專利名稱：水電工程交通運輸仿真優(yōu)化算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水電工程交通運輸仿真優(yōu)化算法，具體地講是一種綜合計算機仿真技術(shù)和啟發(fā)式優(yōu)化算法的方法，該方法不僅能實現(xiàn)真實模擬水電工程交通運輸工況，還進一步求解出一組最優(yōu)的交通運輸機械配置方案，為工程決策者提供決策輔助。
背景技術(shù)：
目前隨著計算機技術(shù)和仿真理論以及系統(tǒng)工程技術(shù)的發(fā)展，建立大型工程施工交通運輸系統(tǒng)的仿真和可視化表現(xiàn)已成為可能。交通運輸是一個高度復(fù)雜的隨機性過程，利用仿真技術(shù)對描述這種時變的、復(fù)雜的隨機過程是非常有效的。但是仿真模型僅是對問題的直觀描述，仿真運行只能提供一定條件下的可行方案，它并不能給出問題的最優(yōu)解。關(guān)于水電工程交通運輸，在物料調(diào)配計劃和運輸路徑既定的情況下，利用仿真一方面可以驗證先前規(guī)劃是否合理，另一方面可以通過衡量仿真性能指標枚舉獲得一些合理的機械配置方案。然而當合理機械配置方案較多時，決策者很難通過主觀的判斷來進行最優(yōu)決策。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種將仿真技術(shù)和優(yōu)化方法相結(jié)合的仿真優(yōu)化算法，應(yīng)用于水電工程交通運輸機械配置的研究，在以往僅利用仿真枚舉獲得合理的機械配置方案的基礎(chǔ)上，更能解決當合理機械配置方案較多時，滿意給決策者提供最優(yōu)的方案需求。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的首先利用動態(tài)隨機網(wǎng)絡(luò)模型建立水電工程交通運輸仿真模型，包括以下步驟(1) 對水電工程交通運輸進行業(yè)務(wù)理解，由業(yè)務(wù)理解得知水電工程交通運輸過程實際是一個由特定的運輸環(huán)節(jié)構(gòu)成的循環(huán)過程；( 進行水電工程交通運輸系統(tǒng)描述，整個復(fù)雜的運輸系統(tǒng)簡單抽象為一個有限多級服務(wù)系統(tǒng)它由裝載系統(tǒng)、道路系統(tǒng)、叉口系統(tǒng)及卸車系統(tǒng)組成。( 分別對以上四個系統(tǒng)建立模型，并最終形成系統(tǒng)的整體模型。其中，深入研究了叉口建模問題，提出了動態(tài)服務(wù)臺設(shè)立機制，即在一個交叉路口，通過判斷經(jīng)過該路口的土石方流的不同方向的個數(shù)，動態(tài)調(diào)整設(shè)立服務(wù)臺個數(shù)，規(guī)定相同方向的土石方流共用一個服務(wù)臺。并且為了進一步實現(xiàn)服務(wù)臺的控制機制，為每一個服務(wù)臺設(shè)立的交通燈控制系統(tǒng)。(1)交通燈變換規(guī)則在每一個服務(wù)臺設(shè)立一個交通燈，從屬與同一個交叉路口的服務(wù)臺的交通燈以一定時間間隔按編號次序依次亮綠燈，此時其它交通燈都為紅燈。即一個時間點，只有一個方向的土石方流能夠通過路口。原理如表1，表格的第一行代表交通燈變換的時間區(qū)間，這里取交通燈變換的時間間隔為2分鐘，表格的左側(cè)一列代表服務(wù)臺編號。某一時間點所對應(yīng)的列中，數(shù)1所在行對應(yīng)的服務(wù)臺為當前亮綠燈的服務(wù)臺。表1交通燈機制示意圖
3交通燈變換時間間隔
紅綠燈編號-_____-
0-2 (分鐘)2-4 (分鐘)4-6 (分鐘)110020103001(2)交通燈控制機制一個自卸汽車進入服務(wù)臺(排隊情況在排隊節(jié)點考慮)首先判斷此時的交通燈， 如果交通燈是綠燈則汽車可以直接通過，如果交通燈不是綠燈，汽車則需要將自己的仿真時鐘推進到交通燈下一次亮綠燈的時間點，等待下一次的事件調(diào)用。下面是以T分鐘為變化時間間隔的交通燈系統(tǒng)相關(guān)計算公式J代表服務(wù)臺編號；J。s代表當前汽車經(jīng)過的服務(wù)臺編號；‘代表當前亮綠燈的服務(wù)臺編號；sNow代表汽車的子時鐘；η代表該路口的服務(wù)臺總數(shù)；T代表交通燈變換的時間間隔汽車進入服務(wù)臺時亮綠燈的服務(wù)臺編號/ = !/—"^々7^^+、計算該服務(wù)臺的交通燈下一次亮綠燈的時間點If (jcg > Jcs)當前服務(wù)臺下一次亮綠燈的時間=sNow-sNow% T+T*(n-j。g+jj ；Else當前服務(wù)臺下一次亮綠燈的時間=sNow-sNow% T+T*(n_jcg)。其次，建立水電工程交通運輸仿真優(yōu)化的目標集U1)機械設(shè)備的平均利用率U1- %pJ / (j代表機械類型包括裝載機和自卸汽車) P:' /n其中ρ J代表第j類機械設(shè)備的利用率，η代表機械設(shè)備總數(shù)2)工況內(nèi)各土石方流完工時間均衡性U2ε 二 ΣΛ(ΤΧι -Twp)2 (i代表土石方流的編號)
i=l&代表第i個土石方流實際的完工時間；Twp代表土石方均衡模塊規(guī)定的工況的完工時間；λ代表罰因子，當&>、時，給λ賦值一個較大的數(shù)作為處罰；當Tsi < Twp是，令 λ = 13)叉口的自卸汽車平均等待時間U3 -Jct4)交通運輸?shù)目偝杀綰4交通運輸?shù)目偝杀痉譃閮蓚€部分機械設(shè)備的購置費用和運營成本。其中將運營成本如人工費、燃料費、維修費等攤派成機械裝、運Im3物料消費的成本計算。
權(quán)利要求
1. 一種水電工程交通運輸仿真優(yōu)化算法，其特征在于包括以下步驟(1)設(shè)計實現(xiàn)叉口動態(tài)建立服務(wù)臺的機制，并使用交通燈控制系統(tǒng)進行通行控制，使得叉口的模型同時適用于丁字路口和十字路口建模；( 將仿真模型嵌入到基于演化策略的啟發(fā)式優(yōu)化算法中，得到水電工程交通運輸最優(yōu)的機械配置方案，為工程決策者提供決策支持。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水電工程交通運輸仿真優(yōu)化算法，深入研究了叉口動態(tài)建立服務(wù)臺機制，更好的模擬實際水電工程施工過程交通運輸?shù)亩氯闆r，仿真模型通用性、擴展性更強。將仿真模型嵌入基于演化策略的啟發(fā)式優(yōu)化算法中，得到了水電工程交通運輸最優(yōu)的機械配置方案，為決策者提供了施工決策依據(jù)。
文檔編號G06F17/50GK102194020SQ20101012419
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者劉霞 申請人:劉霞