2025美赛数学建模D题:更好的城市规划——思路+代码+模型
马里兰州巴尔的摩是一个受老化基础设施和有限交通选择影响的城市,这些因素影响了人们的生活并妨碍了城市的经济增长。最近,通过国家资金和支持,美国一些城市已经制定了基础设施计划,移除那些将社区与市中心隔离的高速公路,并希望以重新连接和振兴这些区域的方式来替代这些高速公路。通过修复道路、建设绕行路、扩展公共交通选项以及改善港口和机场的通行,巴尔的摩希望促进商业发展,使这座城市成为一个更适宜生活、工作和旅游
详细思路更新见文末名片
2025 ICM 问题 D: 更好的城市规划

背景:
交通系统能够帮助或阻碍城市的增长以及居民的生活。一个成功的交通基础设施能够吸引企业、学校、游客以及新居民。城市面临的交通挑战是复杂且相互交织的。不同的利益相关者(城市居民、企业主、郊区居民、通勤者、过路旅客、游客等)在这些系统中有不同的需求和优先事项。交通系统的某一部分通常会偏向某个利益相关者,从而干扰系统中其他部分的需求。高速公路、公交路线和铁路系统可能会与本地的骑行者和行人产生冲突,而当司机被城市人行道和交通信号灯耽误时,亦会造成相反的影响。有时,城市的地理环境是有效交通系统的最大障碍——如水域(河流、港口、溪流、排水沟)或地形(山丘、沟壑、山谷、坡度)。甚至土壤成分和气候条件也可能造成干扰。
情境:
马里兰州巴尔的摩是一个受老化基础设施和有限交通选择影响的城市,这些因素影响了人们的生活并妨碍了城市的经济增长。最近,弗朗西斯·斯科特·基大桥(Francis Scott Key Bridge)的倒塌,导致一条穿过繁忙港口的主要高速公路关闭。巴尔的摩已经开始计划通过基础设施改善和公共交通增强来改善交通网络,这是其可持续发展目标的一部分。这些目标基于确定、优先排序和实施诸如利益相关者间合作、维护或更新物理系统、有效利用数据和寻求增强居民和游客生活的技术进步等举措。
巴尔的摩拥有繁忙的港口和航运中心,同时位于主要的州际高速公路(I-95)上。几个穿越市区和通勤的高速公路和铁路与街道和社区相交,造成市区居民难以进入航运行业的工作机会,也让当地企业在社区内外运输货物变得困难。通过修复道路、建设绕行路、扩展公共交通选项以及改善港口和机场的通行,巴尔的摩希望促进商业发展,使这座城市成为一个更适宜生活、工作和旅游的地方。
最近,通过国家资金和支持,美国一些城市已经制定了基础设施计划,移除那些将社区与市中心隔离的高速公路,并希望以重新连接和振兴这些区域的方式来替代这些高速公路。虽然这些高速公路使郊区居民能够方便地通勤到市中心或城市的其他地方,但在建造这些高速公路的过程中,城市社区却被分割或摧毁。巴尔的摩希望重新连接这些社区,并提供更具可持续性的社区,拥有更多绿地、更好的公共住房以及更多社区娱乐和休闲机会。
四个交通问题的示例如下:
1. 重建倒塌的弗朗西斯·斯科特·基大桥。
2. 现有公共铁路系统(MARC、轻轨、重轨)的不足,连接郊区的铁路系统并不足以使通勤者和居民便捷使用,市区公交主要服务游客而非市内居民。
3. 通过西巴尔的摩联合项目修复US-40(“通往无处”高速公路)对城市社区的长期影响。
4. 巴尔的摩布鲁克林区居民的旅行日志,讲述了他在参加城市足球比赛后尝试乘公交回家的困境。
要求:
巴尔的摩的交通规划涉及多个利益相关者,他们的看法各不相同。您的任务是通过推荐改进巴尔的摩交通网络的方式来改善城市居民的生活。
提供了一份关于街道段的车辆计数数据。创建巴尔的摩或其某个地区和社区的交通网络模型将有助于您可视化并理解这些问题。因此,您应为巴尔的摩交通系统的某一部分或元素建立网络模型。
使用您的模型,考虑以下与这些交通问题相关的项目:
1. 弗朗西斯·斯科特·基大桥的倒塌对巴尔的摩交通系统产生了很大的影响。您的网络模型显示大桥倒塌和/或重建对系统的影响是什么?请突出显示对巴尔的摩及其周边地区不同利益相关者的影响。
2. 许多巴尔的摩市的居民步行或乘坐公交。选择一个影响公交或行人道系统的项目或潜在项目。您的网络模型显示此项目的影响是什么?请突出显示对巴尔的摩及其周边地区不同利益相关者的影响。
3. 推荐一个最能改善巴尔的摩市居民生活的交通网络项目。
a. 该项目对居民的好处是什么?
b. 您的项目如何影响其他利益相关者?
c. 解释您的项目如何打破其他交通需求和居民生活的平衡。
分享您的见解:
• 安全是巴尔的摩市面临的一个重要问题。如何利用交通系统最好地应对这个问题?
• 向巴尔的摩市市长写一封一页的备忘录,描述您的两个项目,包括其对人们安全的好处和弊端。
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