[发明专利]基于改进帝国主义竞争算法的城市轨道交通乘客路径选择方法

摘要

本发明提供了一种基于改进帝国主义竞争算法的城市轨道交通乘客路径选择方法，属于城市轨道交通路径选择领域。本方法首先构建基于广义出行费用的轨道交通路径选择模型；然后利用改进的帝国主义竞争算法搜索最优路径。在搜索时，将路径选择的各影响因素作为相关系数准则，根据在不同的状况下各种阻碍因素发挥不同的影响作用，选出最优路线。本发明方法搜索最优路径时，用时更少、搜索更加精准，可通过相关系数作为判别指标，在不同的约束条件下选取最优路径，所得到的结果有效避免了单一算法的局限性。

主权项

一种基于改进帝国主义竞争算法的城市轨道交通路径选择方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤一，构建轨道交通路径选择模型；轨道交通广义出行费用模型T表示如下：T(CT,CN,CW,CS,CY,CC)＝β1CT+β2CN+β3CW+β4CS+β5CY+β6CC  (1)s.t.β1+β2+β3+β4+β5+β6＝1,β1,β2,β3,β4,β5,β6≥0其中，CT、CN、CW、CS、CY和CC分别表示乘车时间费用、换乘次数费用、换乘等待时间费用、换乘行走距离费用、换乘拥挤度费用和乘车舒适度费用；β1、β2、β3、β4、β5和β6分别表示乘车时间费用、换乘次数费用、换乘等待时间费用、换乘行走距离费用、换乘拥挤度费用和乘车舒适度费用的权重系数；轨道交通路径选择模型为：minT(CT,CN,CW,CS,CY,CC)，并根据需求设置约束条件；步骤二，基于改进帝国主义竞争算法计算最优路径，包括步骤1～步骤7；步骤1，初始化国家并生成帝国集团；每条路径作为一个国家，每个国家包括n维决策变量，n维决策变量为CT、CN、CW、CS、CY和CC；根据公式(1)计算第i个国家的能量值pcountry(i)，i＝1,2,…,Ncountry，Ncountry为初始化的国家个数；再将各个国家的能量值标准化；第k个国家的标准化能量值Pcountry(k)＝maxi＝1,2,…,Ncountry(pcountry(i))‑pcountry(k)；根据标准化能量值计算每个国家的适应度，第k个国家的适应度将Ncountry中适应度大的前Nimp个国家作为初始帝国国家，剩余Ncol个国家作为殖民地国家；确定各帝国的殖民地，第m个帝国所分配的殖民地国家个数Ncol,imp(m)为：Ncol,imp(m)＝round{Ncol*Aimp(m)}其中，Aimp(m)表示第m个帝国国家的适应度；步骤2，帝国同化其殖民地；步骤3，革命改变殖民地的位置；步骤4，交换殖民地和帝国的位置；对每个帝国集团，检查该帝国集团中每一个殖民地的能量值，如果某个殖民地的能量值高于该帝国的能量值，则将该殖民地和帝国的位置互换；步骤5，计算帝国集团的总能量；第m个帝国集团G(m)的总能量其中，Pimp,G(m)表示帝国集团G(m)中帝国的能量值，ε表示帝国集团G(m)中殖民地对帝国集团的影响因子，Ncol,G(n)表示帝国集团G(m)中的殖民地个数，Pcol(i),G(n)表示帝国集团G(m)中第i个殖民地的能量值；步骤6，帝国集团之间相互竞争，瓜分最弱帝国；步骤7，判断是否结束迭代，当满足条件(1)或(2)时，终止迭代；否则，继续转步骤2执行；迭代终止后得到的帝国就是最优路径；(1)只存在一个帝国；(2)达到预定的最大迭代次数且存在帝国个数≤2。