[發(fā)明專利]一種基于熵權(quán)-TOPSIS法的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111054422.3
• 申請(qǐng)日: 2021-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN113887878A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志清;閆天朋;宋欣;付金秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/30
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種基于熵權(quán)-TOPSIS法的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，收集道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和交通流運(yùn)行數(shù)據(jù)；首先需要獲取道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和交通流數(shù)據(jù)，根據(jù)道路長度、設(shè)計(jì)速度、運(yùn)行速度、平均速度、自由流時(shí)間、實(shí)際旅行時(shí)間計(jì)算網(wǎng)絡(luò)效率、時(shí)間資源和空間資源，分別選取速度偏差率、高延時(shí)運(yùn)行時(shí)間比和常發(fā)擁堵路段里程比進(jìn)行度量；

步驟二：利用熵權(quán)法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重；首先計(jì)算指標(biāo)在每一個(gè)樣本下的權(quán)重系數(shù)，然后根據(jù)信息熵冗余度得到評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重；

步驟三：采用TOPSIS法進(jìn)行交通網(wǎng)絡(luò)可靠性計(jì)算；需要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)固定最優(yōu)解和最劣解并對(duì)指標(biāo)正反向調(diào)整，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)到最優(yōu)最劣解的歐氏距離，進(jìn)而得到相對(duì)貼近度，作為交通網(wǎng)絡(luò)可靠性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熵權(quán)-TOPSIS法的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟一的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)獲取道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和交通流運(yùn)行數(shù)據(jù)；

(2)進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算：

運(yùn)行效率指標(biāo)：

式中：α為運(yùn)行速度偏差率；σ_a為路段a速度標(biāo)準(zhǔn)差；μ_a為路段a平均速度；

時(shí)間資源資源指標(biāo)：

式中：β為路網(wǎng)高延時(shí)運(yùn)行時(shí)間占比；t為一定時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)指數(shù)高于1.5的累積運(yùn)行時(shí)間；T為一次研究周期；其中，路網(wǎng)延時(shí)指數(shù)是指交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間與自由流時(shí)間的比值，計(jì)算公式為：

式中：τ為延時(shí)指數(shù)；為路段a實(shí)際運(yùn)行時(shí)間；為路段a自由流時(shí)間；

空間資源指標(biāo)：

式中：γ為常發(fā)擁堵路段里程比；l_a為路段a常發(fā)擁堵路段長度；L_a為路段a總長度；

將路段平均行程速度低于自由流速度的50％判定為道路處于擁堵狀態(tài)，將觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)擁堵時(shí)長比值超過50％的路段視為常發(fā)擁堵路段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熵權(quán)-TOPSIS法的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟二的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)各指標(biāo)運(yùn)用最大最小值歸一處理，并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行正反向調(diào)整

(2)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i個(gè)樣本值占該指標(biāo)的比重

(3)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值

(4)計(jì)算信息熵冗余度

d_j＝1-e_j，j＝1，2，3…，m (7)

(5)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熵權(quán)-TOPSIS法的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟三的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)確定指標(biāo)正負(fù)理想解

式中：i—第i個(gè)樣本；j—第j個(gè)指標(biāo)；

(2)用最優(yōu)最劣值進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，并考慮指標(biāo)的正反向調(diào)整

式中：i—第i個(gè)樣本；j—第j個(gè)指標(biāo)；

(3)利用歐氏距離計(jì)算與最優(yōu)最劣目標(biāo)的距離，并乘以權(quán)重

式中：i—第i個(gè)樣本；j—第j個(gè)指標(biāo)；

(4)計(jì)算各評(píng)價(jià)對(duì)象的相對(duì)貼近程度，即本文可靠性；

式中：i—第i個(gè)樣本。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熵權(quán)-TOPSIS法的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟四的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)計(jì)算行程時(shí)間可靠性標(biāo)準(zhǔn)值：由BPR函數(shù)計(jì)算出路網(wǎng)行程時(shí)間T_a，再根據(jù)實(shí)地交通調(diào)查得到各個(gè)路段的平均行程時(shí)間，以小于1.1T_a的車輛概率作為實(shí)測(cè)路段行程時(shí)間可靠性的標(biāo)準(zhǔn)值；

(2)計(jì)算SSE：

式中：SSE為最小誤差平方和；a表示路段；N為路段數(shù)量；R(T_a)為路段a行程時(shí)間可靠性，計(jì)算公式為：

式中：P為概率；為路段a實(shí)際運(yùn)行時(shí)間；為路段a自由流時(shí)間；V(T_a)為路段a的標(biāo)準(zhǔn)速度，指對(duì)平均速度進(jìn)行歸一化處理后的速度，可以將其映射到0-1之間；計(jì)算公式為：

式中：為路段a平均速度；為路段a最小速度；為為路段a最大速度。