[发明专利]水电工程交通运输仿真优化算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水电工程交通运输仿真优化算法，具体地讲是一种综合计算机仿真技术和启发式优化算法的方法，该方法不仅能实现真实模拟水电工程交通运输工况，还进一步求解出一组最优的交通运输机械配置方案，为工程决策者提供决策辅助。

背景技术

目前随着计算机技术和仿真理论以及系统工程技术的发展，建立大型工程施工交通运输系统的仿真和可视化表现已成为可能。交通运输是一个高度复杂的随机性过程，利用仿真技术对描述这种时变的、复杂的随机过程是非常有效的。但是仿真模型仅是对问题的直观描述，仿真运行只能提供一定条件下的可行方案，它并不能给出问题的最优解。关于水电工程交通运输，在物料调配计划和运输路径既定的情况下，利用仿真一方面可以验证先前规划是否合理，另一方面可以通过衡量仿真性能指标枚举获得一些合理的机械配置方案。然而当合理机械配置方案较多时，决策者很难通过主观的判断来进行最优决策。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种将仿真技术和优化方法相结合的仿真优化算法，应用于水电工程交通运输机械配置的研究，在以往仅利用仿真枚举获得合理的机械配置方案的基础上，更能解决当合理机械配置方案较多时，满意给决策者提供最优的方案需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

首先利用动态随机网络模型建立水电工程交通运输仿真模型，包括以下步骤：(1)对水电工程交通运输进行业务理解，由业务理解得知水电工程交通运输过程实际是一个由特定的运输环节构成的循环过程；(2)进行水电工程交通运输系统描述，整个复杂的运输系统简单抽象为一个有限多级服务系统：它由装载系统、道路系统、叉口系统及卸车系统组成。(3)分别对以上四个系统建立模型，并最终形成系统的整体模型。其中，深入研究了叉口建模问题，提出了动态服务台设立机制，即在一个交叉路口，通过判断经过该路口的土石方流的不同方向的个数，动态调整设立服务台个数，规定相同方向的土石方流共用一个服务台。并且为了进一步实现服务台的控制机制，为每一个服务台设立的交通灯控制系统。

(1)交通灯变换规则

在每一个服务台设立一个交通灯，从属与同一个交叉路口的服务台的交通灯以一定时间间隔按编号次序依次亮绿灯，此时其它交通灯都为红灯。即一个时间点，只有一个方向的土石方流能够通过路口。原理如表1，表格的第一行代表交通灯变换的时间区间，这里取交通灯变换的时间间隔为2分钟，表格的左侧一列代表服务台编号。某一时间点所对应的列中，数1所在行对应的服务台为当前亮绿灯的服务台。

表1交通灯机制示意图

(2)交通灯控制机制

一个自卸汽车进入服务台(排队情况在排队节点考虑)首先判断此时的交通灯，如果交通灯是绿灯则汽车可以直接通过，如果交通灯不是绿灯，汽车则需要将自己的仿真时钟推进到交通灯下一次亮绿灯的时间点，等待下一次的事件调用。下面是以T分钟为变化时间间隔的交通灯系统相关计算公式：

J代表服务台编号；J_cs代表当前汽车经过的服务台编号；j_cg代表当前亮绿灯的服务台编号；sNow代表汽车的子时钟；n代表该路口的服务台总数；T代表交通灯变换的时间间隔

汽车进入服务台时亮绿灯的服务台编号：

计算该服务台的交通灯下一次亮绿灯的时间点：

If (j_cg＞J_cs)

当前服务台下一次亮绿灯的时间＝sNow-sNow％T+T*(n-j_cg+J_cs)；

Else

当前服务台下一次亮绿灯的时间＝sNow-sNow％T+T*(n-j_cg)。

其次，建立水电工程交通运输仿真优化的目标集U

1)机械设备的平均利用率U₁

ρ‾=Σj=1nρj/n]]>(j代表机械类型包括装载机和自卸汽车)