[发明专利]路网普查设施选址布点方法

权利要求书

1.一种路网普查设施选址布点方法，其特征在于，包括：

根据欲布点区域的交通流量与路网拓扑建立交通流元素捕获模型；

使用遗传算法求解交通流元素捕获模型，最终求得适应度最大的个体，该个体所对应的解即为普查设施的布设路段集合；

其中，所述根据欲布点区域的交通流量与路网拓扑建立交通流元素捕获模型包括：

根据欲布点区域的道路连接关系抽象出其结构图G＝(V,A)，其中，V和A分别表示路网的交叉口集合和路段集合；

基于结构图G，遍历搜索出所有的路径集合P’，从P’中删除流量小于设定值的路径，获得最终的路径集合P；

按照以下算式建立交通流元素捕获模型：

z_lm＝y_ly_m,l≠m

x_p∈{0,1},p∈P

y_i∈{0,1},i∈A

其中，M为布设普查设施的数量；p为路径集合P中的任一元素，表示一条路径，路径p的流量用f_p表示，路径p包含的路段集合用A_p表示；λ＞0为权重系数，用于调整流量与拓扑两个指标所占的比重；d_lm表示路段l和m之间的距离，z_lm为表示路段l和m是否都属于A_M的指示变量，A_M表示布设普查设施的路段集合；x_p和y_i为二值变量：

y_l、y_m、y_r对应于路段l、路段m、路段r，定义与y_i相同；

使用遗传算法求解交通流元素捕获模型的步骤包括：

步骤A、随机生成个个体，组成第一代种群；

步骤B、迭代更新种群，如果当前迭代次数小于最大迭代次数T，则依次进行以下操作

步骤B1、根据以下适应度函数计算种群中每个个体的适应度：

其中，S^k表示第k个个体C^k对应的布设传感器的路段集合；d_tj表示路段t和j之间的距离，t≠j；z_ij为表示路段i和j是否都属于S^k的指示变量；若种群中个体数量大于则保留适应度最高的前个个体，删除其余个体；

步骤B3、使用轮盘赌选择策略，从种群中选择加入到下一代种群的个体，每个个体被选择的概率为：

上式中，μ表示个体的序号；

步骤B4、从经过选择后的种群中选择两个个体以交叉概率进行EPMX交叉操作，产生两个后代并加入种群之中；

步骤B5、从通过步骤B4处理得到的种群中选择个体基于变异概率进行交换变异操作，产生变异个体并加入种群之中；

步骤C、如果当前为第T次迭代，则执行步骤B1后输出所有T次迭代所有个体中适应度最大的个体，该个体所对应的解即为普查设施的布设路段集合。

2.根据权利要求1所述的一种路网普查设施选址布点方法，其特征在于，所述遗传算法中个体的编码方法使用二重结构编码；

使用2×n的矩阵来表示一个个体的二重结构编码，二重结构编码包括变量码和额外码两个部分；其中，额外码位于第一行，表示n个路段；变量码位于第二行，取0或者1表示对应的路段是否布设普查设施。

3.根据权利要求2所述的一种路网普查设施选址布点方法，其特征在于，随机生成个个体时，每一个体的额外码使用洗牌的方式生成，变量码的生成方式如下：随机选择第二行中M个元素并令其等于1，第二行中其余元素则等于0。