[发明专利]一种基于代理辅助进化算法的公交专用道仿真优化方法

说明书

本发明提供一种基于代理辅助进化算法的公交专用道仿真优化方法，其包括以下步骤：S1、建立路网仿真模型及优化数学模型；S2、基于拉丁超立方抽样采集决策变量的初始仿真样本；S3、利用初始仿真样本建立仿真模型的代理模型；S4、使用代理模型辅助的进化算法获得决策变量的优化解集；S5、基于代理模型集成法和样本刀切法从优化解集中选择最理想解；S6、将最理想解带入仿真模型进行验证并更新代理模型。与现有技术相比，本发明的仿真模型作为优化方案的评价工具，能够模拟交通系统的动态演变过程；②基于仿真模型和优化算法，可以得到路网公交专用道的定量优化方案；③使用代理模型代替部分需要由仿真模型完成的昂贵计算，降低了仿真优化的计算量。

技术领域

本发明属于交通工程领域，具体涉及一种用于交通网络设计的基于代理辅助进化算法的公交专用道仿真优化方法。

背景技术

为满足不同的出行需求，现代城市交通运输系统逐步发展囊括了多元化的运输模型，社会车辆、公共汽车、非机动车、城市轨道交通等多种形式的运输方式构成了多模式的城市交通系统。多模式系统可以满足并适应多元化的居民出行需求，并且运输方式之间可以优势互补，有效提升城市交通网络的运输能力和效率。由于多模式交通系统中囊括了多元的运输方式和交通需求，各种交通运输方式之间共享、竞争有限的土地和交通基础设施资源，因此该系统具有规模庞大、复杂程度高、设计管控难度大的特点。如何使用合理的方法设计和管理多模式城市交通系统，并有效提升交通网络的通行能力和效率是一个重要的科学问题和工程问题。

常见的多模式交通系统为由公交车和私家车组成简单多模系统。从社会公平的角度而言，载客数较多的公交车应当获得比载客数较少的私家车更通畅的道路资源，因此最便捷的多模式交通系统管理方式即为设置公交专用道，优先保证大多数公共交通出行者的出行权益。一般公交专用道的设置有以下两个的难点：一是如何合理权衡公共交通出行者和非公共交通出行者的出行权益，使得不同模式的出行者公平地使用有限的道路基础设施资源；二是如何使用科学合理的方法实现大规模城市路网级别的公交专用道优化设计。

目前国内外提出的公交专用道设计方法可分为两类，分别面向小规模网络和大规模网络。小规模通道和网络的设计方法用在实际的大规模网络中可能会造成严重的交通拥堵和交通溢出，不具有大规模网络的适用性。而面向大规模网络的设计方法也有两类：一类以优化为导向，建立数学模型，通过优化算法求解最优的公交专用道设计方案，然而实际大规模多模式交通系统的动态演化特征很难通过数学模型精确刻画；另一类以评估为导向，借助仿真工具建立实际交通网络的仿真模型，通过仿真模型评估不同方案的效果，这类方法虽然使用了仿真模型来模拟交通系统，但是并没有提出公交专用道的优化框架和定量分析方法。

发明内容

本发明旨在基于代理辅助进化算法实现大规模多模式交通系统中公交专用道的仿真优化设计，一种基于代理辅助进化算法的公交专用道仿真优化方法包括如下的步骤：

S₁：建立路网的仿真模型和优化数学模型；

S_1。1：获取待优化路网的交通需求和供给数据，包括路网节点、路段的分布及特征信息，路网的OD需求，路网中通行的公交车线路及发车频率。

S_1。2：利用交通需求和供给信息建立待优化路网的仿真模型，仿真模型的种类不限，如：基于交通流理论的数值仿真，或基于仿真软件的微观及中观仿真模型。建立待双层优化数学模型，如下：

1、顶层模型：

Δ＝{δ₁，...，δ_n}^T，δ_i∈{0，1} 式(2)

δ₁＝δ₂(ifδ₁＝1) 式(4)