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常见的基础网络支撑着整个经济和社会活动,提供了商业,科学,技术,社会系统以及教育所需的各种基础设施。而无形的逻辑网络,也是基础网络的有力补充,帮助人们完成更为复杂的活动或任务。网络结构无处不在,他们的作用超乎想象,离开了网络,人类将无所适从。
由于网络系统在人类生活占据着越来越重要的地位,其效率就显得尤为重要。然而,在网络系统中,参与的实体数量很多,各自拥有自己的行为方式和目的,网络经过长期的运行,所达到的静态用户均衡,只是每一位网络用户不能通过单方面的行动改善自己的状况而已。网络系统作为一个整体,在大多数情况下,并不能够达到系统整体的最优。所以,做为政府或者网络决策者,有义务采取一定的措施控制网络系统,使其能够达到系统的优化,这一背景引发了本文的研究。
本文研究的主要基础是网络均衡理论,即静态用户均衡的一系列均衡条件及求解模型。站在政府决策者的角度,试图利用道路收费政策来控制网络结构达到理想的用户均衡状态。文中主要对两类网络进行了介绍及分析,交通网络和供应链超级网络。对交通网络中负的外部性,尾气污染造成的环境问题通过道路收费进行控制。在其成本函数可分离的情况下,利用尾气污染定价和双层规划模型达到了两种不同的控制目标,即使尾气污染不超过某一限制标准和污染最小化的目的。在网络为非对称的情形下,建立了下层为变分问题的双层规划,利用罚方法对其求解进行了分析。对于供应链超级网络,目的是通过交易税收,对各个交易路线上的单位交易量收取一定的税收,各不相同,使得网络系统中实体总的效益最大化,文中是使得所有生产厂商和零售商的利润之和最大。同样建立了下层为变分问题的双层规划,并用实例分析了税收政策的有效性。总之,本文的主要贡献在于,提出网络系统道路收费政策利用双层规划模型确定最优控制目标,并在双层规划模型下分析了求解方法,这一最优化的系统目标也为决策者提供一定的决策依据。