高速公路車輛合乘模型及算法研究——以山東高速為例.pdf

1、伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,國(guó)內(nèi)高速公路交通網(wǎng)絡(luò)在逐步的完善,為貨運(yùn)以及中短途客運(yùn)做出了重要的貢獻(xiàn),但是在高速公路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸中仍存在空載率高的問題,造成了資源的浪費(fèi)。車輛合乘問題旨在整合車輛及搭乘需求的信息,從整體的角度優(yōu)化車輛行駛路線,能夠有效的降低空載率;另外從環(huán)保的角度出發(fā),研究高速公路車輛合乘問題,在降低空載率的同時(shí),也必將會(huì)減少在行駛的車輛的數(shù)量,減少汽車尾氣的排放,這對(duì)于治理霧霾、建立資源友好型社會(huì)具有重要意義。
　　國(guó)內(nèi)

2、外對(duì)車輛合乘問題研究大部分都是以城市交通網(wǎng)絡(luò)為背景,對(duì)于高速公路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的車輛合乘的研究相對(duì)較少。與城市交通網(wǎng)絡(luò)的車輛合乘問題相比,高速公路網(wǎng)絡(luò)下的車輛合乘具有行駛路程較長(zhǎng)、行駛路線和站點(diǎn)相對(duì)固定、時(shí)間依賴性不強(qiáng)、行駛成本較高等特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了高速公路車輛合乘研究的特殊性。本文基于高速公路網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的特點(diǎn),提出了高速公路車輛合乘問題的數(shù)學(xué)模型及算法,并以山東高速公路網(wǎng)絡(luò)作為背景,對(duì)所提的數(shù)學(xué)模型以及算法進(jìn)行了實(shí)際的驗(yàn)證。本文主要的創(chuàng)

3、新點(diǎn)及貢獻(xiàn)如下:
　　(1)針對(duì)高速公路車輛合乘問題,提出一種遺傳算法與基于方向的前推值插入法結(jié)合的車輛合乘匹配優(yōu)化算法。
　　本文針對(duì)高速公路車輛合乘問題,提出一種遺傳算法與基于方向的前推值插入法結(jié)合的方法,有效的解決了高速公路車輛合乘匹配及路徑優(yōu)化的問題。利用基于方向的前推值插入法實(shí)現(xiàn)遺傳算法解的初始化、交叉以及變異操作,并將高速公路網(wǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)的突發(fā)事故考慮在內(nèi),而且只考慮高速公路網(wǎng)絡(luò)中連通可靠性低的路段的突發(fā)事故概率

4、,在進(jìn)行路徑優(yōu)化時(shí),將路段的這一概率參數(shù)考慮在內(nèi),給出更具現(xiàn)實(shí)意義的較優(yōu)路徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該算法可以得到較優(yōu)的合乘路徑解。
　　(2)針對(duì)帶有換乘的高速車輛合乘問題,提出一種基于鄰域搜索的蟻群算法。
　　本文在基本的高速公路合乘問題的基礎(chǔ)上,提出帶有換乘的車輛合乘問題,并設(shè)計(jì)了一種基于鄰域搜索的蟻群算法,有效的解決了帶有換乘的高速公路車輛合乘問題。首先利用鄰域搜索的方法擴(kuò)大算法的搜索空間,確定新添乘客的起點(diǎn)和終點(diǎn)集合;然后應(yīng)

5、用蟻群算法獲得初步最優(yōu)路徑;最后對(duì)路徑進(jìn)行微調(diào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法能夠?qū)⑿绿淼某丝统晒Φ奶砑拥揭延械某丝吐肪€當(dāng)中,并不改變已有的約束條件。
　　(3)設(shè)計(jì)基于山東高速公路網(wǎng)絡(luò)的原型系統(tǒng),檢驗(yàn)了本文提到的各種算法。
　　設(shè)計(jì)了檢驗(yàn)各種算法有效性的原型系統(tǒng),該原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的錄入、算法功能實(shí)現(xiàn)以及路徑展示等功能。從系統(tǒng)的角度驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的算法的有效性,并用直觀的方式展示了車輛的行駛路徑,這對(duì)后續(xù)的算法優(yōu)化等的研究具有重要的借