[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911413601.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111259466A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉星;龔健;顧澎;陳晴;吳志偉;侯陽陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06N3/12;G06F111/06;G06F111/10
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺傳算法的互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化方法，包括以下步驟：A）讀取待優(yōu)化出口匝道線形，建立出口匝道線形數(shù)學(xué)模型；B）根據(jù)出口匝道線形數(shù)學(xué)模型，確定出口匝道線形的數(shù)據(jù)模型；C）根據(jù)出口匝道線形模型確定約束條件，建立MATLAB評估模型；D）建立遺傳算法模型實例并運行，獲得互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化結(jié)果。本發(fā)明的實質(zhì)性效果是：通過同時考慮互通立交出口匝道多個線形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠提高互通立交出口匝道線形優(yōu)化的效率及效果，提高了出口匝道線形安全程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺傳算法的互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

高速公路出口匝道往往是事故多發(fā)段。駕駛員從較高設(shè)計速度的高速公路駛?cè)刖€形條件較差的出口匝道，如果減速不及，會產(chǎn)生運行速度不協(xié)調(diào)、心理緊張等影響駕駛安全的因素，輕則導(dǎo)致追尾、重則引發(fā)翻車等嚴(yán)重事故。受現(xiàn)場條件及環(huán)境等限制，出口匝道的技術(shù)指標(biāo)往往較低，線形組合較差，造成車輛運行條件復(fù)雜。出口匝道的安全性很大程度上取決于匝道線形的安全程度。但目前的出口匝道優(yōu)化方法具有局限性，僅對工程量進(jìn)行優(yōu)化，缺乏針對出口匝道整體進(jìn)行的優(yōu)化方案。

如中國專利CN107562983A，公開日2018年1月9日，一種城市快速路匝道區(qū)域換道空間優(yōu)化方法及裝置，包括：基于將建模參數(shù)輸入VISSIM軟件得到的快速路仿真模型，通過設(shè)置不同的出匝道比例、不同的主路單車道交通量和不同的換道空間，獲取與每個出匝道比例對應(yīng)的最佳換道空間，以及與每個主路單車道交通量對應(yīng)的最佳換道空間。其提供的換道空間優(yōu)化方法，可以使車輛在出口匝道區(qū)域更加順利通過，減少延誤或者擁堵。但其不能解決目前對出口匝道線形安全優(yōu)化具有局限性，優(yōu)化效果不夠顯著的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：目前缺乏有效對出口匝道線形進(jìn)行安全優(yōu)化的技術(shù)問題。提出了一種基于遺傳算法的互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化方法。本專利通過同時優(yōu)化出口匝道的多個參數(shù)，提供更優(yōu)的互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種基于遺傳算法的互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化方法，包括以下步驟：A)讀取待優(yōu)化出口匝道線形，建立出口匝道線形數(shù)學(xué)模型；B)根據(jù)出口匝道線形數(shù)學(xué)模型，確定出口匝道線形的數(shù)據(jù)模型；C)根據(jù)出口匝道線形模型確定約束條件，建立MATLAB評估模型；D)建立遺傳算法模型實例并運行，獲得互通立交出口匝道線形安全優(yōu)化結(jié)果。

作為優(yōu)選，步驟A)中，出口匝道線形數(shù)學(xué)模型包括平面線形模型、縱斷面線形模型和超高模型，建立出口匝道線形數(shù)學(xué)模型的方法包括：A1)建立平面線形模型：將出口匝道分為圓曲線段和緩和曲線段，圓曲線段由半徑R_i、圓心位置(x_ci,y_ci)和弧長L_Ri確定，緩和曲線段的確定參數(shù)為終點坐標(biāo)(x_ej,y_ej)、終點半徑R_ej和曲線長度L_Aj確定，出口匝道線形由若干個圓曲線段和若干個緩和曲線段拼合而成，相鄰圓曲線段之間由緩和曲線段連接，出口匝道線形模型為：其中，L表示出口匝道線形，表示第i段為圓曲線段，表示第i段為緩和曲線段，m、n分別表示圓曲線段及緩和曲線段的數(shù)量；模型建立過程為，從出口匝道起點位置(x₀,y₀)出發(fā)，依次計算出口匝道線形第i段終點的橫、縱坐標(biāo)值，直到計算到出口匝道終點：

其中，x_i、y_i分別表示出口匝道線形第i段終點的橫、縱坐標(biāo)值，L_i為出口匝道線形第i段的弧長度L_R或曲線長度L_A，θ_i(s)為出口匝道線形第i段當(dāng)前積分點切線與橫軸的夾角,k_i為出口匝道線形第i段當(dāng)前積分點切線的斜率；A2)建立縱斷面線形模型：