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1、基于蟻群算法的實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑算法張水艦湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要：在實(shí)時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)中的路徑尋優(yōu)問題是ITS的關(guān)鍵問題之一。在該文中，構(gòu)建了實(shí)時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)模型;并基于交通網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了一種實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑蟻群算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明，文屮提出的算法能為出行車輛找到有效的實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑。此算法的運(yùn)用對(duì)改善擁堵的交通狀況有一定的積極意義。關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑;蟻群算法;實(shí)吋交通網(wǎng)絡(luò);作者簡(jiǎn)介：張水艦(1982-),男，浙江湖州人，博士，講師，主要研究方向?yàn)榻煌ňW(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。收稿日期：2017-08-20基金：浙江省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(Y201432450)Real-ti
2、meOptimalPathAlgorithmBasedonAntColonyAlgorithmHuzhouVocationalandTechnicalCollege;Abstract：Theoptimalpathprobleminreal-timetrafficnetworksisoneofthekeyproblemsofITS.Inthispaper，thereal-timetrafficnetworkmodelwasconstructed.Areal-timeoptimalpathalgorithmwasproposedBasedontheim
3、provedantcolonyalgorithmtakingaccountofthetrafficnetworkcharacteristics.Theresultsofsimulationexperimentshowthattheproposedalgorithmcanfindaneffectivereal-timeoptimalpathforthetravelvehicle.Theapplicationofthisalgorithminintelligenttransportationsystemmaybesignificanttorelievi
4、ngthecongestionsituationintrafficnetwork.Keyword：Real-timeoptimalpath;Antcolonyalgorithm;Real-timetrafficnetwork;Received：2017-08-201概述在交通網(wǎng)絡(luò)中給出行者找到最優(yōu)出行路線，不僅能使出行者快捷地到達(dá)目的地，宏觀上還能起到調(diào)節(jié)交通流，提高整個(gè)交通系統(tǒng)的效率，從而緩解交通擁堵的作用。在實(shí)際交通網(wǎng)絡(luò)中，交通網(wǎng)絡(luò)上的交通狀況往往會(huì)隨著吋間發(fā)生變化，比如在上下班高峰期某些路段比平時(shí)擁堵。城市交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來(lái)越大的，最優(yōu)路徑問
5、題面臨新的挑戰(zhàn)。對(duì)于復(fù)雜的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)算法已不能滿足要求[1][2]。而智能算法模型簡(jiǎn)單，對(duì)0標(biāo)函數(shù)的約束少，實(shí)踐證明在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的優(yōu)化問題屮表現(xiàn)出優(yōu)R的性能，可以運(yùn)用智能算法來(lái)求解實(shí)時(shí)路徑尋優(yōu)問題[3-5]。2實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑模型2.1實(shí)時(shí)路網(wǎng)模型可用網(wǎng)絡(luò)模型GJV，E，(t)}來(lái)表示一個(gè)實(shí)時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)，其屮，V為路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的集合，V={(1,2,…，n)
6、n為節(jié)點(diǎn)編號(hào)};E為路段的集合,EeVXV={e(i.j}
7、i^j,i,jeV};We(t)表示路段e在時(shí)刻t的阻抗函數(shù)，以行程時(shí)間表示。交通網(wǎng)絡(luò)上的路段在不同的時(shí)間段交通狀況可能會(huì)發(fā)生變化，路段
8、上的行程時(shí)間也會(huì)隨之發(fā)生變化，稱此類交通網(wǎng)絡(luò)為實(shí)時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)。2.2實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑模型在RTN中，用j(k)表示時(shí)刻t節(jié)點(diǎn)i至節(jié)點(diǎn)j的一條路徑,設(shè)Q={p
9、pi,j(k),k=l,2為在某時(shí)間區(qū)域[tQ,tn]內(nèi)時(shí)刻t節(jié)點(diǎn)i至節(jié)點(diǎn)j所有路徑的集合。若存在一路徑Pl,j(1)EQ,使得成立，其中，表示路徑所經(jīng)過(guò)的所有路段行程時(shí)間之和，p表示Q中任一條路徑，則稱P,，」（1）為實(shí)吋交通網(wǎng)絡(luò)中吋刻t從節(jié)點(diǎn)i至節(jié)點(diǎn)j的實(shí)吋最優(yōu)路徑。實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑問題的關(guān)鍵就是要在路網(wǎng)中找到一條實(shí)時(shí)最短出行路徑，這是一個(gè)組合優(yōu)化問題，式（2）、（3）為描述此問題的數(shù)學(xué)模型：其中，
10、式（2）為目標(biāo)函數(shù)，F(xiàn)（p）表示某條路徑所經(jīng)過(guò)的所有路段的行程時(shí)間的總和;約束條件（3）是使所選路徑中沒有回路，其中集合R為路徑中所有節(jié)點(diǎn)的集合，IR
11、為節(jié)點(diǎn)集合R中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，表示路徑P所經(jīng)過(guò)的路段的總數(shù)。3實(shí)時(shí)最優(yōu)路徑蟻群算法蟻群算法是模擬蟻群路徑尋優(yōu)的算法1^1,螞蟻從蟻穴出發(fā)尋找食物選擇行進(jìn)方向根據(jù)先前出去的螞蟻在地面上留下的信息素按一定概率選擇行進(jìn)方向。我們可以用蟻群算法屮信息素的變化來(lái)模擬交通網(wǎng)絡(luò)屮交通狀況的變化，比如交通網(wǎng)絡(luò)中某條路段比較暢通，可以給這條路段賦更高的信息素，算法中人工螞蟻選擇此路段的概率就更大;當(dāng)某路段由于交通事故造成
12、堵塞，就給這條路段的賦以信息素0，此時(shí)人工螞蟻就不會(huì)選擇此路段。為此我們提出基于蟻群算法的實(shí)時(shí)優(yōu)路徑算法，以下是算法的形式
