与变化的矛盾影响了其结果的可信度,因此对客流预测的结果要有一个理性的分析。要充分认识到现行客流预测不足的一面,以及还需要经过运营实践反馈调整的另一面。国内对城市轨道交通系统规模的决策完全依靠预测客流这一做法,虽列入《地铁设计规范》等国家标准,但设计依据似乎仍嫌不足。上海地铁自1号线开通以来,关于客流大小的争论就是一个最好的例证。唯客流论很容易掺入人为的因素。因此,不妨依据客流预测结果,再以国际上其它一些城市的形态、中心城市人口总量、人口密度和功能定位等相当的城市客流作为参考来比较,可能更接近实际情况。从表1可见,上海的市区人口数、人口密度、中心城区面积等指标,与东京、汉城等城市比较接近,所以其客流可参考这两个城市来考虑。
1.2城市超常规发展
我国正处于一个城市化进程加速发展阶段,然而城市的总体规划以及交通规划、轨道交通路网规划处于一种滞后或不稳定的状态。根据发达国家的经验,当城市发展成熟以及复合化功能提高以后,居住地和工作地选择将会更加自由,交通更加活跃,地域之间的交通量将会更大。如东京市民生活半径为60km,而北京市民生活半径仅为20km。因此,现阶段在轨道交通总体设计上对一些预留项目一定要有预见性。如车站换乘问题,以上海轨道交通4号线(明珠线二期)为例,作为上海路网中唯一的一条环线,它与路网中其它直径线的换乘必然很多,如果全部采用“岛—岛”换乘模式,不论在换乘客流上怎么自圆其说,其在预见性方面的考虑显然是不足的。北京复兴门站换乘方式也有很深刻的教训。笔者认为,像上海城市轨道交通的换乘型式,应首推华盛顿地铁“侧—岛”换乘模式。
1.3建设规模、速度及标准
各地建造城市轨道交通都面临资金压力,因此怎样控制建设规模、建设速度和建设标准,不仅需要一个科学的态度,而且需要掌握好分寸,具有前瞻性。轨道交通工程尤其是地下工程有一个最大的特点,就是建造完以后很难更改,因此一味为了追求建设规模和速度而人为降低建设标准是不足取的。
2线路总体设计与路网的关系
2.1路网对单条线路的影响
每一座城市要修建轨道交通都不能没有路网。每条线路在总体设计阶段都需要在线路走向、换乘点设计、规划控制、联络线设计、修建顺序、停车场布置等方面和路网发生关系。线路走向不稳定会影响路网整体布局的合理性;换乘点不明确会导致换乘方式严重缺陷以及增加后续工程的建设难度;没有预留停车场和联络线用地位置,就不能从整个线路的角度做到资源共享,这对工程建设和运营的经济性都十分不利;不重视修建顺序的研究,很难尽早合理发挥轨道交通的整体效益。
做好路网的规划,最终是为了控制建设用地规划,保证路网规划的可实施性,减少今后工程实施难度并降低造价。在这一方面我们的教训应该说是很深刻的了,如上海地铁1、2号线人民广场换乘问题,东方路站节点等问题,都是路网和单条线路没有很好衔接的最好例证。
路网的规划一定要做到专业规划的深度。仅有概念性的路网规划等于没有路网规划。除此之外,路网规划还应考虑大交通网络,包括公交、私车、市郊铁路、地铁轻轨等多种形式,应是一个多样化的综合体系。轨道交通的铺设方式也应是多样化的,地面、高架、地下有机结合,不能一味修建地下线。
2.2枢纽站设计
由上海市和法国索菲图公司联合编制的上海城市轨道交通路网规划中,共设置了16座大型换乘枢纽站,其中4线换乘站为2座,3线换乘站12座,2条市域线换乘站为2座。这种以大型换乘枢纽站为锚固点,根据城市形态进行路网规划的主题思想是合理的。但在枢纽站设计过程中,应与商业中心、行政中心、地面交通中心合理分布,不宜过于集中。应避免一味强调所谓“零距离”换乘。大型换乘枢纽站设计原则应“疏而不散”。作为客流的集散中心,必须要有充分的空间提供给客流“集与散”。像东方路这种4线换乘枢纽站,远期日均客流总量可能高达60～70万人次,如果不与周边地块规划较好地融合(最好同步规划),客流会对附近地面道路形成很大的冲击。如法国巴黎著名的换乘枢纽站———拉德芳斯,全天客流为50多万人次(其中包括少量公共汽车系统),换乘客流达40万人次,而整个换乘枢纽站占地面积(结合地块开发)达750hm2。
3线路的配线设计
线路配线设置包括渡线、折返线、联络线、车辆停放线、存车线以及出入库线。对比国内外线路配线的设计不难看出,国外配线设计注重功能设置,而国内线路配线设置则较多注重“形式”。如《地铁设计规范》规定:每隔3至5个车站的站端设渡线或车辆停车线。为满足规范要求而设一条渡线的例子举不胜举。国外配线设计还表现在注重长远,甚至考虑到土建结构大修时运营组织方案;而国内配线设置只看到眼前,如投资规模是否大,建设节点目标能否完成等。这种线路配线的设计很难在运营阶段发挥较好的客运效果。图1为德国慕尼黑路网配线图,从中可以得到一些启示。
应该先有运营组织的设想,再考虑线路的配线设计。而我们较多的线路设计对远期运营方式还是停留在“纸上谈兵”阶段,线路总体设计在运营方式上考虑还是“烂泥萝卜吃一段揩一段”。这对运行里程较短的线路,问题还不算十分突出,无非是运行效能发挥不是最优,运营灵活性差一些。而对上海路网中规划长达100多km的市域线来说,若不尽早进行研究运营模式,将来运营问题可能会非常突出。很明显,市域线采用一个交路的运营模式肯定是不经济的,而采用何种模式的确值得探讨。研究市域线的运营模式一定要结合上海的城市特征及总体规划。
笔者认为,市域线如果是一种制式,应在中心城区和市郊区采用交错运营的模式,交错点的选择可分别设置在内、外环线附近,中间折返站最好采用双岛式车站方式,便于两端折返。以规划中的上海市r3线为例,其运行交路设想如图2所示,具体折返点的选择可根据规划、客流等作进一步研究后酌定。
如果客流分布悬殊或因市域规划等因素,中心区客流高度集中,新发展的城市带发展不快,造成客流“中间大两头小”的特点而很不匹配,即使采用图2的交路也避免不了土建设备投资的浪费;则采用不同制式的轨道交通,则可能会更为经济合理,其运行交路亦可采用“纺锤型”。
4列车配属数
列车配属数主要是根据客流和行车组织方案来表示。总体设计往往根据客流预测表,通过大小交路的设置,提出运营组织方案来满足客流断面的要求。初期列车配属数通常约为每公里一列车。如上海现运营线路长度为65km,列车配属数为64列384节。从国内现有运营地铁线路的实际情况来看,这种方式配属列车不太合理。首先,客流断面没有明显变化的情况,正常运营方案小交路很难实施;若采用大交路运营,列车行走里程增加,原有的列车配属就显得紧张。其次,按现行建设管理的实际情况,在土建、机电设备安装完成后,列车才能陆续抵达进行调试;列车全部调试结束,一般比试运营要晚2年左右;为了使早已完工的线路尽早发挥运营功能,往往采用从其它线路借车的办法,使原本不够的车辆更加紧张。此外,客流的不确定性,以及土地利用和交通之间本身明显的互动联系,在客流预测阶段不能很好地反映出来;若规划没有很好对地铁沿线用地进行控制的话,轨道交通的导向作用将导致沿线地块迅速开发。如上海地铁1号线南延伸段沿线的开发密度过大,造成客流激增。鉴于以上因素,建议列车配属按近期考虑。表2为国外部分城市车辆配属一览表。由表可知,若按6节编组计算,每公里列车配属数约为2列。
5环控模式
地铁的环控模式不外乎3种:开式、闭式和屏蔽门模式。按新颁布的《地铁设计规范》,在夏季当地最热月的平均温度超过25℃,全年平均温度超过15℃,且地铁高峰时间内每小时行车对数和每列车车辆数的乘积大于120时,可采用空调系统。鉴于此,上海地铁环控系统制式也只有闭式系统(开、闭运行)和屏蔽门系统两类。有趣的是,上海地铁1号线采用屏蔽门系统(缓装),2号线采用闭式系统(开、闭运行)方式。从表3可看出,线路规模相当的两条地铁线,且1号线客流大于2号线的情况下,2号线的照明、空调费就比1号线多将近1000万元。由此,两种制式技术经济指标一目了然。
因此,上海地区地铁环控最佳制式是采用屏蔽门系统。至于采用屏蔽门系统后长大区间隧道温度升高问题,可采用局部预留冷源或增设中间风井的办法来解决。香港地铁“香港—九龙”海底隧道就是采用预留冷源的办法。上海地铁4号线设计时则采用增设中间风井的方法。
从地铁新老规范中关于采用空调系统的规定对比来看,新标准的制定是有意识降低空调的使用条件,鼓励使用空调提高舒适度。然而,现上海正在实施的部分线路中,车站设计采用“路堑”式,单层、侧式站台,环控只考虑通风不使用空调。这一设计标准值得商榷。显然,现行做法可能与规范修订的初衷相违背。
6轨道结构
地铁轨道结构的设计有别于干线铁路,其自身的特点决定了轨道结构的设计原则是“减振、降噪,少维修”。国内外大量研究表明,地铁轨道结构按其减振效果来划分,可分成3大类:第一大类为一般扣件,其竖向刚度在20～69kn/mm,有一定的减振效果;第二大类为柔性扣件,其竖向刚度在10～25kn/mm之间,用于减振要求相对较高的区域;第三大类为特殊要求的减振轨道结构(减振型轨下基础),用于对减振降噪有特殊要求的地段。
上海自地铁1号线建设以来,在轨道结构设计上由于受特定环境的限制,走了一些弯路。地铁1、2号线总体设计原则没错,但考虑到当时的投资及市场环境的制约,减振扣件设计采取模仿国外产品。但从这么多年的使用效果来看,是“有其形、无其魂”,主要还是归结到橡胶制品加工工艺、配比、材料选用等问题。对此,虽做过大量反复改进,使产品的测试能满足设计指标,但橡胶实施阶段的老化问题总过不了关。不难理解,这是因为涉及到橡胶行业核心技术,不是凭简单的模仿可以学到的。从国外轨道结构的设计来看,设计者对轨道扣件的设计只是产品的选型,而非轨道扣件产品的设计。设计只提供技术指标和相关参数,产品生产厂家去做动力学分析,设计出产品。从国外通行的做法中可以看出它的合理性:厂家的产品竞争不仅是价格竞争,还是专利和核心技术的竞争。这种产品选型的习惯做法既有利于技术进步,也有利于保证产品的质量。
轨道交通3号线自开通以来,噪声影响一直是困扰管理者的一个难题。这个问题既涉及设计理念,也涉及建设标准。在轨道结构设计中,片面强调扣件高度可调节量而忽视扣件弹性,不能不算是一个失误。高架结构噪声是一个综合性的问题,需要采用综合措施才能解决。国内外的专业人士对解决这一问题的相关措施都较熟悉,但关键是建设标准怎么控制。如果一味强调造价,其结果是将使后期改造费用更高。
参考文献
1应勤俭.上海人口发展战略中六大关联问题的思考.上海综合经济,2003(9)
数学建模路线规划问题篇7
关键词：GiS公路勘测应用
公路勘测设计中的路线方案选定，除综合考虑地形、地质、水文等自然条件外，还必须顾及交通量、工程投资及沿线环境等因素影响，是一个涉及工程、环境、经济的问题。当前，计算机技术、航测遥感、GpS技术和GiS技术的发展进步和实际应用，为解决此类决策问题提供了先进的技术手段。本文论述了GiS技术的公路路线设计的重要意义及其实现途径。
1.GiS技术有关开发应用现状
1.1公路CaD技术开发和应用
国外许多国家现已普遍采用CaD技术进行公路设计，全面利用GpS全球定位系统、航测遥感技术等数据采集手段，将获取的地形数据通过数字地形模型与CaD系统相衔接，具有强大的系统集成功能，并将CaD技术扩展到环境上。由于发达国家大规模公路建设时期已经结束或即将结束，设计类研究开发比重下降，基于GiS的交通运营管理类研究开发比重上升。
在国内，随着CaD技术的迅速普及，有关设计研究单位相继开发出实用型的路线CaD系统，各个CaD系统在系统组成结构、系统功能目标上大同小异，都可以完成路线设计的一般任务。
现行路线CaD系统大都以数据文件方式组织系统内部程序模块运行，其人机交互设计能力仍然很弱，在有关设计标准、设计规范及原始数据的工程数据库、现行设计图和各种标准图的图形数据库的研究开发方面，所做的工作还很不够。在应用深度上，对公路选线设计必须考虑的地质、水文、土壤植被、交通需求、环境影响等非几何数据，现行CaD系统则难以加以分析处理，使得CaD系统理应具有的设计方案生成、方案优化功能不能很好实现；在应用广度上，现行CaD系统主要是在公路基本建设全过程――公路规划、可行性研究、勘测设计、施工、养护管理中的勘测设计环节上发挥作用，且主要是解决勘测设计过程中的计算、绘图、制表等确定性问题。
1.2GiS技术研究应用
GiS也称地理信息系统，是一门集地理空间数据处理与计算机技术于一体的边缘学科领域，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和分析具有空间内涵属性的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。
GiS是在计算机软件和硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。GiS不仅仅是一个图库管理系统,更重要的是它具有空间分析功能,包括数字地形模型分析、空间特征的几何分析、网络分析、影像分析和地理变量的多元分析等。些空间分析功能为用户提供了解决多种问题的有效手段,可以帮助人们从宏观的、科学的角度来认识世界,做出决策。
1.3GiS技术在公路路线勘测设计中的运用
1.3.1公路选线中GiS的应用
GiS是在计算机软件和硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。GiS不仅仅是一个图库管理系统,更重要的是它具有空间分析功能,包括数字地形模型分析、空间特征的几何分析、网络分析、影像分析和地理变量的多元分析等。些空间分析功能为用户提供了解决多种问题的有效手段,可以帮助人们从宏观的、科学的角度来认识世界,做出决策。
1.3.2公路路线平面设计中GiS的应用
对于传统设计方法,平面设计计算工作时间是很长的。采用GiS技术,在计算机支持下,各曲线要素能够迅速计算出来,并通过计算机显示在屏幕上,供人们观察。此外,还可提供所定的平面方案所对应的纵、横断面信息,并可输出纵、横断面地面线略图:还能够将多组参数下的图案同时显示或输出,供设计人员比较分析,以选定最佳状态。
1.3.3公路路线纵断面设计和横断面设计中GiS的应用
用GiS辅助纵断面设计时,根据公路平曲线各点的坐标,可以内插出各点的高程,从而获得现状纵断面。
横断面设计的工作量在整个公路设计量中占很大比例,且重复工作量大。采用GiS辅助设计后,可以大大提高工作效率。
2.GiS技术的应用特色
(1)、在应用广度上，将CaD技术拓展延伸至勘测设计前期的公路可行性研究环节。
(2)、在应用方法上，突破现行公路路线CaD系统框架体系及其传统设计模式和方法，引入决策支持系统的工作方式，便于解决路线方案选定这类定性分析与定量分析相结合的半结构化的问题。
(3)、在应用理论上，运用或借鉴数据库、地理科学、信息论、系统工程、最优化理论、多变量统计分析、专家系统的有关原理，使系统建立在坚实的理论基础之上。
(4)、在技术手段上，引入具有强大空间分析功能的GiS技术，为解决路线方案选定这类空间多目标决策问题提供有效的技术支持。
(5)、将传统的三维几何Dtm在概念上加以扩大，首次运用数字地理模型DGm的概念，使计算机处理地质、水文等非地形数据成为可能。
3．结束语
当前，计算机技术和航测遥感、GpS技术的发展为GiS的进步和实际应用提供了先进的技术手段，国外许多国家均投入大量人力、物力、财力开展GiS应用研究，并在水利、城市、交通、环境等领域取得若干成功的应用。在交通领域的应用上，发达国家普遍利用GiS技术建立交通信息数据库和公路数技库，通过多种分析、评价模型，为交通规划提供决策依据。今后如何进一步利用GiS强大的空间分析功能，解决公路规划、可行性研究、路线方案选定等多目标空间决策问题，充分挖掘已建成公路数据库丰富的信息资源，增强公路基本建设决策的科学性，提高决策结果的经济效益、环境效益和社会综合效益，这将是一项意义深远而又十分艰巨的研究任务。
参考文献
[1]中国铁道出版社.曹永卿,汤放华.主编《城市规划系统工程与信息技术》2005-11.
数学建模路线规划问题篇8
关键词：电力光传输网；可靠性；网络规划
中图分类号：tp393文献标识码：a文章编号：1009-3044（2016）35-0061-03
integratedplanningalgorithmforpoweropticaltransmissionnetwork
YUShi-peng，CaiLin，XUYan-hong
（SuzhoupowerSupplyBureauofanhuipowerGridCorporation，Suzhou234000，China）
abstract：inthispaper，howtocontrolthecostofpoweropticaltransmissionnetworkconstructionhasbeendeeplystudied.accordingtoexistingproblemsofexistingplanningalgorithm，thispaperdesignsaintegratedplanningalgorithmforpoweropticaltransmissionnetwork.Firstofall，costmodelofnetworkconstructionandnetworkreliabilitymodelwasbuilt，thenetworkreliabilitymodelwasestablishedwithnetworkringrateandvoltagelevelfactors，whichcanreallyreflectspecialneedsofelectricpowercommunicationnetwork.Subsequently，fusionnetworkconstructioncostmodelandnetworkreliabilitymodelofpoweropticaltransmissionlineplanningmodelwasbuilt，andaheuristicalgorithmtosolvetheproblemwasdesigned，sothatthismethodcanbeusedtoguidedesignofpoweropticaltransmissionnetworkscientificallyandreasonably.Finally，effectivenessoftheproposedalgorithmisverifiedbyexperiments.
Keywords：poweropticaltransmissionnetwork；reliability；networkplanning
力通信网现已形成以光通信为主，电力线载波、微波、卫星等多种传输技术互补的局面。其中，采用光通信技术的各级传输网实现了互联互通，一级骨干光通信网已形成三横四纵的网络拓扑结构，用于承载电力调度、继电保护及安稳控制类业务，对电力系统的安全、稳定运行起到重要作用[1]。
伴随智能电网的深入发展，电力系统规模日益扩大，大量的新业务、新设备应用到电网中，对电力光通信提出了更{需求，使已有通信网络的一些潜在问题凸显出来[2，4]。而电信运营商传输网线路的规划方法主要考虑考虑网络的建设成本和可靠性。此类方法将这两个因素综合引入规划模型，并且采用相应算法求解该问题。这类方法取得了较好的效果，但是此类方法不适用于规划电力光传输网，例如：变电站电压等级，成环率等可靠性因素和特征并没有被考虑其中。为了满足电力光传输网满足电网的通信需求，需要在网络建设初期进行网络规划设计。为此，研究电力光传输网的线路综合规划方法，具有重要实际意义和应用价值。
1问题描述
电力光传输网规划存在如下问题：1）部分变电站的光纤覆盖率低，部分地区仍租用电信公网的方式解决变电站的通信传输问题，已对电力光通信网的容灾、无人值守、调度专网覆盖等能力形成制约，无法满足电力系统对可靠性的需求；2）部分光缆纤芯紧张，可靠性低等问题；3）部分光缆承载的继电保护、安稳控制业务过重。这些线路检修或故障必将会造成多条业务通道中断，电力系统的安全、稳定运行风险增大，因此电力光传输网需要扩建，需要一种能够综合考虑多方面因素的电力光传输网线路综合规划算法，用于指导光传输网的规划设计。
2数学模型
网络成本建模：包括新加入网络的线路建设和运维成本，如式（1）所示：
[C=i=1nj≠inp?lij+mij?eij]（1）
式中，C代表网络建设成本；n代表备选光缆线路数；[p?lij]和[mij]代表在网络节点[ni]与节点[nj]之间铺设光缆需要的网络建设成本和运维费用；[p]代表光缆单价，[lij]代表光缆长度；[eij=1]表示在网络节点[ni]与节点[nj]之间铺设光缆。
在构建电力光传输网可靠性函数时应该考虑两方面因素：
一方面，变电站的成环率越大表明越多的变电站被环形网络保护，其可靠性越高。其中，变电站[R]的成环率是网络中成环变电站数和变电站总数的比值，如式（2）所示：
[Ri=1n?i=1nri]（2）
式中，[n]为网络中变电站的总数，[ri]代表成环变电站。成环变电站定义为物理成环，即由光缆相连构成的环状结构。
另一方面，成环变电站电压权值越高，表明越多的高电压等级变电站受到环形保护，这个结果与高电压等级变电站需要优先成环的需求一致。由于电站的成环率取值为[0，1]，需要将变电站电压值做归一化处理：
[nvi=vi-vminvmax-vmin]（3）
式中，[vmin]和[vmax]分别代表电压的最小值与最大值，[nvi]为实际电压[vi]的归一化电压，[nvi∈nV]，nV代表归一化电压集合，成环站点电压加权值：
[Vn=i=1nnvi?ri]（4）
式中，n为变电站数，[ri=1]时，表明变电站i在保护环上，[ri=0]时，表明变电站i不在保护环上。综上所述，可靠性可以表示为：
[R=Ri+Vn=1n?i=1nri+i=1nnvi?ri=i=1n1n+nvi?ri]（5）
3电力光传输网线路综合规划算法
3.1电力光传输网线路规划模型
电力光传输网的线路规划模型为：
[minC=i=1nj≠inp?lij+mij?eijmaxR=i=1n1n+nvi?ri]（6）
式（6）中的第二项是可靠性[R]的极大值。为了利用多目标规划算法，本文将[R]的极大值问题转化为[1R]的极小值问题，将目标函数转化为：
[minα?i=1nj≠inp?lij+mij?eij+β?i=1nn1+n?nvi?ri]（7）
式中[α+β=1]。下面，本文设计了基于蚁群的线路规划启发式算法，用于求解式（7）中的目标函数。
3.2求解算法
设[τijt]为t时刻，光缆段[eij]上的信息量，n为网络中变电站数，e为网络中光缆段的数量，m为蚁群中的蚂蚁总数，[τijt=a0]，用禁忌表[tabuk]记录蚂蚁[antk]当前路过的变电站（k=1，2，…，m）。在启发式搜索过程中，蚂蚁会依据各条路径上的信息量以及启发信息用来计算状态的转移概率，[pkijt]表示在t时刻，蚂蚁k由变电站[ni]转移到变电站[nj]的状态转移概率。
[pkijt=τijta?ηiktbs?Fkτista?ηistb，ifj∈Fk0，else]（8）
式中，[Fk=C-tabuk]表示蚂蚁[antk]下一步的允许选择节点；a为信息量的启发式因子，b为期望的启发式因子（一般取[0≤a≤5；][0≤b≤5；]）；[τijt]为启发函数，[τijt=1dij]，[dij]代表相邻两个变电站之间的距离（成本）。在蚂蚁走完一步，或者完成对所有城市的遍历后，需要对残留信息量进行更新处理。为此，t+n时刻在光缆段[eij]上的信息量，可以按如下规则进行调整：
5结束语
针对电力光传输网的线路规划问题，本文设计了综合规划算法。该方法设计了融合可靠性、经济性的综合规划模型；同时，设计了启发式求解算法，并且通过实验，对比分析了本文设计的算法与Dijkstra算法之间的差异，验证了本文所设计算法的有效性。该算法能够提高电力光通信网的可靠性、经济性。同时，提高了对高电压等级变电站的保护级别。
参考文献：
[1]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）：1-7.
[2]曾瑛.电力通信网可靠性分析评估方法研究[J].电力系统通信，2011，32（8）：13-16.
[3]顾维正，陆军.电力光传输网的结构分析及优化方案[J].电力系统通信，2008，29（191）：22-26.
数学建模路线规划问题篇9
关键词:城市轨道交通;网络规划;理论方法;综述
交通是城市交通的骨干,是城市有史以来最大的公益性基础设施,它的发展直接影响城市的整体布局和功能定位,对城市的未来将产生深远的影响。城市轨道交通网络规划是交通规划的重中之重,应结合城市的社会、经济及交通需求的发展,结合城市建设总体规划和城市客运交通规划,提出城市轨道交通路网的规划方案。
1 国内外研究现状
1882年,索里亚在马德里的城市改建方案中,就对轨道交通在城市规划中的系统布置提出了较为科学的看法。他的“线状城市”方案认为城市的形状应采用线状,同时轨道交通应以地下、地面和高架相结合的方式进行规划、建设。在他设计的城市中,以一条宽度不小于40m的干道作为“脊梁骨”,电气化铁路就铺设在这条干道的轴线上,一条长50km的有轨电车环行线,离市中心的半径约7km,形成线状城市的骨干。在索里亚的设计方案中最为大胆的设想是使电车轨距与火车轨距相同,从而将新线与一个主要的铁路车站相连,以便能利用有轨电车线为工厂企业进行货物运输。可以看出,尽管索里亚在1882年提出的方案是用于马德里城市交通改建的,但这些思想至今基本上被沿续了下来。特别是关于城市有轨交通建设可采用地下、地面、高架三种方式结合的方法,正是目前世界各大城市所普遍采用的[1～16]。
从20世纪60年代末以来,我国约有20多个城市进行了轨道交通项目(预)可行性研究,上海、北京、广州、天津等城市更是进行了轨道交通建设实践,取得了一定的成果和经验。文献[23]为使我国城市轨道交通路网规划从定性走向定量,同时作理论上的准备工作,应用系统分析和网络图论的方法对轨道交通路网规划的关键环节如路网合理规模、路网形态、初级路网规划方法及软件数据流图逐一作了探讨。概括了路网规划的主题思想,对轨道交通规划前期工作有指导意义;轨道网基本图式是轨道网规划中要分析的首要问题之一,文献[24]采用图和网络流的理论结合轨道交通的特点,从各种不同的角度对轨道网基本图式进行研究。探讨了轨道网基本图式的构造方法,小型路网的基本图型和形态优化方法。对我国目前的城市轨道交通路网规划前期工作具有指导意义。文献[25]提出了改进城市快速轨道交通路网规划的探索性思路:①轨道交通路网规划是定性分析与定量分析的;②轨道交通路网结构特性与道路网结构特性有所差异,有必要加强轨道交通网络自身的特性;文献[26]在规划城市快速轨道交通路网时,应考虑对城市地下空间利用的因素。日本对于这一问题已经开展了较长时间的研究,取得了很多成果,并有一些成功的范例。随着中国城市人口的继续膨胀,城市地下空间的综合利用迟早会成为一个重要问题。文献[27]在研究国内外大城市轨道交通经验的基础上,提出了“枢纽锚定全网”的轨道交通网络优化理论。文献[28]介绍了基于随机效用理论的非集聚模型的基本公式和基于非集聚模型基本公式mnl客流预测模型及其参数标定方法,探讨了出行的各阶段的选择肢集合和特性变量的选择,最后提出了非集聚模型需要进一步深入研究的几个问题;文献[29]首先研究轨道线网规模与线网宏观结构,采用回归分析法以及分类分析法建立轨道线网规模与城市规模及城市结构函数关系,在分析国外大城市轨道线网结构及城市空间结构结合成功经验的基础上,结合国内七个大城市轨道线网规划实际,建立轨道线网宏观结构。在分析国内外轨道线网客流预测常用方法的缺陷基础上,提出了一种基于四阶段法改进的客流预测分析框架体系,并就分层策略性交通方式划分法和联合方式划分的交通分配模型进行了深入研究。针对组团式结构轨道线网布局,建立了“宏观定性控制、微观定量分析、综合评价决策”轨道线网规划布局思路,提出点2线2面相结合的轨道线网初始方案产生方法,并以鞍山市的实例证明该方法是切实可行,最后对轨道线网评价决策的指标体系作了初步探讨;目前,国内在快速轨道交通路网规划方面的研究还处于起步阶段,进展很快,但也存在许多有待进一步发展和完善之处。普遍存在的情况是理论依据不足、城市交通模型不完善、客流调查数据和预测与实际偏差较大、以及路网规模过于庞大。例如,仅北京、上海、成都、济南、天津、广州六城市规划的快速轨道路网总规模就是亚洲现有地铁总规模的2倍～3倍。这样大的投资对于中国这样一个发展中的大国来说,是难以承受的。即使到21世纪中叶,即一般认为的城市快速轨道交通规划的远期,中国人均收入也刚刚达到中等发达国家水平,资金将仍然是制约经济发展的重要因素。因此,加强轨道网络规划理论方法的研究与实践,是支持城市快速轨道交通发展的必要条件。目前比较成型的城市轨道交通路网规划方法是“点、线、面要素层次分析法”。该方法强调定性分析与定量分析相结合,将路网规划分为“点”“线”“面”三个层次进行分析,得到路网规划预选方案,然后进行路网结构特征分析和客流测试,通过对预选方案的补充、调整,运用评价指标体系对其进行评价,最终得到推荐方案。该方法在实际应用中收到了比较好的效果。
2 指导思想和原则
城市交通规划一定要具有科学性和权威性。交通规划与城市规划同步编制,相互反馈;重视交通规划相关技术规范、条例、导则的编制;加快适合我国城市特点的交通规划技术发展,在规划中充分考虑我国社会经济发展速度快、人口多、土地资源紧张的特征。重视交通发展战略和发展政策的研究;有效地利用价格手段调控交通需求;考虑低成本解决交通问题的方法和研究如何提高现有设施的使用效率等。
城市轨道交通网络规划主要内容包括城市总体规划深化、轨道交通建设必要性分析、客流分析预测、轨道交通线网规划、轨道交通系统选型、车场与联络线规划、环境保护规划、建设时机分析和用地控制规划等。轨道交通网络规划是城市总体规划中的专项规划,是宏观的控制性规划和指导性的实施规划,也是近远兼顾的长远性规划。因此,按规划年限可分为近期规划和远景规划。近期规划与当前城市总体规划年限一致;远景规划无具体年限,按城市远景规划用地性质、范围及人口的发展规划为基础条件,使网络规划既能适应和支持城市总体规划,同时又有适当超前性和滚动性,引导和推动总体规划的实施,使两者相辅相成。轨道交通网络规划的指导思想是:“依据总体规划、支持总体规划、超前总体规划、回归总体规划”。在规划时,必须遵循以下原则[17～40]:
(1)用最少的轨道交通总里程吸引最大的出行量。
(2)使最先修建的线路是最急需的线路。
(3)有利于城市今后的可持续发展。
(4)充分考虑轨道交通与土地利用的相互影响,处理好满足需求与引导发展的关系。
(5)线路走向应与城市主客流方向一致,应连接城市主要客流发生吸引源。
(6)轨道交通作为城市交通的骨干,应与现有交通工具相配合,协调发展,以最大限度地提高其使用效率。
(7)组建大型换乘中心,使之成为城市发展的副中心或新区开发的先导和依托点。
(8)与城市建设计划和旧城改造计划相结合,以保证轨道交通建设计划实施的可能性和连续性,工程技术上的经济性和合理性。
(9)与城市的地质、地貌和地形相联系,以降低轨道交通工程造价。有条件的地方应尽量采用高架或地面形式。从国外经验看,有两种选择可供参考[1～16]:
①对于人口和经济活动空间布局相对合理、功能分区比较适中的大城市,主要需要发挥轨道交通设施的快速通道作用,应优先在目前的中心区内部或环绕中心区修建,以利于提高中心区的通行速度,完善中心区的服务功能。
②在人口和经济活动空间布局不合理、功能分区缺乏的城市,主要需要发挥轨道交通设施在调整空间结构和完善功能分区方面的作用,应优先在城市中心区与快速发展的新区之间、在中心区与希望发展的边缘区之间修建,以尽快调整城市的空间和功能布局。
3 规划要点
城市轨道交通具有运量大、速度高、安全可靠、和其它交通干扰少等特点,因而在城市中主要担负中远距离的运输任务,特别是在市区日益扩大和卫星城镇不断开发的现代化大城市显得十分必要,城市轨道交通大多修建在客流量较大的主要干道,而不断遍及次要街道,且一旦建成即很难改移,因此必须以运量较小,适宜短距离运输的公共汽车等交通方式作为辅助,加上公共汽车机动灵活,可以随着轨道交通的发展随时调整线路和服务范围,建立一个由地铁或轻轨路网为骨干的城市综合交通体系。
市综合交通规划基础上,根据城市性质、人口规模、交通量预测值等特征,抓住城市大型客流集散点及主客流方向,进行定线、联网,使路网的确定与城市总体规划和城市交通规划相一致,最后通过一定的法律程序及上级的批准,使之成为城市轨道交通建设的主要技术依据。
(1)依据城市形态地理态势与总体规划配合协同发展
轨道交通规划时必须贯彻城市总体规划的基本战略及用地发展方向,透彻了解城市的形态演化过程和趋势以及地理地形因素的作用。另一方面,交通形式与土地开发模式是紧密联系的,密集的城市结构促进公共交通的发展,轨道交通车站周围土地会吸引紧凑的土地使用。
(2)交通网外形的型式设计和本身的配合
的型式主要是由城市地理形态(河流、山地等)、现状城市用地布局和人口流向分布决定,但主观决策的成分较多。路网本身的型式能决定整体几何性运输能力和客运流向,典型的型式是放射线和环线。线路越长,路网层数越多,吸引量就越大。但成本2效益比不一定好。线路离得太近,局部路网密度太大,吸引范围重叠,也不能发挥效益。
(3)吸引交通流量的最大化
的出行尽可能地转入轨道运输系统,降低地面和道路交通流拥挤,客流量越大运输效率越高,公交企业效益越好,如达不到最低的建设临界客运量标准,就会严重亏损。吸引客流量的大小和城市人口及密度、开通后的交通管理政策、轨道交通的经营策略和服务质量等有关。
(4)考虑运营上的配合
①轨道交通换乘站。路网规划中设置的换乘站在一条路线的工程设计中,要考虑两条以上的线路吸引人流量的规模,因为钢筋混凝土构造很难改造。线路终点站设置要尽可能将同一走向的大量出行人口包进线路范围,减少换乘。
②地面公共汽车交通的配合。在轨道交通方式建成或运营以后调整公共汽车的线路走向,轨道交通无法实现的由地面交通去完成,实现互补。多线路换乘地点可改建成换乘站。
③与对外交通设施贯通配合。轨道交通站直接与火车站、长途客运站、航空港等连在一起。
4 网络规模
网络规模就是轨道交通线路总长度的宏观控制,为的是寻求合理规模,防止盲目性;同时使方案在比较时具有同等量级的可比性。所以网络合理规模分析是一个重要的质量控制点。线网合理规模主要从“需求”与“可能”两方面分析。“需求”是以城市总体规划提出的人口分布、出行强度和总量分析为基础,根据城市交通方式构成及其比例,分析城市轨道交通需求的规模;同时以城市形态结构为基础,分析网络合理密度和服务水平需求的规模。“可能”是从城市国民生产总值中提取一定比例建立专项建设资金,分析城市经济承受能力和工程正常实施进度可能的规模。对于线网规划的论证,线网规模取决于城市规模、城市形态以及社会经济发展水平等诸多因素。
5 网络优化
城市轨道交通网络是实现系统功能的载体,是轨道系统规划的关键。在研究国内外大城市轨道交通经验的基础上,上海提出了“枢纽锚定全网[27]”的轨道交通网络优化理论。这种“先枢纽后网络”的规划思想的理论依据在于:“用地布局决定客源生成;客源分布决定枢纽位置;枢纽布置决定网络形成;网络系统决定交通功能”。即在进行网络规划时,首先应根据交通集散点的分布情况,确定不同等级和不同类型枢纽的布局,然后根据枢纽布局调整网络,以满足各集散点之间的交通联系。
著名地铁系统的五大地铁网络都呈现一个共性,即多心自由式放射状。地铁作为一个系统,还可区分几个层次。如日本通行一轨多线制,即同一轨道上运营多条线路,各国通行的主线支线组合制,这些都归纳在自由式的特点中。地铁网络设计中的一个特例,是巴黎快速地铁(rer)网络。巴黎从1938年起步,设计规划了rer系统,至今已形成115km、65个车站的规模。它以一线多支、大站快速与穿越市中心三大特征,形成了一个崭新的快速地铁系统,与巴黎传统的一轨一线制、小站中速、密布全城的老式地铁形成鲜明对照。rer的功能是支持城市扩展,承担长距离乘客的快速运输任务。
6 轨道项目的建设排序
城市轨道交通系统的形成是百年之功,网络需一次规划逐步完善,但建设只能逐步进行。轨道项目的建设排序就成为一个突出难题。其难处不只是在财政上,更多的是在对原有规划的调整上。其结果是建一个项目就调整一次整个网络。如何对待短期需求与长远整体的矛盾,是实际工作中必须回答的。上海80年代起步的地铁建设,一直处于这种困惑中。实际建设的线路没有一条与原有规划相符。交通规划的指导作用究竟如何在巨资建设的轨道交通中体现,已引起决策者与规划师的深思。轨道项目排序应与客流变化趋势一致。巨大投资项目应考虑经济效益。轨道交通的效益是由客流量决定的。香港地铁立项十分强调这一原则,因而形成了世界少有的盈利地铁系统。日本大阪的地铁,大都在20年左右的时期内完成全线建设。其原因就是追求建设与运营的最佳结合,以产生最大的经济效益[12～30]。
建设的次序指线路排序,一般的共识是先建设贯通市中心的直径线,因为从轨道交通线网体系和运输效率的角度看,设置贯穿城市中心的路线比较理想,如“十”字形的干线,随后优先线路一般又定为环线,使网络的可达性得到较大改善,或根据城市地形与布局特点建设主要客流方向的干线,如香港的港岛线、港九线形成的“t”字形干线。随后的优先线路一般又定为环线,使网的流通性、可达性、机动性、覆盖率等项指标均有较好的改善。如上海的地铁1号线、地铁2号线和轨道交通明珠线形成的以“申”字型为基础的轨道交通网络骨架。在构成“直径+环”网络之后,选择的取向有两种,一是弥补环内密度较低的缺陷,即优化环内服务水平,是一种加强市中心的策略;二是强化环外放射功能的取向,即优化环外客流发展的需要与导向,是一种强化城市边缘区与郊区开发的策略。
相比之下,强化市中心的策略所需投资代价更高,但对市中心区的地面交通、环境保护、凝聚力更有作用;强化城市边缘区的策略更有利于城市的合理布局,单位投资的产出更高。而这两方面又是互补性很强的。在经济欠发达地区的城市,似乎更适合选择强化城市边缘区的策略;而在经济发达地区的城市,则应兼顾两方面的发展。
建设时机有追随型、满足型、主导型的差异[2]。选择建设时机的关键:一是有良好的超前性规划,包括前述的规模依据;二是第一条线路的建设必须有一定的超前性,由此形成观念认识的突破,资金筹措与运用的实践,工程技术难题的解决,运营管理要素的完善,对整个网的建设具有很强的导向作用。比较理想的是主导型,即对城市发展起到积极的良性的导向作用;其次是满足型,即随城市发展基本达到满足的水平;最差的是追随型,即始终落后于城市发展对轨道交通的需求。当然,极差的还有饥渴型,也就是到了迫不得已之时,才考虑建设轨道交通(在许多经济欠发达地区的城市正是如此)。而这些城市恰恰又是十分需要、十分适合轨道交通系统为之服务的。
轨道交通建设是一项长期、庞大的工程,在一定的资金、人力、物力等客观条件下,分期建设规模和顺序应充分考虑与城市经济、人口发展、土地开发、重点项目建设以及交通需求紧密结合,还应坚持下述原则:
(1)线网实施规划应分步实施,必须有重点、有层次、先建立核心层,再向外延伸,循序发展。
(2)实施顺序要讲究实效,应充分考虑工程和运营的连续性和效益性水平,未来的线网实施规模,更应注意需求因素和对城市综合实力的分析。各条线网规划的实施,必须同时考虑车场的配置、列车组织方案以及所需要的配套线路工程;
(3)应特别强调保证线路能够做到修建一段、运营一段。国外大城市交通的实践已证明,轨道交通在城市公共客运交通的“骨干”地位需要地面常规公交系统的配合才能实现[1～16]。目前国外的一些大城市,轨道交通一般已承担60%以上的周转量。轨道交通能否在未来达到50%的份额预测指标,从而实现在城市公交中的主导地位,关键在于能否实现轨道交通与地面公交的合理衔接。因此,在轨道交通线网规划完成以后,应着手抓紧轨道交通与地面常规公交衔接的研究。应分层次地做好综合枢纽站、大型接驳站、一般换乘站规划,才能充分考虑到为吸引、运送、转换客源所需要的空间,提供一个较高服务水平的公交客运系统,使轨道与地面公交能相互衔接,实现互换。
7 客流预测分析
客流预测是轨道交通投资决策的依据,也是项目评估的基础。轨道交通客流需求预测分析是整个轨道交通系统规划与设计的重要依据。轨道交通规划的重要依据是客流预测,而预测客流的前提是城市用地与经济环境。城市快轨修建的规模应与其远期客流量相适应,所以正确进行快轨远期客流的预测,对于合理控制快轨建设的投资是十分重要的。如果客流估计过低,将来无法满足运营需要,将会给以后的客流组织造成困难。由于客流预测的复杂性,一般为偏于安全,客流预测偏大的可能性是很大的,这就使快轨修建的规模超过了实际需要,其结果必然使造价提高。近年来经常遇到客流预测与轨道设计差异甚远的情况,这已经成为城市轨道交通规划的一大难题。城市轨道交通客流预测是近年发展起来的一门预测学。在20世纪60年代我国建设地铁之初,虽对地铁客流预测有所研究,但方法简单,尚属于启蒙阶段。当时以“战备为主,兼顾交通”为建设原则,对地铁客流预测尚未放置重要地位,缺乏系统认识。20世纪80年代开始,因国家改革开放政策,使地铁建设原则转变为“交通为主,兼顾战备”,在思想是一个大解放,在技术上与国外有了充分交流,从国外引进了客流预测方法及其数学模型,并随电子计算机技术发展,使轨道交通客流预测成为一项专门的学科。
从目前国内外采用的预测方法来看,大致可以分为趋势外延法、吸引范围法和交通规划“四阶段”法等三种形式。前两种方法仅考虑了预测线路沿线及其吸引范围内客流的变化趋势,没有考虑轨道交通系统作为整个城市交通骨干建成后,将导致整个城市客流在城市路网上分布状态的变化;第三种方法是以城市居民出行od调查为基础,按一定的数学模型,对整个城市客流在路网上的分布进行预测分析,从中确定轨道交通线路上的客流量。该方法可以分为客流发生预测、客流分布预测、交通方式划分预测和交通分配四个阶段,具有较严格的数学基础和较高的预测精度。
多年来,客流预测的数学模型经过我国交通专家的研究开发,结合各城市的实际情况,经多年积累资料,摸索城市客流的特征和规律,对各项参数和程序进行不断修正,已经逐步建立起一套完整的预测方法和计算模型体系;并还在不断地积累经验,不断地完善,使客流预测的可信度也在不断提高。但在实际运用中要达到较高的可信度,仍存在较大的难度,这是值得重视的问题。客流预测的难度主要是难在客流预测的内容和预测条件的复杂性。
文[30]使用“四阶段”法预测城市轨道交通客流量所采用的数学模型和预测的基本思想,针对我国城市交通的实际情况,研究在混合交通状态下,交通分配的平衡模型及其简化算法;文[31]阐述了客流预测的目的和内容,分析了客流预测的难度和风险,提出了可信性评价的要点,对客流预测提出了波动范围的要求。采取了面对现实的观点,创建了抗风险设计的理念,对客流预测的风险做了有限性和突破性的分析,提出了抗风险的适应性和转移性的措施,使客流预测的数据与运营能力设计之间具有较大适应弹性。对于轨道交通的运营组织,采取分期设计很重要,尤其是应分别确定初、近期和远期的车辆编组和行车密度,这有利于个情况,一是时限差,二是线别差。需要给出较大抗风险设计;文[32]指出轨道立项客流标准应重的弹性幅度,绝不能硬套规范。新研究。全世界一百多个地铁系统百余年的运营结果表明,正线每公里日均客流二万人次已属理想状8小结
因此我国有关规定需作调整,否则将迫使地方明知故犯,产经多年来的城市轨道交通规划研究和实践,我生整体性的重大危险。上海地铁一号线,途经市中国城市轨道交通研究单位和学者对城市轨道交通规心与若干区中心及大规模居住区,经过五、六年的划工作已经取得较大的进步和发展,对规划的特征运营已近稳定状态。其水平不到日均2万人次π公和规律又有深层认识,加强了定性定量的分析论里。北京地铁的实测数据也未达到这一水平,对此证,使城市轨道交通网络规划的合理性日趋提高,不能不引起高度重视;文[33]对世界百余个地铁但也存在许多有待进一步发展和完善之处,需要我系统运营进行了对比,提出一点看法。指出客流量们积极探索符合我国国情的客流规律,为路网规划与很多因素相关,单独分析难免出错。与我国情况奠定坚实的基础。在线网规划中,除客流分析法相似的东京与汉城的指标值得借鉴,即每公里承担外,也应同时吸取其他方法的合理部分,使网络规215万客流。结合我国轨道预测的实际,应明确两划更臻完善。
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数学建模路线规划问题篇10
关键词：经济发展；电网建设；规划管理
中图分类号：F120文献标识码：a
引言
作为基层电网，其更需要完善的规划对电网建设项目予以确定，基层电网规划必须遵照相关规定以及标准进行，同时要考虑到项目建设的深度以及广度，不但要考虑空间性问题，还需要考虑时间性问题。对基层电网进行规划主要是针对区域实际情况以及电网总体规划等，对基层电网的规划目标予以确定，并制定相应的技术方案，同时对电网调度、电网的通讯以及系统中的自动化管理等内容进行管理
1、电网规划管理存在的问题
1.1电网规划基础数据遗乏
受到以往传统电力工作的影响，城市建设工作复杂程度的制约，当前，能够支持城市电网规划开展的基础数据存在不足和不准确的问题。特别在近一段时间城市建设速度加快各类电网基础参数变化较大这使基础数据方面的问题更加严重。两种情况都会造成城市电网规划基础数据不足和准确性降低，导致城市电网规划失去应有的数据基础，既难以将现代科技元素应用到城市电网规划工作中，又使城市电网规划失去准确性和可信度。
近年来，随着经济的快速发展，城市电网的构建及改造也取得了瞩目的成就。但仍存在着主网和配电网不协调的状况。如南方某电网，其电网建设以500kV高电压主干网络为主，在该电网的建设中，投入了大量的资金和人力资源。但却忽视了对配电网的建设，导致城市配电网建设相对落后。有些城市，在供电规划时，将主网和配电网都进行了有效构建，但在实际的运行中，主网和配电网在运行中出现了严重的缺乏协调性，致使供电效率低下、供电中电能损耗严重，难以发挥电网供电的优势。
1.3管理人员专业性差
作为该环节工作内容的引导者，基层电网管理人员需要具备相应的技术水平。因而想要促进基层电网规划发展管理的发展，就需要经验丰富的人员进行管理。专业的管理人员依照自身的工作经验总结工作中制约因素，制定完善的管理方案，顺利推进管理工作发展。但是我国基层电网中，从事规划管理的人员技术经验严重缺乏，这便制约了基层电网的发展，同时也加大了电网规划管理工作在城乡之间的差距。此外由于高新技术的利用较为滞后，基层电网规划管理工作也收到了一定影响。
2、如何提高基层电网规划管理的措施分析
2.1加强电网规划宣传
电网规划在实际建设的过程中，除了上面提到的问题，还存在一些社会问题。例如电网规划用地与群众土地的矛盾、电网规划线路走廊和建筑物安全距离的问题等。这些问题大都是由于社会群众对电网规划的认知不足引起的。因此，需要通过报纸、网络、电视等渠道，大力宣传电力设施建设的重要性，让群众能够支持电力规划建设，积极配合电力设施的建设工作。另外，电力公司还需要促使政府各部门为电力规划建立绿色通道，按照相关标准在规定时限内解决土地征用、拆迁补偿、线路路径等问题。
2.2提高负荷预测精度
通过改善预测方式，从而提高计算负荷值的精度。在电网运行的过程中，受到多重因素的影响，电网的电力负荷会发生较大的变化，例如环境结构以及电网所在区域的经济发展状况等都会导致电力负荷的变化。为了保证电网规划管理能够更加精准，必须对负荷预测数据的精确度进行提高，因而就需要改变原有的预测方法。通过灰色系统理论的方式能够准确预测电网负荷值，通过灰色理论微分方程对系统负荷未知量进行计算，因而适用性较强。目前我国针对基层电网建设相对较为重视，因而在实践中需要灵活运用灰色系统理论法，结合电网运行状况，了解电网的负荷发展，促进规划管理工作的发展。
2.3系统接线模式设计
（1）同电源不同母线辐射接线，变电站设二台变。这样的接线方式相对简单但比较实用，电网运行过程中变电站母线断路器处于断开状态，两条线路分别承担一半的负荷，如果某一线路出现故障问题，该线路立即退出运行，随后变电站母线断路器处于闭合状态，无故障的线路带两台变压器继续工作。由于断路器出现故障的几率非常小，对系统运行产生影响的元件一般都是线路故障率以及开关操作时间，因此这一接线模式具有较好的稳定性。
（2）同电源不同母线辐射接线，进线侧不设置开关。此类接线模式和第一种接线模式相比，其特征在于进线侧开关的设置。输电线路在正常情况下处于满负荷状态，如果某一线路出现故障问题，则相应变压器应立即停电，所以这种接线模式的可靠性相比较低。
（3）同电源双t接线，变电站设置2台变压器。这一接线模式利用变压器母线组的形式，需要的设备相对较少，因此成本较低。该接线模式的可靠性相比同电源不同母线辐射接线模式较低，如果某一线路出现故障，则其相对的变压器必须停电，此时电力负荷则会通过低压备用转带，供电稳定性会受到较大影响。
2.4电网规划设计评估
（1）评价准则。对城市电网设计完成之后，我们要立即进行质量评估工作，笔者认为，对电网规划评估必须要做好下面几点要求：一是对电网可靠性进行科学合理的评估，评估目标包括电力不足期望、供电可靠率以及系统平均缺点指标；二是要对电网规划设计的安全性进行评估，安全性即是对系统负荷率、电压合格率以及短路电流的评价等；三是必须科学评估电网规划的经济性，经济性指标主要包括了电网建设安装以及调试费用、电网运行过程中产生的维护费用、电网设备故障损失等；第四是必须对电网规划设计布局的合理性进行准确的评估。
在电网改造时，应当充分认识到自动化的作用，结合当地的经济发展状况及地理特征，进行电网自动化建设。此外，在自动化建设时，还要注意智能化和通信网络在电网运行中的作用，在电网自动化建设的同时，对其今后的智能化发展做深入的研究。
2.6注意电网规划中工程和经济相结合
在电网长期规划中，需要注意技术和总体费用，所以在进行量化估计时，首先应当确定技术上的可行性，其次计算各种方案是否符合相应的规程，再次对每个输电线路及设备进行费用估算。
2.7建立健全电网规划保障机制
基层电网的规划管理既需要有完善的管理方法、经验丰富的管理人员以及高超的管理手段，还需要有完善健全的保障机制，这样才能够从始至终确保电网规划工作的顺利进行。首先需要有相关基层法律法规的强制力保证，例如基层建设内容和标准中指出了，县级供电企业需要和该地区的规划部门相配合，在规划时需要为基层电网的规划建设留出建设用地，提供输配电线路通道。这一规定就为基层电网的规划管理铺平了道路；其次在基层电网规划管理的内部需要有健全的管理模式，制定完善且切实可行的管理方案，一定要符合基层的实际情况，要注重细节，切记太大太空。
2.8规划管理人才的吸纳
领导阶层是保证电网规划管理能够有效进行的基础，规划管理工作发展的导向，通过专业、经验丰富的规划管理人才，能够有效提基层电网建设效率。专业人才的吸纳除了要积极的吸引外，还需要针对原有的管理阶层进行定期培训，将原有工作人员的潜力挖掘出来，针对城市电网规划建设的经验，结合基层电网建设的实际条件，制定出合理科学的规划方案。