[发明专利]长大隧道施工交通组织优化方法和计算机装置

说明书

本发明提供一种长大隧道施工交通组织优化方法和计算机装置，该方法包括：基于隧道中的实际道路网络，建立道路网络拓扑模型；根据预设目标函数以及预设约束条件获得道路网络拓扑模型中车辆的最优行驶路径。应用本发明的长大隧道施工交通组织优化方法可提搞隧道交通运行效率、顺畅性以及安全性。

技术领域

本发明涉及隧道施工交通技术领域，具体的，涉及一种长大隧道施工交通组织优化方法，还涉及应用该长大隧道施工交通组织优化方法的计算机装置。

背景技术

迄今为止，长大隧道内的施工交通组织方案仍然是由运营管理人员按照经验进行编制，施工组织编制缺乏科学管理手段支持。长大隧道内的施工道路交通网络为正线、平导线、横洞等交错构成的一种复杂方格状道路网络。隧道内主要有运渣车流、施工机械车流、人员运输车流三种车流。此外，长大隧道内，能见度低、视距差、道路交通条件复杂、运输需求种类多、任务重。因此，如何科学合理地安排三种车流在隧道内的运输计划，以期在保证运输过程安全的前提下，能够以最高的效率完成隧道内的人员、渣土、机械等的运输任务。这是一项复杂的系统工程的问题，需综合运用运筹学、管理学、交通工程学等多学科的专业知识，建立最优化数学模型及算法，全局上决策最优的运输组织方案，提高隧道内的交通组织效率。现有的人工决策方法缺乏科学理论支撑及全局意识，导致隧道内交通组织混乱，交通事故频发，生产效率低下，甚至影响整体的工程进度。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种提搞隧道交通运行效率、顺畅性以及安全性的长大隧道施工交通组织优化方法。

本发明的第二目的是提供一种提搞隧道交通运行效率、顺畅性以及安全性的计算机装置。

为了实现上述第一目的，本发明提供的长大隧道施工交通组织优化方法包括：基于隧道中的实际道路网络，建立道路网络拓扑模型；根据预设目标函数以及预设约束条件获得道路网络拓扑模型中车辆的最优行驶路径；其中，预设目标函数为：min Z为所有车辆最短的运输总时长，a_i，j，k(t)为车辆k在t时刻是否到达了路段(i，j)，d_i，j，k(t)为表示车辆k在t时刻是否离开了路段(i，j)，表示车辆k在路段(i，j)的运行时长，为节点i的后向节点集合，为节点i的前向节点集合，表示节点集合，表示运行的车辆集合，为离散时间的集合；预设约束条件包括车辆在路段上的运行时间约束条件、车辆路径约束条件、进入路段时间约束条件、冲突车流约束条件、单向路段约束条件、运输需求约束条件、先到先服务约束条件以及节点流守恒约束条件。

由上述方案可见，本发明的长大隧道施工交通组织优化方法通过根据隧道中的实际道路网络，建立道路网络拓扑模型，可获隧道的实际道路网络数据。再通过所有车辆最短的运输总时长的预设目标函数以及预设约束条件获得道路网络拓扑模型中车辆的最优行驶路径，相较于人工编制的方法，需要对于不同的掘进时期制订不同的方案，可提搞隧道交通运行效率、顺畅性以及安全性。

进一步的方案中，运行时间约束条件包括：车辆k在道路上的运行时间为：其中，l_i，j表示路段(i，j)长度，v_lim表示车辆运行最高速度。

由此可见，隧道内能见度低、车辆作业干扰繁杂，为了保证安全，通过运行时间约束条件，为车辆在路段给定了一个最低运行时间，车辆在路段运行大于此时间可认为能保证安全。

进一步的方案中，车辆路径约束条件包括：其中，x_i，j，k表示车辆k经过交叉口i之后去往的交叉口j，

由此可见，设置车辆路径约束条件，可确保车辆运行有且只有一个前进方向，即车辆k从某节点i进入路段后只能去往一个方向，避免多向行走的混乱。

进一步的方案中，进入路段时间约束条件包括：其中，d_i’，i，k(t)·x_i，j，k表示车辆k从某一路段离开后才能进入运行路径上的下一路段。