[發(fā)明專利]基于改進蟻群算法的高速公路多點協(xié)同救援路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011036654.1
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112146673B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: 范曉武
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江綜合交通大數(shù)據(jù)中心有限公司
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34;G05D1/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發(fā)明屬于高速公路救援路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進蟻群算法的高速公路多點協(xié)同救援路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：根據(jù)高速公路線路數(shù)據(jù)和交通流量數(shù)據(jù)，建立高速公路抽象路網(wǎng)；綜合考慮路徑通行時間少和路徑安全性高兩個優(yōu)化目標，設計路徑評價函數(shù)；基于高速公路救援路徑規(guī)劃的特點出發(fā)，設計改進的蟻群算法；采用改進的蟻群算法規(guī)劃各救援點到各事故點的最優(yōu)救援路徑；建立多救援點協(xié)同救援模型，采用表上作業(yè)法確定救援車輛派遣方案。本發(fā)明可以綜合考慮路徑通行時間少和路徑安全性高的目標，實現(xiàn)多救援點協(xié)同救援的路徑規(guī)劃功能，為高速公路救援工作爭取了寶貴的時間，具有很大的實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高速公路救援路徑規(guī)劃領(lǐng)域，特別是涉及一種基于改進蟻群算法的高速公路多點協(xié)同救援路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，為了滿足城市經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，我國正在加快高速公路網(wǎng)建設。高速公路網(wǎng)開口少，受外界干擾小，具有高效性、便捷性和快捷性的特點。但遺憾的是，當高速公路發(fā)生交通事故之后,周邊車輛很難疏散, 會造成高速公路網(wǎng)的嚴重擁堵,從而造成應急救援車輛難以及時到達事故點，進而導致了難以預計的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，合理的高速公路救援路徑規(guī)劃是保障救援車輛及時到達事故點，阻止高速公路交通事故影響進一步惡化、減少事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失的關(guān)鍵手段。

蟻群算法是常用的路徑規(guī)劃算法，它具有分布計算、信息正反饋和啟發(fā)式搜索的特征，在路徑規(guī)劃上具有優(yōu)勢。但傳統(tǒng)的蟻群算法僅僅以最短路徑為目標，未考慮交通事故對交通的影響，規(guī)劃的路徑并不符合現(xiàn)實實際情況，而且在搜索過程中還存在容易陷入局部最優(yōu)和收斂速度慢等問題。此外，在多救援點協(xié)同救援模式下，通過從多個救援點派遣車輛到事故點，能夠提高總體救援效率。然而現(xiàn)有研究主要從單救援點前往事故點的情況展開，多救援點協(xié)同救援派遣問題研究相對較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提出一種基于改進蟻群算法的高速公路多點協(xié)同救援路徑規(guī)劃方法，當發(fā)生多個交通事故后，綜合考慮交通事故造成的交通擁堵、道路安全性等因素，采用改進蟻群算法規(guī)劃出各救援點到各事故點的最優(yōu)救援路徑，并根據(jù)事故點救援車輛需求數(shù)和救援點救援車輛儲備數(shù)確定救援車輛派遣方案，實現(xiàn)多救援點協(xié)同救援。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種基于改進蟻群算法的高速公路多點協(xié)同救援路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)高速公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息生成高速公路路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，獲取高速公路路網(wǎng)交通流數(shù)據(jù)和救援起點與終點信息；

(2)綜合考慮路徑通行時間少和路徑安全性高兩項優(yōu)化目標，設計路徑多目標優(yōu)化評價函數(shù)；

(3)基于高速公路救援路徑規(guī)劃的特點出發(fā)，設計改進的蟻群算法：根據(jù)事故點的位置改進蟻群算法的初始信息素濃度設置；綜合下一目標路徑長度最短、下一目標距事故點的直線距離最短、搜索角度最小及路段風險性小等要求，設計啟發(fā)函數(shù)；引入阻抗時間，使用隨機選擇機制改進狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則；改進局部信息素更新和全局信息素更新結(jié)合策略；設計信息素揮發(fā)系數(shù)隨迭代次數(shù)增加而逐漸減小的策略；

(4)采用改進的蟻群算法，以多目標優(yōu)化評價函數(shù)為指標，規(guī)劃各救援點到各事故點的最優(yōu)救援路徑；

(5)針對各事故點有各自的救援車輛需求數(shù)，各救援點需要派遣救援車輛進行協(xié)同救援的問題，建立多救援點協(xié)同救援派遣數(shù)學模型，將供需不平衡問題轉(zhuǎn)換為供需平衡問題，采用表上作業(yè)法確定救援車輛派遣方案，得到各救援點到各事故點的派遣車輛數(shù)。