[发明专利]一种基于遗传算法的指路标志指引可达性优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通规划与设计领域，更具体地，涉及一种基于遗传算法的指路标志指引可达性优化方法。

背景技术

指路标志是一种交通诱导管理设施，主要是为交通参与者传递道路的相关信息(方向、地点、距离等)，同时它也是静态诱导系统的核心部分，对实现交通组织顺畅，均衡路网交通流起着重要的作用。城市道路指路标志的现状仍然不容乐观，指路标志系统缺乏整体性，并存在信息指示不足或缺失，导致道路出行者不能顺利地到达目的地(即指引不可达)等问题，无法充分发挥指路标志的功能。目前，国内大多数城市已具有成形的道路指路标志系统，指路标志布设研究也越来越受研究机构和政府部门关注和重视。特别是到达目的地，对于提升道路总体服务水平、提升交通系统的运营效率、减少道路使用者的出行延误等具有重要意义。

如今，有关指路标志的研究主要集中在设计、设置，分析与优化等四个方面，其中指路标志的设计主要表现在标志牌的大小、字体、版式等，而设置主要表现在设置的位置、信息量等方面。对指路标志的整体布设与信息选取方面主要集中在信息等级划分、层次指引等一些方面。分析评价主要集中在对整体指路标志诱导系统以及连续指引性的评价等。而对于指路标志的优化，主要体现针对国标等规则对设置信息的优化，但较少对指路标志诱导系统指引可达性进行优化研究。指路标志诱导系统指引可达性是指使用者通过指路标志诱导系统的指引可以顺利到达目的地。而且，原有的研究主要集中在单源指引路径，而鲜有对多源指引路径的优化。单源指只有一个出发点，多源指存在多个出发点的情况。

发明内容

本发明针对指路标志指引不可达进行优化研究，在考虑原有指路标志布设方案的前提下，为指引不可达的布设方案寻找新设标志的多源最优指引路径，提供一种基于遗传算法的多源指路标志指引可达性优化方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于遗传算法的多源指路标志指引可达性优化方法，包括以下步骤：

S1.设计考虑指引路径的长度和需要增设的指路标志指引信息数的适应度函数；

S2.对指引不可达的多源路径生成初始种群；

S3.用路径编码的方式编码种群染色体；

S4.计算各种群中染色体的适应度值及种群之间染色体组合最优适应度值，选择染色体进行交叉-校正操作；

S5.通过概率选择染色体进行变异的遗传操作；

S6.重复选择-交叉-变异的遗传操作直至到达指定的进化代数后停止进化，得种群能够优化不可达的不可达路径，实现多源不可达路径到目的地的整体优化。

优选地，所述步骤S1中，设计考虑指引路径的长度和需要增设的指路标志指引信息数的适应度函数，具体是：通过优化指标考虑指引路径的长度(L)与需要增设的指路标志的指引信息数(N)；其中指引路径的长度用公式(1)表示：

F1=Σi=1nf(di)---(1)]]>

其中F₁表示指引路径的长度函数；f(d_i)表示第i条路径长度，n表示路径的数量。

由于要考虑现有的指路标志布设情况，因此在计算需要增设指路标志指引信息时，需考虑在指引路径上已有的指路标志信息；用公式(2)表示：

F₂＝∑P(2)

其中F₂表示指引信息的增设数量函数；∑P表示指增设指引标志项的总数；

两大指标L与N存在量纲的差异，需对指标进行量纲统一，将两大指标均转换成所耗费的经济成本；

设行驶1km需要损耗的总成本约C₁万，布设一个标志牌需要花费约C₂万；采用系数法来定义适应度函数，其函数表达式用公式(3)所示：