一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法及系统，方法包括：获取目标区域内的交通地图信息；根据所述交通地图信息构建交通系统网络模型；对所述交通系统网络模型进行初始化流量分配，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型；根据所述城市交通系统网络模型利用博弈方法构建双层博弈模型；利用所述双层博弈模型进行交通攻防博弈，得到博弈收益矩阵；根据所述博弈收益矩阵利用博弈论求解法确定博弈纳什均衡策略；根据所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略。本发明专利技术能够实现适应实际复杂环境并降低交通防控决策的时间成本。控决策的时间成本。控决策的时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法及系统


[0001]本专利技术涉及交通决策领域，特别是涉及一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着城市化进程的不断加深，城市交通系统作为城市的大“动脉”，承受着越来越沉重的城市运转压力。与此同时，交通系统的规模不断增大，复杂性不断提升，随之而来的，是具有更大不确定性的影响交通系统正常运行的各类风险，例如极端天气、交通事故、恐怖袭击等。这些风险事件往往单独发生的概率极低，但产生的危害极大，即所谓的“黑天鹅”事件。对于交通管理者来说，如果不提前部署相应的风险防控措施，将难以应对各类未知风险事件的发生，造成难以预测的损失。因此，作为城市功能运转核心的交通系统，提高其风险防控决策的能力具有紧迫而重大的现实意义。
[0003]现有的针对交通风险进行防控决策的方法有交通仿真方法，该类方法能够模拟特定场景下的交通风险事件，且具有直观性。但是一般的交通仿真模型或不同粒度的交通仿真工具难以针对各类交通风险进行预测模拟，仅能针对较为简单的场景，且能建模的交通规模非常有限，建模过程耗时且成本较高。另外，基于数据挖掘的决策方法依赖大量的历史数据，这类风险事故的数据往往难以采集和获取，在实际决策中的有效利用率很低。
[0004]在交通系统面对发生各类风险事件时，作为防控决策主体的交通管理者，其本质上就是与对交通系统发起“攻击”的对手进行相互博弈的过程。博弈论(Game Theory)作为一种决策分析工具，可以对具有合作或竞争等交互关系的决策主体进行建模与分析，被广泛应用于各个领域。但在已有的基于博弈的决策模型中，较少考虑交通中的攻防背景或未考虑在攻防过程中交通用户的疏散行为。用户疏散行为是实际交通系统面临风险事件时难以忽视的因素，并对防控决策的效果产生直接影响。
[0005]因此，需要一种考虑用户疏散行为的交通防控决策方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法及系统，以实现适应实际复杂环境并降低交通防控决策的时间成本。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法，包括：
[0009]获取目标区域内的交通地图信息；
[0010]根据所述交通地图信息构建交通系统网络模型；
[0011]对所述交通系统网络模型进行初始化流量分配，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型；
[0012]根据所述城市交通系统网络模型利用博弈方法构建双层博弈模型；所述双层博弈模型的参与者为交通管理者、交通用户和交通破坏者；所述双层博弈模型包括上层博弈和
下层博弈；所述上层博弈为所述交通管理者与所述交通破坏者同时采用策略进行的博弈；所述下层博弈为所述交通用户根据所述交通管理者的策略参与的主从博弈；
[0013]利用所述双层博弈模型进行交通攻防博弈，得到博弈收益矩阵；
[0014]根据所述博弈收益矩阵利用博弈论求解法确定博弈纳什均衡策略；
[0015]根据所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略。
[0016]可选地，所述根据所述交通地图信息构建交通系统网络模型，具体包括：
[0017]根据所述交通地图信息确定交通系统的边集和点集；所述边集为所述目标区域内交通系统的道路的集合；所述点集为所述目标区域内交通系统的道路之间连接关系的集合；
[0018]将所述点集和所述边集进行连接，得到交通系统网络模型。
[0019]可选地，所述对所述交通系统网络模型进行初始化流量分配，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型，具体包括：
[0020]根据所述交通系统网络模型按照所述目标区域内的交通需求流量进行流量分配，得到每条道路的流量；
[0021]根据每条所述道路的流量利用BPR函数确定每条道路的平均行驶通过时间；
[0022]根据所述平均行驶通过时间对所述交通系统网络模型进行加权，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型。
[0023]可选地，所述利用所述双层博弈模型进行交通攻防博弈，得到博弈收益矩阵，具体包括：
[0024]所述交通管理者和所述交通破坏者利用所述上层博弈进行同时博弈，得到攻击方策略、防护方策略和攻防双方策略组合；
[0025]根据所述攻击方策略、所述防护方策略和所述攻防双方策略组合确定攻防决策后的有效攻击道路；
[0026]根据破坏系数和所述有效攻击道路利用BPR函数对所述城市交通系统网络模型进行更新，得到更新后的城市交通系统网络模型；
[0027]根据疏散系数、所述更新后的城市交通系统网络模型和所述下层博弈，得到交通破坏者收益、交通管理者收益和交通用户收益；
[0028]根据所述交通破坏者收益、所述交通管理者收益和所述交通用户收益构建博弈收益矩阵。
[0029]可选地，所述根据所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略，具体包括：
[0030]分别改变所述破坏系数和所述疏散系数，得到多个博弈纳什均衡策略；
[0031]根据多个所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略。
[0032]一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策系统，包括：
[0033]获取模块，用于获取目标区域内的交通地图信息；
[0034]交通系统网络模型构建模块，用于根据所述交通地图信息构建交通系统网络模型；
[0035]流量分配初始化模块，用于对所述交通系统网络模型进行初始化流量分配，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型；
[0036]双层博弈模型构建模块，用于根据所述城市交通系统网络模型利用博弈方法构建双层博弈模型；所述双层博弈模型的参与者为交通管理者、交通用户和交通破坏者；所述双层博弈模型包括上层博弈和下层博弈；所述上层博弈为所述交通管理者与所述交通破坏者同时采用策略进行的博弈；所述下层博弈为所述交通用户根据所述交通管理者的策略参与的主从博弈；
[0037]交通攻防博弈模块，用于利用所述双层博弈模型进行交通攻防博弈，得到博弈收益矩阵；
[0038]博弈纳什均衡策略确定模块，用于根据所述博弈收益矩阵利用博弈论求解法确定博弈纳什均衡策略；
[0039]交通管理者的防控策略确定模块，用于根据所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略。
[0040]可选地，所述交通系统网络模型构建模块，具体包括：
[0041]边集和点集确定单元，用于根据所述交通地图信息确定交通系统的边集和点集；所述边集为所述目标区域内交通系统的道路的集合；所述点集为所述目标区域内交通系统的道路之间连接关系的集合；
[0042]连接单元，用于将所述点集和所述边集进行连接，得到交通系统网络模型。
[0043]可选地，所述流量分配初始化模块，具体包括：
[0044]流量分配单元，用于根据所述交通系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法，其特征在于，包括：获取目标区域内的交通地图信息；根据所述交通地图信息构建交通系统网络模型；对所述交通系统网络模型进行初始化流量分配，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型；根据所述城市交通系统网络模型利用博弈方法构建双层博弈模型；所述双层博弈模型的参与者为交通管理者、交通用户和交通破坏者；所述双层博弈模型包括上层博弈和下层博弈；所述上层博弈为所述交通管理者与所述交通破坏者同时采用策略进行的博弈；所述下层博弈为所述交通用户根据所述交通管理者的策略参与的主从博弈；利用所述双层博弈模型进行交通攻防博弈，得到博弈收益矩阵；根据所述博弈收益矩阵利用博弈论求解法确定博弈纳什均衡策略；根据所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略。2.根据权利要求1所述的考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法，其特征在于，所述根据所述交通地图信息构建交通系统网络模型，具体包括：根据所述交通地图信息确定交通系统的边集和点集；所述边集为所述目标区域内交通系统的道路的集合；所述点集为所述目标区域内交通系统的道路之间连接关系的集合；将所述点集和所述边集进行连接，得到交通系统网络模型。3.根据权利要求1所述的考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法，其特征在于，所述对所述交通系统网络模型进行初始化流量分配，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型，具体包括：根据所述交通系统网络模型按照所述目标区域内的交通需求流量进行流量分配，得到每条道路的流量；根据每条所述道路的流量利用BPR函数确定每条道路的平均行驶通过时间；根据所述平均行驶通过时间对所述交通系统网络模型进行加权，得到具有通行时间赋值的城市交通系统网络模型。4.根据权利要求1所述的考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法，其特征在于，所述利用所述双层博弈模型进行交通攻防博弈，得到博弈收益矩阵，具体包括：所述交通管理者和所述交通破坏者利用所述上层博弈进行同时博弈，得到攻击方策略、防护方策略和攻防双方策略组合；根据所述攻击方策略、所述防护方策略和所述攻防双方策略组合确定攻防决策后的有效攻击道路；根据破坏系数和所述有效攻击道路利用BPR函数对所述城市交通系统网络模型进行更新，得到更新后的城市交通系统网络模型；根据疏散系数、所述更新后的城市交通系统网络模型和所述下层博弈，得到交通破坏者收益、交通管理者收益和交通用户收益；根据所述交通破坏者收益、所述交通管理者收益和所述交通用户收益构建博弈收益矩阵。5.根据权利要求4所述的考虑用户疏散行为的交通风险防控决策方法，其特征在于，所述根据所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略，具体包括：
分别改变所述破坏系数和所述疏散系数，得到多个博弈纳什均衡策略；根据多个所述博弈纳什均衡策略确定所述交通管理者的防控策略。6.一种考虑用户疏散行为的交通风险防控决策系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取目标区域内的交通地图信息；交通系统网络模型构建模块，用于根据所述交通地图信息构建交通系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大庆，孙志远，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：