一种基于效用函数的限高线路选取方法技术

本发明专利技术涉及限高技术领域，公开了一种基于效用函数的限高线路选取方法，S1：获取起点位置、终点位置之间的限高信息、路径信息；S2：对位置信息和路径信息进行抽象表示；S3：设计多目标效用函数，选取6个优化指标；S4：优化指标分类，第一类为约束条件，包括高度约束、重量约束、禁行区域；第二类为目标条件，包括车辆能耗情况、车辆停走情况、驾驶员熟练程度；S5：定义效用函数；S6：建立各个约束条件的模型，根据模型来判断生成路径是否可行；S7：评估生成路径优势；S8计算最大化效用函数值，获得最优路径。与现有技术相比，本发明专利技术对限高线路进行了最优选择，在避免因限高产生的交通事故的同时，增加了车辆的行驶效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于效用函数的限高线路选取方法
本专利技术涉及限高
，具体涉及一种基于效用函数的限高线路选取方法。
技术介绍
在我国交通运输体系不断完善的大背景下，为了防止超高车辆损坏设施，防止超载车辆损坏低等级道路、保护文物等原因，在交叉口、高架桥、隧道、桥梁、堤坝等地区均设置限高设备。而当前我国车辆种类、型号各异，存在部分大型车辆无法通过相应限高区域。由此导致各类交通事故的发生，不仅损坏限高架，同时损坏车辆，甚至导致人员伤亡。传统的避免限高导致交通事故的途径均是通过提前熟悉路段并记清限高情况，如遇到限高路段无法通行，只能另行选择其他路径通行，这样很大程度的影响了通行效率如何避免因限高导致的各类交通事故产生的同时，还能增加车辆行驶的效率，成为亟需解决的技术问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于效用函数的限高线路选取方法，根据预先获取的路径信息和限高信息，通过多约束确定路径是否可行，并通过多目标效用函数分别计算各可行路径的效用值，最大化效用函数值，获得最优路径。技术方案：本专利技术提供了一种基于效用函数的限高线路选取方法，包括以下步骤：S1：获取起点位置、终点位置之间的限高信息、路径信息；S2：对位置信息和路径信息进行抽象表示，假设车辆位置抽象表达式为P(xi,yi)，行驶过程通过限高点划分为不同的行驶路段表示式为Path＝(w0,w1,w2,…,wn,wE)，w0表示起点位置，wi(xi,yi)表示行驶过程中各个限高架所在位置(i＝1,2,…,n)，wE表示终点位置，n表示行驶过程中遇到的限高架总个数，起点到终点被划分为n+1条线路；S3：设计多目标效用函数，选取6个优化指标，包括高度约束(HC)、重量约束(WC)、禁行区域(FC)、车辆能耗情况(EC)、车辆停走情况(FG)、驾驶员熟悉程度(RF)；S4：优化指标分类，第一类为约束条件，包括高度约束、重量约束、禁行区域；第二类为目标条件，包括车辆能耗情况、车辆停走情况、驾驶员熟练程度；S5：定义效用函数，效用函数Futility定义为：Futility＝Fo+HC+WC+FZ，Fo为车辆能耗、车辆停走情况与驾驶员熟悉程度的加权函数，其余为约束条件；S6：建立各个约束条件的模型，根据模型来判断生成路径是否可行；当约束条件满足时，其值则设为0；当约束条件无法满足时，其值取为Pu，Pu设为处罚常数因子；S7：评估生成路径优势，生成路径可行后，将目标函数定义为车辆能耗、车辆停走情况与驾驶员熟悉程度的加权和，表示为Fo＝-ω1FEC-ω2FSG+ω3FRF，式中，FEC表示车辆能耗、FSG表示车辆停走情况、FRF表示驾驶员对路线熟悉程度，ωi(i＝1,2,3)表示各个目标函数的权重，建立各个目标函数模型，根据模型所得加权和评估生成路径优势；S8：计算最大化效用函数值，获得最优路径。进一步地，所述S6中约束条件模型如下：1)高度约束条件模型：式中，h为车辆高度，为限高架高度，则表示所有限高架中最低限制高度，确保车辆可通行；2)重量约束条件模型：式中，G为车辆重量，Gi为线路中每一点处道路承重能力，min{Gi}则表示路线中最小承重处，确保车辆可通行；3)禁行区域约束条件模型：进一步地，所述S7中目标函数模型包括：1)车辆能耗情况模型：ECi＝Cec×ti,i+1式中，ECi表示车辆从第i个限高点到第个i+1限高点的能耗，ti,i+1表示车辆从第i个限高点到第个i+1限高点的行驶时间，di,i+1表示车辆从第i个限高点到第个i+1限高点的行驶距离，Cec表示车辆以速度v行驶时的能耗；2)车辆停走情况模型：式中，SGi表示车辆从第i个限高点与第i+1个限高点之间停走情况值，Rai,i+1定义为第i个限高点与第i+1个限高点之间的路线停走波值的和，Rbi,i+1定义为第i个限高点与第i+1个限高点之间的路况停走波值的和，和分别表示路线导致停走波值和路况导致停走波值的权重；3)驾驶员熟悉程度模型：式中，RFi表示驾驶员对第i个限高点与第i+1个限高点之间路线的熟悉程度，ufrx(t)表示驾驶员在此区域内行驶次数，n(i)表示驾驶员熟悉的路线集。进一步地，对3个目标函数的值均进行归一化处理，即FEC,FSG,FRF∈[0,1]；归一化常量定义为：式中，nN和Umax分别表示为n(i)中的路线数和最大的路线熟悉程度。有益效果：1、本专利技术对限高线路进行了最优选择，在避免因限高产生的交通事故的同时，增加了车辆的行驶效率。2、本专利技术针对限高情况以外的超重、禁行情况进行了规避，有效剔除了驾驶员的不可通行情况，增加车辆通行效率。3、本专利技术针对车辆行驶过程中能耗问题进行了抉择判断，在可通行的情况下优先选择低能耗方案，有效减少能耗，达到节能减排效果。4、本专利技术针对车辆停走情况进行抉择判断，有效减少驾驶员走-停-走重复情况，减少驾驶员疲劳度，提高行驶安全。5、本专利技术针对驾驶员熟悉程度进行抉择判断，优先选取驾驶员熟悉路线，增加行驶过程中的安全与效率。附图说明图1为限高线路选择决策模型的流程图；图2为路径表示图；图3为本专利技术实施例的线路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术公开了一种基于效用函数的限高线路选取方法，包括以下步骤：S1：获取起点位置、终点位置之间的限高信息、路径信息。通过定位或者终端等确定起点位置和终点位置，同时获取起点位置、终点位置之间的所有路径信息以及各路径信息对应的限高信息。此为前期工作，非本专利技术需要描述的重点，此处不做赘述。可参考申请号为202011139794.1的专利申请，该专利申请给出获取限高信息、路径信息的一个系统。S2：对位置信息和路径信息进行抽象表示，假设车辆位置抽象表达式为P(xi,yi)，行驶过程通过限高点划分为不同的行驶路段表示式为Path＝(w0,w1,w2,…,wn,wE)，w0表示起点位置，wi(xi,yi)表示行驶过程中各个限高架所在位置(i＝1,2,…,n)，wE表示终点位置，n表示行驶过程中遇到的限高架总个数，起点到终点被划分为n+1条线路。S3：设计多目标效用函数，选取6个优化指标，包括高度约束(HC)、重量约束(WC)、禁行区域(FC)、车辆能耗情况(EC)、车辆停走情况(FG)、驾驶员熟悉程度(RF)。S4：优化指标分类，第一类为约束条件，包括高度约束、重量约束、禁行区域；第二类为目标条件，包括车辆能耗情况、车辆停走情况、驾驶员熟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于效用函数的限高线路选取方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取起点位置、终点位置之间的限高信息、路径信息；/nS2：对位置信息和路径信息进行抽象表示，假设车辆位置抽象表达式为P(x

【技术特征摘要】
1.一种基于效用函数的限高线路选取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取起点位置、终点位置之间的限高信息、路径信息；
S2：对位置信息和路径信息进行抽象表示，假设车辆位置抽象表达式为P(xi,yi)，行驶过程通过限高点划分为不同的行驶路段表示式为Path＝(w0,w1,w2,…,wn,wE)，w0表示起点位置，wi(xi,yi)表示行驶过程中各个限高架所在位置(i＝1,2,…,n)，wE表示终点位置，n表示行驶过程中遇到的限高架总个数，起点到终点被划分为n+1条线路；
S3：设计多目标效用函数，选取6个优化指标，包括高度约束(HC)、重量约束(WC)、禁行区域(FC)、车辆能耗情况(EC)、车辆停走情况(FG)、驾驶员熟悉程度(RF)；
S4：优化指标分类，第一类为约束条件，包括高度约束、重量约束、禁行区域；第二类为目标条件，包括车辆能耗情况、车辆停走情况、驾驶员熟练程度；
S5：定义效用函数，效用函数Futility定义为：Futility＝Fo+HC+WC+FZ，Fo为车辆能耗、车辆停走情况与驾驶员熟悉程度的加权函数，其余为约束条件；
S6：建立各个约束条件的模型，根据模型来判断生成路径是否可行；当约束条件满足时，其值则设为0；当约束条件无法满足时，其值取为Pu，Pu设为处罚常数因子；
S7：评估生成路径优势，生成路径可行后，将目标函数定义为车辆能耗、车辆停走情况与驾驶员熟悉程度的加权和，表示为Fo＝-ω1FEC-ω2FSG+ω3FRF，式中，FEC表示车辆能耗、FSG表示车辆停走情况、FRF表示驾驶员对路线熟悉程度，ωi(i＝1,2,3)表示各个目标函数的权重，建立各个目标函数模型，根据模型所得加权和评估生成路径优势；
S8：计算最大化效用函数值，获得最优路径。


2.根据权利要求1所述的基于效用函数的限高线路选取方法，其特征在于，所述S6中约束条件模型如下：
1)高度约束条件模型：

【专利技术属性】
技术研发人员：胡思涛，冷帅，解雨欣，刘昌源，戴文静，徐增辉，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32