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《基于道路改向和交叉口沖突避免的啟發(fā)式交通疏散算法設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于道路改向和交叉口沖突避免的啟發(fā)式交通疏散算法設計【摘要】本文建立了經(jīng)典的有向圖模型，并以最短路徑選擇算法為基礎對交通疏散算法作一步步地改進。通過引入交通路網(wǎng)本身的一些特性，為了縮短疏散時間采用了道路改向和盡量避免交叉路口流量沖突的策略，同時利用交通圖地理位置信息以人工智能中啟發(fā)式搜索算法的思想從算法復雜度的層面算法作進一步地改進。最后結(jié)合實例分析算法改進的有效性?！娟P鍵詞】路網(wǎng)模型，最短路徑，道路改向，啟發(fā)式搜索，流量沖突Abstract—Thispaperformallydefinetheevacuationsituationsu
2、singdirectedgraphandimprovetrafficevacuationalgorithmbasedontheshortestpathalgorithmstepbystep.Inordertoreducetheevacuationtime,thepaperintroducetheowncharacteristicsoftrafficnetworkusingcontraflowstrategyandavoidingconflictsofintersectionsstrategy.Thinkingtotheinformati
3、onofgraphgeography,thepaperreducestimecomplexityofalgorithmsthroughheuristicsearchalgorithmfromartificialintelligence.Inaddition,thepaperprovidealgebraiccostmodel.Experimentalresultsshowthatheuristicsalgorithmwithcontraflowcanreduceevacuationtimeby30%ormore.Keywords——Net
4、workmodel,Theshortestpath,contraflow,Heuristicsearch,TrafficConflict61引言我國處于世界上自然災害最多的東南亞、太平洋地區(qū)，也是少數(shù)幾個災害種類最多損失最嚴重的國家之一[4]。同時，其它災難性突發(fā)事件，如毒氣泄漏、核泄漏、恐怖襲擊甚至戰(zhàn)爭等，也時刻威脅著人民生命財產(chǎn)安全，這些自然或人為的災害往往造成巨大的社會災難。隨著我國城市化進程的加快，各種災害對城市乃至整個國家所造成的損失越來越大，城市災害對城市發(fā)展的影響日益引起人們的關注。城市作為人口高度聚集的場所，減少人員傷亡
5、是災害應急管理的首要目標。在短時間內(nèi)安全地大范圍疏散轉(zhuǎn)移高密集人群，實施科學的應急救災策略，是減少災害（事故）后果嚴重性的重要措施之一。而交通疏散道路規(guī)劃就是城市防災綜合減災系統(tǒng)的重要組成部分。本文研究團隊“智能交通信息共享與服務一體化”的一個重要任務之一。[7,8,9,10]6交通疏散道路規(guī)劃主要以網(wǎng)絡流優(yōu)化為基礎，傳統(tǒng)的靜態(tài)網(wǎng)絡流沒有刻畫應急交通道路改向的重要特性，沒有利用交通圖地理位置信息的特性。同時，交通道路交叉口存在著一定的流量沖突可能，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡流優(yōu)化沒有刻畫流量沖突的情況。因此，有必要在原有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡流優(yōu)化的基礎上，建立
6、基于道路改向的利用交通圖地理位置信息的特性并盡量避免流量沖突的網(wǎng)絡流模型，給出一種科學合理的疏散道路規(guī)劃算法。1算法整體設計在本文的研究中，要獲得是疏散道路規(guī)劃算法，簡單的說就是要給出人流從起點逃往終點的路線并給予評價。顯然逃生路線不是唯一的，因而為了獲得更好的疏散效果，需要優(yōu)先將寶貴的道路流量資源分配給較短時間內(nèi)從起點到達終點的道路，基于這一思想建立以下算法流程。圖1算法整體設計流程2基礎模型定義2.1路網(wǎng)模型科學合理的疏散道路規(guī)劃算法必須依賴適當?shù)穆肪W(wǎng)模型，本文以經(jīng)典的有向圖模型[2]為基礎路網(wǎng)模型。圖2有向圖模型路網(wǎng)模型的基本定義
7、：(1)圖G(V，E)：路網(wǎng)系統(tǒng)。描述路網(wǎng)的基本要素有兩大類點實體——節(jié)點和弧實體——路段(2)節(jié)點V：通常理解的節(jié)點就是交叉路口,由三類節(jié)點構(gòu)成：{start_V(起點),end_V(終點),V(普通節(jié)點)}(3)路段E:為四元素集合體（路段起點v,路段終點w,通過時間t,流量上限flow）。上圖中（0，1，1，2）表示節(jié)點0到節(jié)點1通過時間為1單位，流量上限為2單位。(4)路段權(quán)重:，(μ是權(quán)重因子比例系數(shù)，x是權(quán)重因子數(shù)值)2.2離散時間疏散仿真模型在圖1的流程圖中，為了計算疏散時間建立離散時間疏散仿真模型。仿真模型通過離散時間[
8、5]模擬的方式來計算人數(shù)疏散完畢所需的時間，如下表所示：表1離散時間模擬演示建立一個二維數(shù)組，其中縱坐標為離散的時間尺度，橫坐標為節(jié)點信息，記錄的是每個節(jié)點在該離散時刻存在于節(jié)點上的人數(shù)，其中0為起點，4為
