[发明专利]一种基于贪心算法的城市道路网络最优修复时序方法

说明书

本发明公开一种基于贪心算法的城市道路网络最优修复时序方法。该方法包括步骤：a.已知路网中待修复路段集合；b.从路网修复的角度定义路段重要性判别指标；c.计算待修复路段集合中各路段的重要性判别指标；d.利用贪心选择的思想，修复待修复路段集合中的最重要路段；e.路网中某一路段被修复后，路网状态发生改变，路段的重要性判别指标也发生改变，因此对剩余待修复路段重复步骤c和步骤d至路网中待修复路段集合为空集；f.输出路段修复顺序，该顺序即为最优修复顺序，因此得到的修复时序即为路网的最优修复时序。本发明从理论上证明了贪心算法对路网最优修复时序问题的适用性，贪心算法避免了大量的繁琐计算、效率高，该结果对于实际生活中城市道路网络的修复具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及交通规划与管理领域，特别是涉及一种基于贪心算法的城市道路网络最优修复时序方法。

背景技术

路网修复的核心问题为：在资源有限的情况下，应优先修复哪条或哪些路段，以使得路网最快、最大程度地恢复到正常情况，提高路网在修复过程中的可靠性。目前现有的道路网络修复方法主要是对网络中的关键路段进行优先修复。但是如何定义关键路段并未统一。前期的研究多是借助复杂网络的理论来对路网的关键路段进行研究，例如有的研究依据路段的度、介数等指标识别关键路段，这些研究忽略了路网本身所独有的交通特性，易造成研究结果的不准确。后来的研究偏向于通过移除路段的方式，亦即量化路段的移除对路网的破坏性来定义关键路段，但对路网破坏性判断指标的不同，结果也会有所不同。现有的这些方法、指标都是静态的，没有考虑路网状态的改变，并且都是从路网失效的角度出发，甚少有研究从路段修复的角度来定义识别关键路段。本发明的路段重要性指标是从路网修复角度提出的，主要以路段修复以后对路网整体性能改善影响的大小来定义重要路段，这样的路段重要性指标更有针对性，对路网的修复具有重要意义。

在突发事件下路网的修复方法方面，现有研究多以地震等重大自然灾害事件为研究背景。因为考虑实际救援修复等问题，这些研究多以车辆路径模型为核心，以此来研究突发情况下路网修复方案的制定，但是这些模型约束条件多而苛刻，求解起来十分困难。这就造成了理论与实际之间的鸿沟，完全符合实际的模型，在理论上难以得到可行解、最优解。所以在建模时，应适当忽略一些不是很重要的实际问题，让理论能指导实践。本发明主要从理论上对路网修复进行研究，基于贪心算法的思想，依次选择当前状况下的最重要路段进行修复，即局部最优解，最终得到的修复顺序也是全局最优修复顺序，本发明从理论上证明了贪心算法对于路网修复时序问题的适用性。用贪心算法求解该问题，避开了穷举所有修复顺序的繁琐，大大提高了求解问题的效率。由贪心算法得到的最优修复时序虽然对生活中的路网修复问题进行了一定的简化，但是对路网修复仍具有重要指导意义。

本发明主要以城市道路网络遭受雨雪等恶劣天气或者一些较大范围内的交通事件，而导致路网中部分路段通行能力下降甚至为零为研究背景。虽然本发明针对的事件较小，远不如地震、洪灾等对路网的破坏程度，但是这些事件在日常生活中发生的频率要高于地震、洪灾等事件。因此本发明具有一定的实际意义。

贪心算法(又称贪婪算法)是指，在对问题求解时，总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说，不从整体最优上加以考虑，他所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。贪心算法不是对所有问题都能得到整体最优解，但对范围相当广泛的许多问题它能产生整体最优解或者是整体最优解的近似解。

发明内容

发明目的：

针对现有研究路段重要性指标多由路网失效角度出发提出的不足，以及路网修复方法中的模型复杂、难以求解的不足。本发明从路网修复的角度提出路段重要性识别指标，该指标对路网的修复更有针对性。本发明根据贪心选择的思想，依次选择当前状况下的最重要路段进行修复，即局部最优解，最终获得全局最优解，即路网最优修复顺序。该方法避免了大量的计算，容易实现，效率高。对于实际生活中城市道路网络的修复具有重要的指导意义。

技术方案：