[发明专利]基于尖点突变和量子粒子群优化的道路通行能力评价方法

摘要

本发明公开了一种基于尖点突变和量子粒子群优化的道路通行能力评价方法，首先以交通流的车速为状态变量，流量和车道时间占有率为控制变量建立突变模型，用交通流的部分时间段数据确定模型参数，通过已确定的模型，可以得到该选定路段维持畅通状态的最小速度。从而完成对该道路的评价。本发明能够有效的提高评价道路的准确性和工作效率。

主权项

1.一种基于尖点突变和量子粒子群优化的道路通行能力评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选用速度"V"作为尖点模型的状态变量，时间占有率"O"和流量"Q"作为控制变量，建立V‑Q尖点数学模型；其中速度"V"为单位时间内通过待测路段的车辆的平均速度；时间占有率"O"指的是在单位时间内，所有车辆经过检测器的时间的总和占总的测量时间的比例，反映的是车辆的密集程度；流量"Q"为单位时间内通过待测路段的总车辆数；设共采集到n组数据，等间隔时间通过的平均车速、总车辆数以及道路时间占有率记为：vi＝[v1,v2,v3,…,vi,…,vn]；qi＝[q1,q2,q3,…,qi,…,qn]；oi＝[o1,o2,o3,…,oi,…,on]；i＝1，2，3，…，n；步骤2：将输入数据平移和旋转得到预处理后数据Input；从预处理后数据中随机选取两组数据，解得一组参数a1和b1，而后随机选取两组数据又解得一组参数a2和b2；如此重复执行m次，获得m组参数{Ans＝[ak,bk]，k＝1,2,3,…,m}，其中，2m≤n；步骤3：初始化产生m个量子态粒子，以及每个粒子在d维空间的位置Xk＝[ak,bk]T,k＝1,2,3,…,m；步骤4：初始化m个粒子的初始位置Xi(0)，令各个粒子的当前最佳位置为：Pi(0)＝Xi(0)，令全局最佳位置为Pg(0)；Pg(0)＝argmin{f(X1(0)),f(X2(0)),…,f(Xm(0))}；式中f(Xi(0))表示位置为Xi(0)下的目标函数，具体计算公式在后文步骤5中给出。初始化具体的值就是Pg(0)，是通过输入的矩阵确定的；步骤5：从第一组交通数据开始，对所有交通数据循环执行下述操作；求Input中各组数据在坐标系中对应的点到平衡曲面的距离，到平衡曲面的距离不超过阈值distance的点是附着在曲面上的点，其中distance为实数；设Pg(t)表示第t次迭代的全局最佳位置，则各粒子的目标函数值为：计算完毕后设第i次循环的f(X)值为qi存至数组Q；更新每个粒子的新局部最优位置Pi(t+1)：其中Xi(t)表示粒子在第t次迭代中的位置；更新全局最优位置Pg(t+1)：Pg(t+1)＝argmin{f(p1(t+1)),f(p2(t+1)),…,f(pm(t+1))}；更新每个粒子的位置mbest(t+1)，mbest(t+1)是粒子群中所有粒子迭代至最佳位置的中间位置；步骤6：设存在正整数N，N是与最终结果精度有关的参数，N越大则精度越高，是通过实际情况人为设置的，循环执行步骤五N次后，开始如下判定：判断Q数组里储存的序列是否趋于稳定；检测方法为：检验Q数组最后的N个数据的均方根误差是否小于已设定阈值，即判断Q数组里储存的序列是否趋于稳定收敛；若否，则回转执行步骤5；若是，输出一组参数值作为优化结果Pg(t)，执行下述步骤7；步骤7：得到一组确定的参数值后，在坐标系中确定唯一平衡曲面；步骤8：求出尖点平衡曲面的尖点处竖坐标并转换成速度。