[发明专利]一种基于启发式算法的区域禁货道路划定方法

说明书

本发明公开了一种基于启发式算法的区域禁货道路划定方法，首先对研究范围内的路网进行抽象解析，然后设定货车通行总成本、社会成本以及运输成本的计算公式，接着将社会成本和运输成本因素融入到启发式算法中，并利用启发式算法迭代得到允许货车通行的路径，最后运用系统最优原理将货车在允许通行的路径上进行分配，得到货车行驶的最优路径。

技术领域

本发明属于交通运输规划与管理领域。具体涉及一种基于启发式算法的区域禁货道路划定方法。

背景技术

人口的持续涌入带来的是郊区城镇呈现“城市化”特征，土地开发强度不断加大，建设用地突破旧有的城镇范围，持续向外扩张。在此过程中，城郊道路交通特征发生显著变化。由于道路沿线用地类型发生变化，原本承担了大量过境交通的城郊道路逐渐承担短途交通，客、货交通混行现象日益严重，交通事故频发的同时也带来了噪音、尾气污染等问题，严重影响了城镇居民的正常生活。

解决上述问题的关键在于合理划定禁货区域，将客、货运交通从空间上有效分离。越来越多的郊区城镇政府也意识到这一点，着手实施禁货政策。例如，2018年12月天津市西青区张家窝镇开始对部分区域实施中重型货车分时段禁止通行的交通管制措施。

目前地方政府仅仅静态地针对一个相对完整区域实施禁货交通管制措施，对于如何科学地规划禁货区域并没有经过详细论证，所制定出的方案也存在不合理性。关于此方面的相关学术研究成果也较少。如果禁货区域过大，会无形中增加货车运输成本，而禁货区域过小，则无法有效降低货车通行所带来的社会成本(例如交通安全、环境污染等)，导致无法达到禁货的目的。

货车在不同路径通行，所带来的社会成本与自身的运输成本也随之不同。如何能够找到货车最优行驶路径成为划定区域禁货范围的关键问题。

基于上述原因，本发明创新性地基于启发式算法寻找货车行驶最优路径方案，进而根据得到的最优路径来划定区域禁货道路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在客货交通混行条件下，快速划定某区域内需要实施禁货交通管制措施道路的方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于启发式算法的区域禁货道路划定方法，包括以下步骤：

步骤一、将研究区域确定为郊区城镇范围内的路网；

步骤二、采用原始法对区域路网进行解析，将路网中的交叉口抽象为点，数量为m，点集合为G，并为每个点赋予编号，范围从1到m；将相邻的两点之间路段抽象为直线段，数量为n，并为每条路段赋予编号(i,j)，其中i∈(1～m-1)，j∈(2～m)，ij；然后在解析完的抽象路网上任意选取两点作为货车的出发地A和目的地B；

步骤三、以人口密度作为计算依据，计算一辆货车行驶单位距离对不同用地类型产生的社会成本大小的赋值具体方法为：

第一步，首先统计出研究区域内所有用地类型，接着计算出每种用地类型范围内、某一工作日24小时内的平均人口密度，公式如下：

D_f＝p_f/A_f

其中f∈(1～e)，e表示研究区域内所有用地类型个数；D_f表示第f种用地类型人口密度；p_f表示第f种用地类型范围内、某一工作日全天每一个小时末的总人口数统计之和；表示第f种用地类型范围内、全天第q个小时末总人口数，q∈(1～24)；A_f表示第f种用地类型面积；

第二步，将各类用地平均人口密度按从小到大顺序排序，并分别与各类用地平均人口密度中的最小值D_min进行比值，最后将比值结果全部四舍五入取正整数，作为一辆货车行驶单位距离对不同用地类型产生的社会成本大小的赋值最小取1；