機(jī)動(dòng)化時(shí)代街區(qū)宜步行的關(guān)鍵形態(tài)指標(biāo)及優(yōu)化方法研究結(jié)題摘要

我國城市的機(jī)動(dòng)性特征日趨明顯，對原來承載著市民日常生活的步行空間產(chǎn)生巨大沖擊，同時(shí)也使城市面臨著更為嚴(yán)峻的社會(huì)和環(huán)境問題。課題以上海中心城區(qū)為案例，剖析目前市民步行活動(dòng)總體特征與需求重點(diǎn)及主導(dǎo)問題，探尋街區(qū)空間形態(tài)與步行活動(dòng)之間的內(nèi)在規(guī)律性。首先，基于步行出行特征與環(huán)境滿意度的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)：居民通勤步行大幅減少，但混合步行仍是居民日常出行的主要方式；居民年齡與日常步行距離和時(shí)間呈正相關(guān)，家庭私家車數(shù)則與其負(fù)相關(guān)；居民普遍認(rèn)同步行有益身體健康，偏愛便捷、活力與安全的步行環(huán)境；居民步行行為既受到社會(huì)因素影響，也受到街區(qū)環(huán)境因素影響，機(jī)動(dòng)化發(fā)展引發(fā)的步行安全、環(huán)境品質(zhì)和空氣污染等問題值得關(guān)注。其次，基于中觀和微觀層面的街區(qū)形態(tài)量化解析與預(yù)測模型推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)：混合的功能布局與設(shè)施配置有利于居民的大多數(shù)出行目的在街區(qū)內(nèi)部得到實(shí)現(xiàn)，滲透性的空間結(jié)構(gòu)和高品質(zhì)的步行環(huán)境設(shè)計(jì)可以提供步行者充分的便捷性和舒適性，行人的步行感知與體驗(yàn)受到沿街建筑的底部界面特征影響最大，其中建筑臨街區(qū)寬度是影響步行逗留活動(dòng)的關(guān)鍵性因素，建筑底層臨街面的透明度、功能密度與店面密度對于吸引商業(yè)性逗留活動(dòng)具有積極影響。另外，從人車銜接的易達(dá)度與安全度來看，發(fā)現(xiàn)街坊尺度劃分與干道過街等待是影響軌道交通站區(qū)步行便捷性的關(guān)鍵性因素，而機(jī)動(dòng)車速度與交叉口特征是影響步行安全感的關(guān)鍵性因素。最后借鑒國際優(yōu)秀案例，提出適合地段特征和步行活動(dòng)特點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對策，并編制步行友好街區(qū)的街道設(shè)計(jì)引導(dǎo)，制定評(píng)價(jià)街區(qū)宜步行的關(guān)鍵形態(tài)指標(biāo)，為推進(jìn)步行友好街區(qū)建設(shè)乃至城市步行化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

我國城市的機(jī)動(dòng)性特征日趨明顯，對原來承載著市民日常生活的步行空間產(chǎn)生巨大沖擊，同時(shí)也使城市面臨著更為嚴(yán)峻的社會(huì)和環(huán)境問題。如何在城市街區(qū)層面通過城市形態(tài)的優(yōu)化與控制吸引更多的步行活動(dòng)，以降低私家車使用是本課題的主要任務(wù)。擬借助已有成果和進(jìn)一步調(diào)研，對案例城市典型街區(qū)的步行空間在中觀和微觀層面展開類型比較與量化研究，剖析現(xiàn)有街區(qū)步行活動(dòng)特征與潛在需求及主導(dǎo)問題；同時(shí)運(yùn)用有效的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型，在步行出行便捷度、步行停留舒適度和人車活動(dòng)安全度等三個(gè)方面探索城市形態(tài)空間變量與步行活動(dòng)之間的內(nèi)在關(guān)系，進(jìn)而建立街區(qū)宜步行的關(guān)鍵形態(tài)指標(biāo)與評(píng)測模型；以此為基礎(chǔ)，尋求理性的、符合街區(qū)特征和步行活動(dòng)特點(diǎn)的城市設(shè)計(jì)方法，并經(jīng)由對步行空間優(yōu)化的實(shí)證研究，提出具有可操作性的政策建議與設(shè)計(jì)引導(dǎo)，為推進(jìn)步行友好街區(qū)建設(shè)乃至城市步行化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)(AS/RS)是現(xiàn)代工廠物流和CIMS中的重要環(huán)節(jié)，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對自動(dòng)化倉儲(chǔ)提出了更高的要求。本文將現(xiàn)代智能優(yōu)化理論的研究與AS/RS應(yīng)用相結(jié)合，以進(jìn)一步完善倉儲(chǔ)的智能化管理、提高系統(tǒng)整體效率為目標(biāo)，開展自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化方法的研究，對提高企業(yè)競爭力和國民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行質(zhì)量都具有重要的理論和實(shí)際意義。 AS/RS是一個(gè)離散的、隨機(jī)的、動(dòng)態(tài)的、多因素、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，對AS/RS的智能化管理將導(dǎo)致復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問題。傳統(tǒng)的方法求解過程不僅時(shí)間較長、成本較高，而且很難求得最優(yōu)解。本文通過采用智能優(yōu)化遺傳算法(GA)和基于群集智能的蟻群算法(ACO)對AS/RS的若干優(yōu)化問題進(jìn)行研究，提出了相應(yīng)的改進(jìn)算法并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。論文主要工作如下： 1．針對AS/RS輸送系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致設(shè)備資源利用沖突和自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)的任務(wù)分配問題，建立了考慮多個(gè)復(fù)雜約束條件的AGV優(yōu)化調(diào)度問題的多參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。將局部搜索技術(shù)引入標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法中，提出了帶有局部搜索的混合遺傳算法。該算法解決了局部搜索中尋找高效鄰域結(jié)構(gòu)的技術(shù)難題，能夠搜索到問題的全局解，有效地解決了輸送系統(tǒng)出現(xiàn)的死鎖和瓶頸效應(yīng)問題。 2．針對貨物存取頻繁和存儲(chǔ)貨位動(dòng)態(tài)變化問題，建立了固定貨架系統(tǒng)貨位分配優(yōu)化問題的多目標(biāo)模型；針對分配模型各目標(biāo)存在相互沖突不存在唯一的最優(yōu)解，提出了基于Pareto最優(yōu)和小生境技術(shù)的改進(jìn)遺傳算法。該算法除了常規(guī)遺傳操作以外，設(shè)計(jì)了Pareto解集過濾器和小生境技術(shù)，求得均勻分布的Pareto最優(yōu)解集，較好地解決了貨位分配多目標(biāo)優(yōu)化問題，并為AS/RS提供多種動(dòng)態(tài)優(yōu)化解決方案。 3．為進(jìn)一步提高AS/RS效率需要解決大規(guī)模入/出庫揀選作業(yè)的路徑規(guī)劃問題。本文首先針對水平分層旋轉(zhuǎn)貨架系統(tǒng)的特點(diǎn)構(gòu)建了揀選作業(yè)路徑規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)模型。然后針對不同設(shè)備配置下的固定貨架系統(tǒng)，定義了單巷道固定貨架揀選作業(yè)問題(SAOPP)和多巷道固定貨架揀選作業(yè)問題(MAOPP)；分別構(gòu)建了SAOPP路徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型和作業(yè)次數(shù)不確定的MAOPP路徑規(guī)劃的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型。針對ACO算法求解路徑規(guī)劃問題存在容易出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，提出了自適應(yīng)動(dòng)態(tài)改變信息素?fù)]發(fā)系數(shù)的策略；針對ACO算法求解大規(guī)模路徑規(guī)劃問題時(shí)存在的收斂速度慢，容易陷入局部最優(yōu)的缺陷，提出了候選點(diǎn)集合策略、動(dòng)態(tài)插入點(diǎn)策略及選擇算子的策略。實(shí)驗(yàn)證明用本文設(shè)計(jì)的新型改進(jìn)ACO算法求解大規(guī)模路徑規(guī)劃問題時(shí)，能快速得到近似最優(yōu)解。 4．為驗(yàn)證本文建立的優(yōu)化模型和提出的求解方法的有效性，結(jié)合一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用對象進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用分析。結(jié)果表明：所建立的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的優(yōu)化算法完全可以應(yīng)用于實(shí)際自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)中，可以達(dá)到了減少企業(yè)物流成本，提高倉儲(chǔ)整體效益的目的。 本文得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目和遼寧省高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目的支持 。2100433B