[发明专利]基于改进蚁群算法的高速公路多点协同救援路径规划方法

说明书

本发明属于高速公路救援路径规划领域，具体涉及一种基于改进蚁群算法的高速公路多点协同救援路径规划方法，包括以下步骤：根据高速公路线路数据和交通流量数据，建立高速公路抽象路网；综合考虑路径通行时间少和路径安全性高两个优化目标，设计路径评价函数；基于高速公路救援路径规划的特点出发，设计改进的蚁群算法；采用改进的蚁群算法规划各救援点到各事故点的最优救援路径；建立多救援点协同救援模型，采用表上作业法确定救援车辆派遣方案。本发明可以综合考虑路径通行时间少和路径安全性高的目标，实现多救援点协同救援的路径规划功能，为高速公路救援工作争取了宝贵的时间，具有很大的实用价值。

技术领域

本发明属于高速公路救援路径规划领域，特别是涉及一种基于改进蚁群算法的高速公路多点协同救援路径规划方法。

背景技术

随着我国经济迅速发展，为了满足城市经济社会发展的需求，我国正在加快高速公路网建设。高速公路网开口少，受外界干扰小，具有高效性、便捷性和快捷性的特点。但遗憾的是，当高速公路发生交通事故之后,周边车辆很难疏散, 会造成高速公路网的严重拥堵,从而造成应急救援车辆难以及时到达事故点，进而导致了难以预计的人员伤亡和财产损失。因此，合理的高速公路救援路径规划是保障救援车辆及时到达事故点，阻止高速公路交通事故影响进一步恶化、减少事故造成的人员伤亡和财产损失的关键手段。

蚁群算法是常用的路径规划算法，它具有分布计算、信息正反馈和启发式搜索的特征，在路径规划上具有优势。但传统的蚁群算法仅仅以最短路径为目标，未考虑交通事故对交通的影响，规划的路径并不符合现实实际情况，而且在搜索过程中还存在容易陷入局部最优和收敛速度慢等问题。此外，在多救援点协同救援模式下，通过从多个救援点派遣车辆到事故点，能够提高总体救援效率。然而现有研究主要从单救援点前往事故点的情况展开，多救援点协同救援派遣问题研究相对较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提出一种基于改进蚁群算法的高速公路多点协同救援路径规划方法，当发生多个交通事故后，综合考虑交通事故造成的交通拥堵、道路安全性等因素，采用改进蚁群算法规划出各救援点到各事故点的最优救援路径，并根据事故点救援车辆需求数和救援点救援车辆储备数确定救援车辆派遣方案，实现多救援点协同救援。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种基于改进蚁群算法的高速公路多点协同救援路径规划方法，包括以下步骤：

(1)根据高速公路路网结构信息生成高速公路路网拓扑结构图，获取高速公路路网交通流数据和救援起点与终点信息；

(2)综合考虑路径通行时间少和路径安全性高两项优化目标，设计路径多目标优化评价函数；

(3)基于高速公路救援路径规划的特点出发，设计改进的蚁群算法：根据事故点的位置改进蚁群算法的初始信息素浓度设置；综合下一目标路径长度最短、下一目标距事故点的直线距离最短、搜索角度最小及路段风险性小等要求，设计启发函数；引入阻抗时间，使用随机选择机制改进状态转移规则；改进局部信息素更新和全局信息素更新结合策略；设计信息素挥发系数随迭代次数增加而逐渐减小的策略；

(4)采用改进的蚁群算法，以多目标优化评价函数为指标，规划各救援点到各事故点的最优救援路径；

(5)针对各事故点有各自的救援车辆需求数，各救援点需要派遣救援车辆进行协同救援的问题，建立多救援点协同救援派遣数学模型，将供需不平衡问题转换为供需平衡问题，采用表上作业法确定救援车辆派遣方案，得到各救援点到各事故点的派遣车辆数。