[发明专利]基于交通日变特征的城市道路施工顺序优化方法

说明书

本发明公开了一种基于交通日变特征的城市道路施工顺序优化方法，包括如下步骤：步骤一、初始化日变交通分配模型及遗传算法所涉及到的参数；步骤二、产生满足初始种群数量要求的初始可行解(施工顺序)；步骤三、以施工期间日变交通演化为分析过程，以本发明提出的目标函数为适应度函数，计算可行解的适应度；步骤四、判断实际迭代次数是否满足设定的迭代次数要求，如果满足，则产生最优解，停止计算；若不满足，则进入步骤五；步骤五、产生新的可行解，然后返回步骤三。本发明的积极效果是：本发明方法考虑了交通的日变特征，能够描述施工期间交通流由非平衡态到平衡态的演化过程，进一步提高了计算精度，更加符合真实情况。

技术领域

本发明涉及一种基于交通日变特征的城市道路施工顺序优化方法。

背景技术

有关施工顺序优化的研究可以追溯到20世纪90年代，早期的研究者采用由排队理论推导出的一系列分析公式对路网中单个施工区引起的交通延误进行计算，并以某一施工顺序对应的网络总交通延误最小为目标，从而确定施工区的先后施工顺序。如Fwa等人对一天之内3个施工队完成10个道路维护活动所引起的交通延误进行计算，并使用基于遗传算法的优化求解方法确定最优施工顺序；随后Muntasir将研究对象扩大到了100个道路维护活动和6个施工队，并将施工周期延长至1周，仍采用遗传算法对最优施工顺序进行计算。然而，这些研究假设交通网络中的路段是孤立的，在计算网络交通延误时，并没有从交通网络层面考虑交通流之间的相互影响，如相邻路段的拥堵扩散等。因此，它只是依次计算单个路段的交通延误，并不能评估施工对整个交通网络造成的影响。

2000年以后，有关施工顺序优化的问题开始从网络交通流的角度进行研究，考虑了交通量在交通网络中的分布情况。目前为止，这些研究主要关注的是施工周期为数个小时、所有施工项目在24小时之内完成的情况。在这些研究中，Chang等人分别采用了动态交通分配和全有全无分配方法对高峰小时期间不同施工顺序下的交通量分布进行计算，并以此获得网络总旅行时间，从而确定最优的施工顺序。他们应用的场景是1天之中2个施工队完成6个施工任务的情形，在对问题进行描述时，要求所有施工区的施工周期必须相同或者施工队必须有相同的开始和结束时间，然而不同施工队完成的施工任务必然有一定的差异，这种约束与实际相符度较低，因此，他们的研究对象具有一定的局限性。也有部分研究者直接利用PARAMICS、VISSIM等微观交通仿真工具对网络总交通延误进行计算，并采用一些启发式算法，如遗传算法、蚁群算法等，来确定最优的施工顺序。他们的创新点主要是提出了一种混合式技术，即将遗传算法和交通仿真软件结合起来，其核心仍是全有全无分配或UE交通分配，并没有考虑交通的日变特征，若长期施工顺序优化问题也采用这种方法，则计算量将会大大增加。Tang和Chien采用UE交通分配方法来确定时变的交通转移量，并考虑时变的交通需求、可变维护成本以及施工队的工作效率等因素对施工区长度和施工顺序进行优化。他们所提出的模型将施工区几何形态考虑在内，精确计算了因施工带来的多种费用增加量，但由于该研究针对的是小规模乡村道路网络，该方法在城市交通网络中的适用性还有待考证。