[发明专利]一种基于主体仿真的城市道路养护策略优化方法

说明书

本发明公开了一种基于主体仿真的城市道路养护策略优化方法，该方法旨在解决道路养护策略的方案设计问题，确定一种道路养护策略的最佳方案。它根据道路养护的质量要求和时间要求，形成道路养护方案。然后，在确定的道路养护方案基础上，对交通系统的交通流进行基于主体的仿真分配，并根据分配结果计算出交通出行成本，返回形成道路养护方案，通过这种方式的相互迭代，确定道路养护策略的最佳方案。本发明提供的优化方法，从交通系统的视角来对整个道路网养护策略进行总体设计与优化，提高了道路养护的服务水平。

技术领域

本发明涉及城市道路养护策略优化方法，特别是涉及了一种基于主体仿真的城市道路养护策略优化方法。

背景技术

交通出行需求以及私人汽车保有量的攀升，极大加重了城市道路网的压力。由于道路负载、气候以及其他环境因素的影响，道路路面状况总是出现不同程度的破坏，道路功能的完善性也遭到破坏。为了保证道路安全、正常地使用，道路管理者必须对路面进行大规模的养护。

然而，城市道路养护和交通出行是一对天然的矛盾，道路的养护往往会占用道路资源，对出行者的出行产生影响。不合理的道路养护策略，会占用过多的道路资源，加重城市的交通拥挤问题。现有的道路养护技术，多停留在道路养护施工层面，忽视了道路养护对城市交通系统的影响。同时，现阶段的出行者无法保证掌握到完全的道路信息，难以通过基于用户平衡理论的传统交通分配方法获得道路养护策略对交通出行的真实影响。因此，如何找到科学合理的道路养护策略是城市管理者面临的难题，如何施工能够尽量减少道路养护对城市交通的影响，节约养护成本，并且提高道路养护的服务水平，已经成为城市化进程中面临的主要问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是设计一种基于主体仿真的城市道路养护策略优化方法，根据出行者的真实路径选择行为，结合局部分支算法和Netlogo仿真技术，高效地确定使道路养护成本和出行者出行成本最小的道路养护策略，降低道路养护对城市交通的影响，提高道路养护的服务水平。

技术方案：为了实现上述设计要求，本发明采取以下技术方案：(1)确定道路养护的时间安排，形成满足道路养护的质量和时间要求的道路养护策略；(2)根据出行者的真实选择行为，构建基于不完全信息理论的交叉口路段选择模型；(3)将出行者作为仿真对象，通过Netlogo软件建模，实现基于主体的仿真分配，用出行时间成本衡量道路养护对交通出行的延误；(4)通过局部分支算法不断形成满足养护条件的道路养护策略，与基于主体的仿真分配相互迭代，确定道路养护策略的最佳方案。

所述步骤(2)包括如下步骤：(2-1)计算交叉口到下一交叉口的最短路径、下一路段的拥挤程度、交叉口等待时间以及其他额外成本；(2-2)根据计算得到的四部分成本，将t时刻车辆从交叉口i到交叉口j的成本f_ij(t)设置为μ₁×s_ij(t)+μ₂×c_ij(t)+μ₃×d_ij(t)+m，其中，s_ij(t)，c_ij(t)和d_ij(t)分别是t时刻从交叉口i到交叉口j的最短路径，下一路段的拥挤程度和车辆在路段(i,j)的排队时间。m是额外成本(如驾驶员的驾驶习惯、驾驶舒适程度等)。μ₁,μ₂,μ₃是不同因素的衡量权重；(2-3)根据成本求得出行效用，并计算出行者在交叉口对不同路段的选择概率P_ij(t)。

所述步骤(3)包括如下步骤：(3-1)搜集基本的道路网信息(如路段的位置、长度、宽度、车道数)，交通信息(交通流、车辆运行速度、最高限速等)；(3-2)根据以上信息在Netlogo软件中建立路网，并且设置交通信号灯控制，设置路段的实际阻抗，设置交通流参数以及车辆运行规则；(3-3)通过输出的仿真结果，计算道路养护成本和出行者的出行成本，并用出行时间成本衡量道路养护对交通出行的延误。

有益效果：