[发明专利]基于改进TASEP模型路网交通流优化方法

摘要

基于改进TASEP模型路网交通流优化方法，包括以下步骤：首先设置网络各条边具有不同的跳跃率且符合泊松分布；之后在路网的各个交叉口结合对应边上实时的流量值与粒子数设计粒子的路径策略控制粒子的运动；最后根据轮盘赌算法使粒子选择合理的路径。本发明针对复杂的城市交通路网，在结合复杂网络领域的方法和概念进行抽象建模，然后在TASEP模型和路径策略的作用下合理控制粒子的运动，以达到对城市路网流量的优化和缓解拥堵的作用。本发明在传统模型的基础上进行两点改进，设计合理的路径策略，可以合理的控制粒子的运动从而达到对系统流量的优化和缓解拥堵的作用。为研究城市交通流模型提供新的思路和方法。

主权项

1.基于改进TASEP模型路网交通流优化方法，包括如下步骤：(1)首先结合复杂网络领域的方法和概念，将城市交通路网抽象成一个随机规则网络，网络中每条路段都是双向的；(2)对路网中每条边长度的划分即每条边分割单元数设定，其值为L，系统中总的站点(包括顶点)总数是Ntotal；对路网中每条路段上车辆数目即粒子数设定，以概率ρ进行初始化，粒子总数为ρNtotal；(3)网络中各边上跳跃率qij的设定，设置系统中每一条边都具有不同的跳跃率，且他们符合泊松分布；各边上粒子跳跃率符合：∫01f(q)dq＝1(4)粒子在网络中每条边上运动规则的设定，若粒子占据一条链路的内部站点，并且在其运动方向上其相邻节点没有被粒子占据，那么它将以概率qij从当前站点移动到邻居位置；若是相邻位置被占据，则粒子将保持静止直到该位置上粒子离开；(5)如果粒子占据的是一个顶点，它将选择c个存在的出边中的一个，作为其接下来运动的方向；如果所选链接的第一个内部站点是空的，则粒子将以指定的概率移动到该站点；假设选择的链路与[ζjk(t‑1)]α成正比；然后再将得到的ζjk(t‑1)进行归一化处理得到各出边对应的P(j‑＞k)值；粒子平均移动速度ζjk(t‑1)计算公式如下：其中，Sj表示的是顶点j邻居节点的集合，Jjk(t‑1)是在t‑1时刻链接j‑＞k上的流量，定义为这条连边上所有粒子的粒子跳跃数，njk(t‑1)是t‑1时刻链接j‑＞k上的粒子数目；参数α用来刻画粒子的理性程度：当α＝0时，位于交叉口处的粒子是随机选择其接下来运动路径；而对于α‑＞∞时，粒子选择具有最大流量的那条边；ζik(t)表示t时刻链路j‑＞k上每个粒子的平均移动“速度”；(6)由于粒子必将跳出节点，则有∑kpjk＝1；生成一随机数Ran，然后根据轮盘赌算法决定Ran值落在哪一个区间范围，Ran值落在该范围内时就取该范围最后一个Pjk对应的边作为粒子运动的出边；粒子路径算法如下：由于粒子必将跳出节点，则有∑kpjk＝1，即Pj1+Pj2+Pj3+Pj4＝1；在模拟中，生成一随机数Ran，然后根据轮盘赌算法决定Ran值落在哪一个区间范围，如若Ran在0～Pj1之间，则选择第一条出边；若在Pj1～Pj1+Pj2之间，选择第二条出边；若在Pj1+Pj2～Pj1+Pj2+Pj3之间，选择第三条边作为出边；以此类推得到粒子运动的路径；(7)根据构建的模型，在实际交通路网中，每一时刻车辆在交叉路口会根据其存在的出边上的车流量(对应Jjk)和车辆数目(对应njk)计算得到Pjk的值，然后再结合轮盘赌算法使得车辆选择一条最优路径，即该路径上具有较大的车流量和较小车辆数；这样路网中的车辆在指定的时间范围内，各个交叉路口的车辆都会选择其最优路径，使得整个路网中车辆的运动逐渐变得理性，从而最终达到对路网车流量的优化和减缓交通拥堵。