一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，该方法首先使用遗传算法产生备选的交通拥堵收费策略，根据交通路网信息、信号灯配时信息、车辆信息和交通拥堵收费策略，构建拓扑的多方式交通网络。然后，通过VISSIM仿真实现多方式交通网络的交通流分配，最后通过反复的仿真优化，确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略。本发明专利技术提供的优化方法，为交通拥堵收费政策的制定提供了决策依据，有效缓解了城市交通拥堵。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法
本专利技术涉及城市交通需求管理策略优化方法，特别是涉及了一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法。
技术介绍
随着经济的迅猛发展，城市机动车保有量快速增长。截至2015年底，全国机动车保有量达2.79亿辆，很多城市的汽车保有量超过百万辆。机动车的普及为城市居民带来了便利，然而也带来了严峻的交通拥堵问题。在过去的几十年中，中国已经尝试采取多种措施，如拓宽道路，铺设道路等，从供给的角度解决城市交通拥堵问题。但缓解交通拥堵效果并不明显，一方面道路建设难以满足交通需求的快速增长，另一方面交通供给建设也鼓励了越来越多的交通出行。因此大多数城市已经不能只依靠增加交通供给来解决交通拥堵问题，必须采取交通需求管理，来缓解日趋严重的交通拥堵。交通拥堵收费策略是交通需求管理的重要措施，优化交通拥堵收费策略可以提高缓解交通拥堵的效率。交通拥堵收费策略的优化需要考虑交通方式、交通信号等实际影响因素，在大规模多方式交通网络中得到贴近实际的交通流分配状况是很复杂的。现有的交通拥堵收费优化技术，多停留在效果评价层面，并对多方式交通网络考虑较少，还没有形成优化交通拥堵收费策略的成熟方法。现阶段交通拥堵策略的制定往往基于管理者的经验，缺乏科学的决策依据。因此，为了能够有效缓解城市交通拥堵，提出一种优化交通拥堵收费策略很有必要。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是设计一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，通过仿真优化确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略，为交通拥堵收费策略的制定提供科学的决策依据，提高缓解交通拥堵的效率。技术方案：为了实现上述设计要求，本专利技术采取以下技术方案：(1)使用遗传算法产生备选的交通拥堵收费策略，包括拥堵收费路段和拥堵收费金额；(2)根据交通路网信息、信号灯配时信息、车辆信息和备选的交通拥堵收费策略，通过VISSIM构建具有拓扑结构的多方式交通网络；(3)通过VISSIM仿真实现出行需求在多方式交通网络上的交通流分配，获得所有路段上的交通流量，进而获得备选交通拥堵收费策略下的系统成本；(4)通过这种遗传算法优化和VISSIM仿真联合的仿真优化方式不断优化，确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略。所述步骤(1)包括如下步骤：(1-1)采用二进制编码，设置编码精度为δ，编码长度为L；(1-2)任意路段a的交通拥堵收费策略用二进制编码串ba1ba2...baL表示，拥堵收费金额(1-3)备选的交通拥堵收费策略，表示为所述步骤(2)包括如下步骤：(2-1)根据道路的车道属性和信号灯实际配时，设置具有特定周期的信号灯组，遵循交叉口转向、冲突区域优先、环岛避让规则，构建道路网；(2-2)根据备选的交通拥堵收费策略，将任意路段a的出行费用Ca设置为a×Ta+b×Da+c×Fa+Za，其中，Ta，Da和Fa分别是出行时间，走行距离和经济费用，a,b,c是相应的权重，Za是拥堵收费金额；(2-3)根据车辆信息，对于不同类型的车辆赋予不同的权重a,b,c，构建针对不同出行者的多方式交通网络。所述步骤(3)包括如下步骤：(3-1)对路径R上所有路段的出行费用进行加和，获得路径R的出行费用CR，将路径R的出行费用CR转换成出行效用(3-2)采用改进的Logit路径选择模型，获得出行者选择路径R的概率P(R)，通过VISSIM仿真实现出行需求在多方式交通网络上的交通流分配，获得任意路段a上的交通流量Xa，并获得备选交通拥堵收费策略下的出行成本；(3-3)通过VISSIM仿真对备选的交通拥堵收费策略进行N次交通流分配，将N次的出行成本取均值作为系统成本。出行成本包括出行者时间费用与交通拥堵费。所述步骤(4)包括如下步骤：(4-1)通过遗传算法产生初始种群，设置种群大小为N，即备选交通拥堵收费策略的生成数量，并变换拥堵收费策略优化的目标，获得适应度函数；(4-2)计算每一个备选策略的适应度值，从上一代种群中选择优良的拥堵收费策略遗传到下一代种群，采用多点交叉的方法，交换两个备选策略每个路段上的编码，并设置变异概率，产生新的交通拥堵收费策略；(4-3)通过这种优化方式，不断执行VISSIM仿真的COM命令实现仿真优化，当适应度值最大时，获得使系统成本最小的交通拥堵收费策略。有益效果：本专利技术提供的基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，具有以下优点：1、通过仿真优化，能够获得准确的交通拥堵收费策略，为相关政策的制定提供科学的决策依据，有效地缓解交通拥堵；2、通过VISSIM仿真，实现了交通出行需求在多方式复杂交通网络上的交通流分配，能够获得真实的交通拥堵收费效果；3、完善了交通拥堵收费策略的优化技术，从整个交通系统的视角进行优化，降低了包含时间费用和交通拥堵费的系统总成本。附图说明图1为本专利技术的流程示意图具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术包括以下步骤：1)使用遗传算法产生备选的交通拥堵收费策略，包括拥堵收费路段和拥堵收费金额；产生备选交通拥堵收费策略的过程如下：交通道路网中有M个路段，每一个备选的拥堵收费策略可表示为集合{Za|a＝1,2,3...M-1,M}，Za是路段a的交通拥堵收费金额。Za∈[0,m]，m是拥堵收费金额的上限。采用二进制进行编码，设置编码精度为δ，编码长度为L，编码长度可由编码精度确定，两者的关系为任意路段a的交通拥堵收费策略用二进制编码串ba1ba2...baL表示，拥堵收费额备选的交通拥堵收费策略，表示为2)根据交通路网信息、信号灯配时信息、车辆信息和备选的交通拥堵收费策略，通过VISSIM构建具有拓扑结构的多方式交通网络；通过VISSIM构建多方式交通网络的基本步骤如下：A、基本数据与路网需要收集基本的交通路网信息(如路段、长度、宽度、车道数等)，信号灯配时信息，车辆信息(如车辆类型等)以及交通出行信息(交通OD量)。根据搜集到的信息，遵循现实中交叉口转向、冲突区域优先、环岛避让等规则，在VISSIM仿真平台中建立路网。根据搜集到的交通信息，设置交通信号灯配时方案与出行量OD矩阵。B、构建多方式交通网络根据出行时间、走行距离和经济费用(如燃油费)这三个因素对实际出行中路径选择的影响，相应对其赋予权重并加和，根据备选的交通拥堵收费策略，将任意路段a的出行费用Ca设置如下：Ca＝a×Ta+b×Da+c×Fa+Za其中，Ta，Da和Fa分别是出行时间，走行距离和经济费用，a,b,c是相应的权重，Za是拥堵收费金额。根据车辆信息，对于不同类型的车辆赋予不同的权重a,b,c，构建针对不同出行者的多方式交通网络。3)通过VISSIM仿真实现出行需求在多方式交通网络上的交通流分配，获得所有路段上的交通流量，进而获得备选交通拥堵收费策略下的系统成本；A、建立路径选择模型对路径R上所有路段的出行费用进行加和，获得路径R的出行费用CR。实际出行中，并非所有的出行者都选择出行费用最小的路径，只要是可以利用的路径都可以使用，出行费用越小的路径利用的可能性越大。为评价路径，要将路径出行费用转换成出行效用，作为评价指标。路径出行效用为路径出行费用的倒数。其中，UR是路径R的出行效用。Logit函数是最广泛使用的路径选择模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，其特征在于产生备选的交通拥堵收费策略，构建拓扑的多方式交通网络，仿真实现交通流分配，通过仿真优化确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略；该方法包括如下步骤：(1)使用遗传算法产生备选的交通拥堵收费策略，包括拥堵收费路段和拥堵收费金额；(2)根据交通路网信息、信号灯配时信息、车辆信息和备选的交通拥堵收费策略，通过VISSIM构建具有拓扑结构的多方式交通网络；(3)通过VISSIM仿真实现出行需求在多方式交通网络上的交通流分配，获得所有路段上的交通流量，进而获得备选交通拥堵收费策略下的系统成本；(4)通过这种遗传算法优化和VISSIM仿真联合的仿真优化方式不断优化，确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略。

【技术特征摘要】
1.一种基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，其特征在于产生备选的交通拥堵收费策略，构建拓扑的多方式交通网络，仿真实现交通流分配，通过仿真优化确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略；该方法包括如下步骤：(1)使用遗传算法产生备选的交通拥堵收费策略，包括拥堵收费路段和拥堵收费金额；(2)根据交通路网信息、信号灯配时信息、车辆信息和备选的交通拥堵收费策略，通过VISSIM构建具有拓扑结构的多方式交通网络；(3)通过VISSIM仿真实现出行需求在多方式交通网络上的交通流分配，获得所有路段上的交通流量，进而获得备选交通拥堵收费策略下的系统成本；(4)通过这种遗传算法优化和VISSIM仿真联合的仿真优化方式不断优化，确定使系统成本最小的交通拥堵收费策略。2.根据权利要求1所述的基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，其特征在于：所述步骤(1)包括如下步骤：(1-1)采用二进制编码，设置编码精度为δ，编码长度为L；(1-2)任意路段a的交通拥堵收费策略用二进制编码串ba1ba2...baL表示，拥堵收费金额(1-3)备选的交通拥堵收费策略，表示为3.根据权利要求1所述的基于VISSIM仿真的交通拥堵收费策略优化方法，其特征在于：所述步骤(2)包括如下步骤：(2-1)根据道路的车道属性和信号灯实际配时，设置具有特定周期的信号灯组，遵循交叉口转向、冲突区域优先、环岛避让规则，构建道路网；(2-2)根据备选的交通拥堵收费策略，将任意路段a的出行费用Ca设置为a×Ta+b×Da+c×aF+a，Z其中，Ta，Da...

【专利技术属性】
技术研发人员：于滨，郭震，任思佳，单文轩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11