[發明專利]一種基于遺傳算法優化的城市區域交通大數據分析系統與方法

有效

• 申請號: 201810234041.5
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108470444B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 楊帆
• 申請（專利權）人: 特斯聯（北京）科技有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

本發明屬于城市交通設計領域，具體涉及一種基于遺傳算法優化的城市區域交通大數據分析系統與方法。其中，所述系統包括：城市路網與行人出行分布分析模塊、城市路網交路流量分析模塊、城市軌道交通系統分析模塊、城市區域交通系統決策模塊。本發明以城市路網與居民出行分布作為對象，采用連續網絡設計中的雙層規劃模型，將城市路網與居民出行分布的指標引入城市路網優化中，建立了基于遺傳算法的城市路網優化雙層規劃模型，通過遺傳算法計算最優解，并基于最優解實現交通系統決策配置，極大提高了城市區域交通的數據分析能力和決策能力。

技術領域

本發明屬于城市智慧交通領域，具體涉及一種基于遺傳算法優化的城市區域交通大數據分析系統與方法。

背景技術

城市是人類從事各種社會、政治、經濟和文化生活的活動中心，在社會發展中起著極其重要的作用。而城市交通與城市的發展密切相關，是衡量一個城市文明進步的標志。隨著社會經濟的高速發展和城市化進程的快速推進，交通量持續大幅度增加，交通需求與道路交通設施之間的矛盾日益尖銳，城市交通問題日益嚴重。城市交通擁擠不僅造成交通事故頻發、車輛延誤增大，而且進一步帶來能源浪費和環境污染的加劇，造成不良的社會經濟后果。

近年來，隨著我國經濟的飛速發展，城市化、汽車化進程加快，機動車輛保有量迅猛增加，我國的交通狀況日漸惡化，交通擁擠以及能源、環境問題日益嚴重，特別是一些大城市，交通擁擠已成為制約城市經濟發展的瓶頸。

為了提高交通網絡使用效率，解決交通擁擠和交通安全問題，世界各國在對交通流進行有效管理方面投入了大量的研究，試圖應用自然科學與工程技術的最新研究成果解決日益嚴重的交通問題，城市交通問題的客觀需求和現代科學技術的發展促進了智能交通系統的產生。以現代計算機技術、通信技術、電子技術、優化控制技術為核心的智能交通系統是全方位解決交通運輸安全和交通擁擠的有效手段。其中的智能交通分析系統又包括許多子系統，例如車流與行人流監測處理、交通信號優化控制、車輛導航地區性或全球性、緊急事件處理、交通分流顯示牌與媒體傳播、道路橋梁自動收費、路況監控與維護、公路公共交通管理與協調、公共交通優先運行管理、交通流量與旅行時間預測、自動停車與服務、立體交通一體優化化協調與管理等。城市道路交通信號優化控制是智能交通系統的核心組成部分，對城市交通信號優化控制理論與技術的研究具有重要的現實意義和理論價值。合理有效的城市交通分析控制，可以減少或消除可能引發交通擁擠和交通事故的交通沖突點，使車輛和行人的延誤時間最小，增加與交叉路口的通行能力，實現交通流的安全性、快速性和舒適性，具有現實而深遠的社會經濟效益。世界各國在對交通流進行有效管理方面投入了大量的研究，試圖應用自然科學與工程技術的最新研究成果解決日益嚴重的交通問題，具體在城市交通分析優化控制方面也進行了很多研究，但是由于城市交通本身的復雜性、隨機性、非線性，交通分析優化控制模型往往很復雜，用于交通信號優化控制模型的求解算法有很多，但是，傳統的算法大多數，由于計算量大或者容易使性能指標落入局部極小值而嚴重制約了模型的應用與發展。

遺傳算法，是新興發展起來的一類隨機搜索與優化仿生算法。自1975年美國大學的MICHIGAN教授及其學生創建以來，遺傳算法已引起了國內外學術界和產業界的廣泛關注，成為本世紀計算智能中相當活躍的關鍵技術之一。遺傳算法提供一種求解復雜系統優化問題的通用框架，不依賴問題的具體領域，對問題的種類具有很強的穩健性。目前，遺傳算法己被廣泛地應用于計算機科學、工程技術、管理科學和社會科學等許多重要領域，而且其的應用領域還在不斷的擴展之中。與經典的方法比較，遺傳算法還是一門新興的學科，其實現方法上，還有待改進，尤其是其理論基礎極需完善。因此，許多專家學者對其研究的其中一個熱點課題就是對基本遺傳算法的改進問題，以便使遺傳算法的性能和特點能更充分發揮。

遺傳算法作為新興發展起來的一類隨機搜索與優化仿生算法，具有很多特點，比如以決策變量的編碼作為運算對象，直接以目標函數值作為搜索信息，同時使用多個搜索點的搜索信息，使用概率搜索技術等等。它的這些特點使其近年來得到迅速發展，在函數優化、組合優化、自動控制、圖象處理、模式識別、機器人學習等等領域得到應用。

發明內容