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1、河南农业大学河南农业大学撰写日期：2013 年 5 月 20 日本科生毕业论文（设计）本科生毕业论文（设计）题 目 基于最大流算法的高速公路通行基于最大流算法的高速公路通行能力研究能力研究 学 院 机电工程学院 专业班级 交通运输 09 级 1 班 学生姓名 王克楠 指导教师 曲建华 摘摘 要要高速公路以其大流量、快速、安全、舒适等特点已在道路交通中扮演了重要的角色并得到迅速发展，为改善我国交通运输状况及推动国民经济的发展做出了巨大贡献。然而，实际通行能力降低以及因此引起的许多问题严重阻碍着高速公路效益的发挥。应根据高速公路实际通行能力与最大通行能力之间的关系，对其进行合理的控制与管理。本文在
2、以最大流算法为基础的条件下，对高速公路的通行能力进行深入研究。首先，介绍了研究的意义和背景。其次，说明高速公路通行能力的基础理论，从系统的角度对高速公路通行能力的基础理论进行研究，明确了通行能力的概念和分类。而后，对运筹学中的最大流算法给出了系统的、详细的介绍，说明了其基础理论构成和一些重要理论。重点说明了通过运筹学中的最大流算法计算高速公路通行能力的方法，将其转化为可用运筹学中的最大流算法进行具体计算的数学模型；介绍了对于此类问题采取的最大流算法具体步骤，并且举出算例说明问题。最后，论文总结全文的研究工作，并对今后的研究方向进行了展望。关键词：关键词：最大流算法；高速公路通行能力；计算模型T
3、he Study on High Way Traffic Capacity Based on The Maximum-Flow AlgorithmAbstractCharacterized as large flux，high speed， safety and comfort，highway develops rapidly and plays more and more important role in road-based transport system， and has made great contribution to improving the existing transp
4、ortation situation and promoting the development of the national economyHowever,the highway capacity reduction and the problems resulting from it have constrained badly the effect of highway transportationAccording to relevant study and practices，the traffic control and management to freeway is effe
5、ctive way to solving these problemsBased on the maximum-flow algorithm based on the conditions, in depth study of highway capacity. Firstly, introduces the significance and background of the research. Secondly, illustrate the basic theory of the highway capacity, study the basic theory of the highwa
6、y capacity from the point of view of system, defines the concept and classification of capacity. Then, for a given maximum flow algorithm in operations research system, in detail, described the basic theory and some important theories. Focusing on the calculation method of the highway capacity by ma
7、ximum flow algorithm in operational research, transforming it into the mathematical model can be used to the maximum flow algorithm in operational research for concrete calculation; introduces the maximum flow algorithm is presented for such problems to illustrate the problem, and a numerical exampl
8、e.Finally,conclusions of all research efforts in the paper are drawn and further research directions are prospectedKey Words: The Maximum-Flow Algorithm; Highway Traffic Capacity;Computational Model目目 录录1 引言.12 研究意义.23 高速公路通行能力理论.43.1 概述.43.2 高速公路交通流特性.53.2.1 交通量特性.63.2.2 速度特性.73.2.3 密度特性.93.2.4 车头间
9、距和车头时距.103.3 高速公路通行能力理论.113.3.1 理论最大通行能力.113.3.2 理想条件下的通行能力.124 高速公路通行能力的最大流计算方法.144.1 最大流算法介绍.144.2 最大流问题的数学描述.154.2.1 网络图定义.154.2.2 最大流最小割定理.154.3 几种最大流算法的实现和比较.164.3.1 Ford-Fulkerson 算法.164.3.2 衍生割集网络极大流算法.164.3.3 辅助图最短路算法.164.4 高速公路道路网的简化.174.5 高速公路通行能力计算问题描述.174.5.1 多起点、多讫点路网的数学描述.174.5.2 多起点、多
10、讫点路网通行能力.184.6 算法.194.6.1 算法思路.194.6.2 算法步骤.194.7 算例.194.8 算法小结.225 结语.235.1 本文主要工作.235.2 本文的一些创新方面.245.3 后续工作和研究方向.24参考文献.25致谢.2601 1 引言引言近年来，我国公路建设特别是高速公路建设迅猛发展，公路交通网络已经基本形成，快捷、安全、便利已经成为公路交通管理的首要任务，通行能力是衡量公路交通运输能力的重要指标，公路通行能力研究对于科学、合理发挥公路交通运输功能，最大限度的满足公众需求有着重要的作用。相对于普通公路而言，高速公路己取得了巨大成功，带来了巨大的经济与社会效益，使服务水平大大提高。但随着国民经济的飞速发展，汽车数量急剧增加，人们对交通的需求大幅度增长，造成了交通供求关系的不平衡，尤其是交通高峰期的市区高速公路。因而，高速公路在运行中始终存在着交通拥挤、交通安全和环境污染等问题。交通拥挤是指交通需求(一定时间内想要通过道路的车辆数)超过某道路的交通容量时，超过部分的交通滞留在道路的交通现象。交通拥挤的根本原因是交通供求关系不平衡，在造成交通拥挤的许多需求因素中，大部分可归纳为二类：(1)常
