高速公路車輛合乘模型及算法研究——以山東高速為例.pdf

1、伴隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,國內(nèi)高速公路交通網(wǎng)絡(luò)在逐步的完善,為貨運以及中短途客運做出了重要的貢獻,但是在高速公路網(wǎng)絡(luò)運輸中仍存在空載率高的問題,造成了資源的浪費。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,也必將會減少在行駛的車輛的數(shù)量,減少汽車尾氣的排放,這對于治理霧霾、建立資源友好型社會具有重要意義。
　　國內(nèi)

2、外對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,對于高速公路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的車輛合乘的研究相對較少。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、行駛路線和站點相對固定、時間依賴性不強、行駛成本較高等特點,這些特點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)獨有的特點,提出了高速公路車輛合乘問題的數(shù)學模型及算法,并以山東高速公路網(wǎng)絡(luò)作為背景,對所提的數(shù)學模型以及算法進行了實際的驗證。本文主要的創(chuàng)

3、新點及貢獻如下:
　　(1)針對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、,在進行路徑優(yōu)化時,將路段的這一概率參數(shù)考慮在內(nèi),給出更具現(xiàn)實意義的較優(yōu)路徑。實驗結(jié)果顯示該算法可以得到較優(yōu)的合乘路徑解。
　　(2)針對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大算法的搜索空間,確定新添乘客的起點和終點集合;然后應(yīng)

5、用蟻群算法獲得初步最優(yōu)路徑;最后對路徑進行微調(diào)。實驗結(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€當中,并不改變已有的約束條件。
　　(3)設(shè)計基于山東高速公路網(wǎng)絡(luò)的原型系統(tǒng),檢驗了本文提到的各種算法。
　　設(shè)計了檢驗各種算法有效性的原型系統(tǒng),該原型系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的錄入、算法功能實現(xiàn)以及路徑展示等功能。從系統(tǒng)的角度驗證了所設(shè)計的算法的有效性,并用直觀的方式展示了車輛的行駛路徑,這對后續(xù)的算法優(yōu)化等的研究具有重要的借