- 中文名
- 布雷斯悖论
- 外文名
- Braess' paradox
- 学科背景
- 交通分配理论、网络流、博弈论
- 提出时间
- 1968年
基本介绍
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Braess 悖论是由德国数学家迪特谜柜里希·布雷斯(Dietrich Braess)在 196船射验采8 年的一篇文章 [1]中提出的。Braess 悖论是指在个人独立归想乘选择路径的情况下,为某路网增加额外的通行能力(如增加路段等),反而会棵探祝导致了整个路网的整体主誉运行水平降低的情况。有时在一个交通网络上增加一条路段,或者提高某个路段的局部通行能力,反而付背盛使所有出行者的出行时间都增加了,这种为了改善通行能力的投入不但没有减少交通延误,反而降低了整个霸连交通网络的服务水平。人们对这个问题做过许多研究,在城市建设当中也尽量避免这种现象的发生。但在复杂的充挨臭城市道路当中,Braess 悖论仍然不时出现,造成实际交通效率的显著下降。若某道路系统的纳什均衡并非最优状态,就可能会产生 Braess 悖论现象。
案例分析
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图1中的交通网络给出了一个发生 Braess 悖论的例子。假设 AC 段和 BD 段路途较长,通行时间需要 25 分钟;AD 段和 BC 段路途较短,但为堵车高发路段,通行时间为 5+x 分钟,其中 x 为车流量。设有 10 个单位的车流量从 A 流向 B。
当 CD 段禁止通行时,司机可以在 A→C→B 和 A→D→B 两条路径中选择。在纳什均衡下,两条路径各分配 5 个单位的车流量,因而 AD 段和 CB 段都需要 10 分钟通行。不论走 A→C→B 还是 A→D→B,所需时间都是 35 分钟。如果两条路径所分车流不均等,则车流较多的一边通行缓慢,致使后面的司机转而选择车流较少的一边通行。所以车流均分是此情形下的纳什均衡。
增开一条通行时间仅为 8 分钟的高速路段 CD 以后,就把以上的均衡打破了。因为走 A→D→C 快于走 A→C,走 D→C→B 也快于走 D→B。所以新的纳什均衡是全部的 10 个单位车流都走 A→D→C→B 的路径,造成 AD 段和 CB 段出现拥堵,需要 15 分钟通行。最终总通行时间反而增加为 38 分钟。更重要的是,A→D→C→B 是每个司机站在个人角度看来的最优路径。再也不会有一半的车流愿意分流到 AC 和 BD。
电路仿真
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