本發(fā)明涉及交通組織技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通行方向的配置方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，城市正面臨日益嚴(yán)重的交通擁堵問題，特別在高峰時段，干支負(fù)荷不均衡現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致干路交通嚴(yán)重?fù)矶?、污染加劇、交通事故頻發(fā)等一系列負(fù)面影響加劇。

干支負(fù)荷不均衡，是指干道承擔(dān)了過重的交通壓力，而支路分流能力低，無法有效地吸引和分流近距離的出行交通，車輛都被積壓到干道上，造成干道交通負(fù)荷過大。當(dāng)干支負(fù)荷不均衡現(xiàn)象發(fā)生時，會對道路資源造成了極大浪費，影響區(qū)域路網(wǎng)的整體性能。城市微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)中的單向交通組織，針對微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)的支路，確定是否組織單向交通并確定其行車方向，是區(qū)域交通組織中非常重要的方面。合理的單向交通組織技術(shù)，能夠有效平衡城市微循環(huán)路網(wǎng)中干支負(fù)載的流量，緩解城市道路的交通阻塞，提高城市路網(wǎng)通行能力。

現(xiàn)有區(qū)域微循環(huán)單向交通組織的優(yōu)化技術(shù)主要從提高路網(wǎng)運行效率的角度出發(fā)，對區(qū)域微循環(huán)支路進(jìn)行定邊定向選擇，最后確定一個最優(yōu)的區(qū)域微循環(huán)單向交通組織方案。在這種優(yōu)化技術(shù)中，單純的考慮了路網(wǎng)運行效率，認(rèn)為路網(wǎng)運行效率提升了就代表路網(wǎng)交通壓力均衡了，混淆了交通壓力均衡的本質(zhì)，最終導(dǎo)致優(yōu)化方案為求得最佳的路網(wǎng)運行效率，造成少數(shù)個別路段過度“擁擠”或過度“清閑”，反而增加路網(wǎng)負(fù)荷的不均衡程度，降低了優(yōu)化方案的實施效果，具體來說，現(xiàn)有的區(qū)域微循環(huán)干支路交通壓力均衡方法存在以下缺點：

現(xiàn)有單向交通組織優(yōu)化技術(shù)主要考慮路網(wǎng)運行效率，忽視了路網(wǎng)中運行效率和壓力均衡的差異性，未對路網(wǎng)壓力均衡進(jìn)行量化優(yōu)化，為尋求路網(wǎng)效率的最大化而犧牲個別路段通行能力，導(dǎo)致其道路資源浪費，路網(wǎng)交通壓力均衡效果不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種通行方向的配置方法及裝置，用以在提高路網(wǎng)通行效率的同時，均衡區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，減少道路資源的浪費。

本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置方法，該方法包括：確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段；基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向；其中，所述路網(wǎng)交通壓力均衡原則為在預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則。

本發(fā)明實施例提供的上述方法中，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，由于該路網(wǎng)交通壓力均衡原則為預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則，且路網(wǎng)運行效率主要由干路路段平均飽和度和支路路段平均飽和度表示，而路網(wǎng)飽和度均方差可以反映區(qū)域內(nèi)各道路上交通壓力的均衡程度，因此，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定出的支路路段的通行方向，兼顧路網(wǎng)通行效率和區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，與現(xiàn)有技術(shù)中僅考慮路網(wǎng)運行效率，忽視路網(wǎng)中運行效率和壓力均衡的差異性相比，能夠在提高路網(wǎng)通行效率的同時，均衡區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，減少道路資源的浪費。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述方法中，所述基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，包括：基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值；將評價值最大的支路通行方向方案確定為目標(biāo)通行方向方案，并將目標(biāo)通行方向方案中各個支路的通行方向作為每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述方法中，所述利用遺傳算法中生成的多個支路通行方向方案，包括：根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的種群數(shù)量M，生成的M個初始支路通行方向方案，其中，M為大于0的自然數(shù)；以及基于所述M個初始支路通行方向方案，根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，生成的支路通行方向方案。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述方法中，所述基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值，包括：針對每個支路通行方向方案：基于所述交通流分配Wardrop平衡原理進(jìn)行路段配流，得到包括路段流量以及通行時間的配流數(shù)據(jù)；將所述配流數(shù)據(jù)應(yīng)用到該支路通行方向方案中，確定路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差；根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述方法中，所述根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值，包括：根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，對該支路通行方向方案的路段飽和度進(jìn)行量化，得到該支路通行方向方案路段飽和度的量化值；將預(yù)先配置的目標(biāo)值與該支路通行方向方案路段飽和度的量化值之差作為該支路通行方向方案的評價值。

本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置裝置，該裝置包括：獲取單元，用于確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段；處理單元，用于基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向；其中，所述路網(wǎng)交通壓力均衡原則為在預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則。

本發(fā)明實施例提供的上述裝置中，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，由于該路網(wǎng)交通壓力均衡原則為預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則，且路網(wǎng)運行效率主要由干路路段平均飽和度和支路路段平均飽和度表示，而路網(wǎng)飽和度均方差可以反映區(qū)域內(nèi)各道路上交通壓力的均衡程度，因此，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定出的支路路段的通行方向，兼顧路網(wǎng)通行效率和區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，與現(xiàn)有技術(shù)中僅考慮路網(wǎng)運行效率，忽視路網(wǎng)中運行效率和壓力均衡的差異性相比，能夠在提高路網(wǎng)通行效率的同時，均衡區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，減少道路資源的浪費。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述裝置中，所述處理單元，具體用于：基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值；將評價值最大的支路通行方向方案確定為目標(biāo)通行方向方案，并將目標(biāo)通行方向方案中各個支路的通行方向作為每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述裝置中，所述處理單元利用遺傳算法中生成的多個支路通行方向方案，包括：根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的種群數(shù)量M，生成的M個初始支路通行方向方案，其中，M為大于0的自然數(shù)；以及基于所述M個初始支路通行方向方案，根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，生成的支路通行方向方案。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述裝置中，所述處理單元基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值，具體用于：針對每個支路通行方向方案：基于所述交通流分配Wardrop平衡原理進(jìn)行路段配流，得到包括路段流量以及通行時間的配流數(shù)據(jù)；將所述配流數(shù)據(jù)應(yīng)用到該支路通行方向方案中，確定路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差；根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的上述裝置中，所述處理單元根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值，具體用于：根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，對該支路通行方向方案的路段飽和度進(jìn)行量化，得到該支路通行方向方案路段飽和度的量化值；將預(yù)先配置的目標(biāo)值與該支路通行方向方案路段飽和度的量化值之差作為該支路通行方向方案的評價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置方法的示意流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的利用遺傳算法確定支路路段通行方向的具體流程的示意流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置裝置的的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置方法及裝置的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。

本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置方法，如圖1所示，該方法包括：

步驟102，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段。

本發(fā)明實施例主要針對微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)支路路段的通行方向配置，因此，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段時，可以將微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有支路路段均確定為待設(shè)置通行方向的支路路段。當(dāng)然，在本發(fā)明其它實施例中，也可以將微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的部分支路路段確定為待設(shè)置通行方向的支路路段。

步驟104，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向；其中，路網(wǎng)交通壓力均衡原則為在預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則。

本發(fā)明實施例基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，以在路段飽和度約束條件下，確定一個最佳支路路段通行方向方案，從而盡可能的提高路網(wǎng)運行效率和均衡路網(wǎng)交通壓力分布；同時，出行者根據(jù)支路路段的通行方向以及道路狀況選擇阻抗最小的出行路徑，路徑選擇行為符合Wardrop平衡原理。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，是一個典型的組合優(yōu)化問題，可行解空間范圍極大，而且可行解的空間范圍隨著待設(shè)置通行方向的支路路段數(shù)量的增加，呈現(xiàn)出爆炸式的增加，常規(guī)解析法求解難度大，而遺傳算法非常適合求解此類問題，因此，本發(fā)明采用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明實施例中雖然采用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，但是在本發(fā)明其它實施例中也可以使用常規(guī)算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，例如：逐一確定每個可行解的優(yōu)劣程度，進(jìn)而確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

本發(fā)明實施例提供的方法中，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，由于該路網(wǎng)交通壓力均衡原則為預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則，且路網(wǎng)運行效率主要由干路路段平均飽和度和支路路段平均飽和度表示，而路網(wǎng)飽和度均方差可以反映區(qū)域內(nèi)各道路上交通壓力的均衡程度，因此，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定出的支路路段的通行方向，兼顧路網(wǎng)通行效率和區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，與現(xiàn)有技術(shù)中僅考慮路網(wǎng)運行效率，忽視路網(wǎng)中運行效率和壓力均衡的差異性相比，能夠在提高路網(wǎng)通行效率的同時，均衡區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，減少道路資源的浪費。

在具體實施步驟104時，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，包括：基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值；將評價值最大的支路通行方向方案確定為目標(biāo)通行方向方案，并將目標(biāo)通行方向方案中各個支路的通行方向作為每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

本發(fā)明實施例中，利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案包括遺傳算法計算過程中初始生成的支路通行方向方案以及遺傳算法迭代計算過程中，通過交叉和/或變異生成的支路通行方向方案，具體來說：

利用遺傳算法中生成的多個支路通行方向方案，包括：根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的種群數(shù)量M，生成的M個初始支路通行方向方案，其中，M為大于0的自然數(shù)；以及基于M個初始支路通行方向方案，根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，生成的支路通行方向方案。其中，根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的種群數(shù)量M，生成的M個初始支路通行方向方案，M個初始支路通行方向方案，可以是任意配置的，也可以是基于預(yù)設(shè)準(zhǔn)則進(jìn)行配置的，例如：預(yù)設(shè)準(zhǔn)則包括：兩條相鄰的平行支路路段設(shè)置為相反的通行方向、處于同一直線或者折線上的多個支路路段設(shè)置為相同的通行方向等，當(dāng)然，基于M個初始支路通行方向方案，根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，生成的支路通行方向方案，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方法，此處不再贅述。

具體實施時，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值，包括：針對每個支路通行方向方案：基于交通流分配Wardrop平衡原理進(jìn)行路段配流，得到包括路段流量以及通行時間的配流數(shù)據(jù)；將配流數(shù)據(jù)應(yīng)用到該支路通行方向方案中，確定路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差；根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值。

其中，根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值，包括：根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，對該支路通行方向方案的路段飽和度進(jìn)行量化，得到該支路通行方向方案路段飽和度的量化值；將預(yù)先配置的目標(biāo)值與該支路通行方向方案路段飽和度的量化值之差作為該支路通行方向方案的評價值。

具體實施時，預(yù)先配置的目標(biāo)值可以是路段飽和度的最大值，也可以使自由設(shè)置的一個數(shù)值，例如：目標(biāo)值為100。

下面對本發(fā)明實施例中基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向的過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

首先定義如下參數(shù)：

交通網(wǎng)絡(luò)N＝(V,A∪B)，其中V＝{v₁,v₂,v₃,...v_n}為節(jié)點集，該節(jié)點是指微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)中主干路和次干路與支路之間的交點，A為干道路段集，干道路包括主干路和次干路，而且假設(shè)在A中車輛均為雙向行駛，B為支路路段集，相鄰節(jié)點之間的B只存在一條不確定方向的弧段，用于確定是否單行及單行方向，q_rs為節(jié)點r到節(jié)點s的流量。

當(dāng)路段a為節(jié)點v_i和v_j間的無向路段時，記a＝[v_i,v_j]；當(dāng)a為節(jié)點v_i至v_j的有向路段時，記a＝(v_i,v_j)。記y_a,a∈B為支路路段a的單行狀態(tài)變量，即對于a＝[v_i,v_j]，當(dāng)y_a＝1時，路段a被設(shè)置成單向路(v_i,v_j)；當(dāng)y_a＝2時，路段a被設(shè)置為單向路段(v_j,v_i)；當(dāng)y_a＝0時，路段a被設(shè)置成雙向路段(v_i,v_j)和(v_j,v_i)。各支路路段的單行狀態(tài)構(gòu)成支路的單行方案y＝{y_a,a∈B}。

記單行方案y對應(yīng)的路網(wǎng)為N^y＝(V,A∪B^y)，記C_a0為方案設(shè)置前的路段a的通行能力，為單行方案y下，a∈A∪B^y的通行能力，其定義如下：

若a∈A，則

若a∈B,y_a＝0，則

若a∈B,y_a＝1，則

若a∈B,y_a＝2，則

由于支路路段的雙向通行能力總和小于單向行車時的通行能力，所以，2C_a2＜C_a3,a∈B。

記x_a為路段a∈A∪B^y的交通流量，路段飽和度S_a＝x_a/C_a。

本發(fā)明實施例，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向時，建立上下層模型，其中上層模型基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則建立，上層模型充分利用支路路段的分流作用，降低干路的交通負(fù)荷，同時要防止過多交通流引入支路路段，而且優(yōu)化后各路段飽和度應(yīng)小于最大期望飽和度。所以，上層模型是在路段飽和度約束條件下，盡可能的提高路網(wǎng)運行效率和均衡路網(wǎng)交通壓力分布，也即在路段飽和度約束下，使得干路飽和度平均值、支路飽和度平均值和路網(wǎng)飽和度均方差和最小。

干路平均飽和度O₁、支路平均飽和度O₂分別表示如下：

其中，m為干路路段數(shù)，n為支路路段數(shù)，S_a為路段a的飽和度。

而路網(wǎng)飽和度均方差可反映微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各路段上交通壓力的差異程度，該值越小，表明微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各路段上交通壓力的差異越小，因此，可以利用路段飽和度均方差來量化微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交通流壓力分布的均衡度，具體計算式，路網(wǎng)飽和度均方差O₃表示如下：

其中，為路網(wǎng)飽和度平均值。

在確定干路平均飽和度O1、支路平均飽和度O2以及路網(wǎng)飽和度均方差O3之后，即可確定出基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則建立的上層模型，如下所示：

minZ(x)＝ξ₁·O₁+ξ₂·O₂+ξ₃·O₃，其中，ξ_i為權(quán)重系數(shù)，可以根據(jù)通行方向配置時的側(cè)重點不同確定不同的數(shù)值，例如：通行方向配置時側(cè)重于交通效率的提升，則可以提高ξ1和ξ2的權(quán)重值，若通行方向配置側(cè)重于微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交通壓力分布的均衡，則可以提高ξ3的權(quán)重值。

需要說明的是，在計算時，還需要滿足如下約束條件：

其中，S_a0為路段最大期望飽和度，為已知常數(shù)(a∈A∪B^y)，x_a為路段a上的交通流量。

從上層模型的建立過程，可以看出上層模型中的函數(shù)值Z可以用于對支路通行方向方案的路段飽和度進(jìn)行量化，函數(shù)值即為量化值，也即上層模型中的函數(shù)值Z可以用于評價支路通行方向方案的優(yōu)劣程度。

基于交通流分配Wardrop平衡原理建立的模型為下層模型，下層模型為用戶均衡模型，出行者路徑選擇行為符合交通流分配Wardrop平衡原理，則下層模型為：

其約束條件為：

其中，L(r,s)為起止點(r,s)間的路經(jīng)數(shù)，為起止點(r,s)間的第k條路徑的交通量，如果路段a在起止點(r,s)間的第k條路徑上，則否則為0。t_a(x_a)為路阻函數(shù)。t_a(x_a)是關(guān)于路段流量x_a的嚴(yán)格增函數(shù)，本發(fā)明實施例采用美國道路局研究BPR函數(shù)：t_a(x_a)＝t_a0{1+α(x_a/C_a)^β},a∈A∪B^y，t_a0為自由流下路段a的行駛時間，C_a為路段a的通行能力，α,β為標(biāo)定參數(shù)，根據(jù)BPR的建議，選取α＝0.15,β＝4。

確定出上層模型和下層模型之后，即可利用遺傳算法確定待設(shè)置通行方向的每個支路路段的通行方向，本發(fā)明實施例利用遺傳算法確定待設(shè)置通行方向的每個支路路段的通行方向的基本思想是：通過求解下層模型得到每個支路通行方向方案對應(yīng)的配流數(shù)據(jù)，該配流數(shù)據(jù)包括路段流量以及通行時間，進(jìn)而將配流數(shù)據(jù)應(yīng)用到上層模型中，由上層目標(biāo)函數(shù)值Z對每個支路通行方向方案的路段飽和度進(jìn)行量化，并利用預(yù)設(shè)評價規(guī)則，計算每個支路通行方向方案的評價值，然后對該群體進(jìn)行選擇、交叉、變異等遺傳運算，使計算結(jié)果達(dá)到或接近最優(yōu)。下面結(jié)合圖2對本發(fā)明實施例中利用遺傳算法確定待設(shè)置通行方向的每個支路路段的通行方向的步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。

步驟202，確定待設(shè)置通行方向的支路路段，也即確定遺傳算法中基因的個數(shù)，作為較為具體的實施例，若待設(shè)置通行方向的支路路段有3條，則遺傳算法中基因的個數(shù)即為3個，根據(jù)本發(fā)明實施例的定義，3個基因的取值均為3種，即基因的取值可以為0，表示支路路段的通行方向為雙向通行，基因的取值為1或2時，表示支路路段的通行方向均為單向通行，且取值為1時的通行方向與取值為2時的通行方向相反；

步驟204，支路通行方向方案初始化，具體來說，根據(jù)遺傳算法預(yù)先配置的種群數(shù)量，生成支路通行方向方案，作為較為具體的實施例，預(yù)先配置的種群數(shù)量為2，則可以生成2種支路通行方向方案，例如：012，021；

步驟206，計算每個支路通行方向方案下，下層模型的最優(yōu)解，得到x_a；

步驟208，將x_a帶入上層目標(biāo)函數(shù)Z，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算每個支路通行方向方案的評價值，并以評價值為選擇原則，選擇保留的支路通行方向方案，例如：保留最大評價值對應(yīng)的支路通行方向方案，也可以保留所有支路通行方向方案的評價值，本發(fā)明對此不做限定；

步驟210，根據(jù)預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，基于初始生成的支路通行方向方案，產(chǎn)生新的支路通行方向方案；具體實施時，可以分為以下兩種實施方式：

實施方式一、根據(jù)預(yù)先配置的交叉概率，基于初始生成的支路通行方向方案和/或保留的支路通行方向方案，產(chǎn)生新的支路通行方向方案；

實施方式二、根據(jù)預(yù)先配置的變異概率，基于初始生成的支路通行方向方案和/或保留的支路通行方向方案，產(chǎn)生新的支路通行方向方案；

需要說明的是，實施方式一和實施方式二可以同時進(jìn)行，也可以只執(zhí)行其中一個。在產(chǎn)生新的支路通行方向方案之后，執(zhí)行步驟206和步驟208，并選擇保留的支路通行方向方案進(jìn)行保留，然后通過交叉和/或變異產(chǎn)生新的支路通行方向方案，并循環(huán)執(zhí)行上述過程。

較為優(yōu)選地，在根據(jù)預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，產(chǎn)生新的支路通行方向方案；也可以基于步驟208中保存的支路通行方向方案進(jìn)行。

步驟212，根據(jù)保留的支路通行方向的評價值判斷是否結(jié)束算法，若支路通行方向的最大評價值保持不變和/或支路通行方向方案的評價值不再增加，則判定算法結(jié)束，執(zhí)行步驟214，否則，執(zhí)行步驟206；

步驟214，將評價值最大的支路通行方向方案確定為目標(biāo)通行方向方案，并將目標(biāo)通行方向方案中各個支路的通行方向作為每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的配置裝置，如圖3所示，該裝置包括：獲取單元302，用于確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段；處理單元304，用于基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向；其中，路網(wǎng)交通壓力均衡原則為在預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則。

本發(fā)明實施例提供的裝置中，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，由于該路網(wǎng)交通壓力均衡原則為預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則，且路網(wǎng)運行效率主要由干路路段平均飽和度和支路路段平均飽和度表示，而路網(wǎng)飽和度均方差可以反映區(qū)域內(nèi)各道路上交通壓力的均衡程度，因此，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定出的支路路段的通行方向，兼顧路網(wǎng)通行效率和區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，與現(xiàn)有技術(shù)中僅考慮路網(wǎng)運行效率，忽視路網(wǎng)中運行效率和壓力均衡的差異性相比，能夠在提高路網(wǎng)通行效率的同時，均衡區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，減少道路資源的浪費。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的裝置中，處理單元304，具體用于：基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值；將評價值最大的支路通行方向方案確定為目標(biāo)通行方向方案，并將目標(biāo)通行方向方案中各個支路的通行方向作為每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的裝置中，處理單元304利用遺傳算法中生成的多個支路通行方向方案，包括：根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的種群數(shù)量M，生成的M個初始支路通行方向方案，其中，M為大于0的自然數(shù)；以及基于M個初始支路通行方向方案，根據(jù)遺傳算法中預(yù)先配置的交叉概率和/或變異概率，生成的支路通行方向方案。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的裝置中，處理單元304基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算利用遺傳算法生成的多個支路通行方向方案中每個支路通行方向方案的評價值，具體用于：針對每個支路通行方向方案：基于交通流分配Wardrop平衡原理進(jìn)行路段配流，得到包括路段流量以及通行時間的配流數(shù)據(jù)；將配流數(shù)據(jù)應(yīng)用到該支路通行方向方案中，確定路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差；根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值。

在一種可能的實施方式中，本發(fā)明實施例提供的裝置中，處理單元304根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，利用預(yù)設(shè)的評價規(guī)則，計算該支路通行方向方案的評價值，具體用于：根據(jù)路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差，對該支路通行方向方案的路段飽和度進(jìn)行量化，得到該支路通行方向方案路段飽和度的量化值；將預(yù)先配置的目標(biāo)值與該支路通行方向方案路段飽和度的量化值之差作為該支路通行方向方案的評價值。

本發(fā)明實施例提供的通行方向的配置裝置，可以集成在配置道路通行方向的服務(wù)器中，以用于確定微循環(huán)交通網(wǎng)絡(luò)中支路路段的通行方向，其中，獲取單元302和處理單元304均可以采用CPU處理器等。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的一種通行方向的確定方法及裝置，確定路網(wǎng)中待設(shè)置通行方向的支路路段，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，利用遺傳算法確定每個待設(shè)置通行方向的支路路段的通行方向，由于該路網(wǎng)交通壓力均衡原則為預(yù)設(shè)約束條件下，路網(wǎng)中干路飽和度平均值、路網(wǎng)中支路飽和度平均值以及路網(wǎng)飽和度均方差之和最小的原則，且路網(wǎng)運行效率主要由干路路段平均飽和度和支路路段平均飽和度表示，而路網(wǎng)飽和度均方差可以反映區(qū)域內(nèi)各道路上交通壓力的均衡程度，因此，基于路網(wǎng)交通壓力均衡原則以及交通流分配Wardrop平衡原理，確定出的支路路段的通行方向，兼顧路網(wǎng)通行效率和區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，能夠在提高路網(wǎng)通行效率的同時，均衡區(qū)域路網(wǎng)交通流的壓力分布，減少道路資源的浪費。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機(jī)可用程序代碼的計算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器和光學(xué)存儲器等)上實施的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機(jī)程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計算機(jī)程序指令到通用計算機(jī)、專用計算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機(jī)程序指令也可裝載到計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機(jī)實現(xiàn)的處理，從而在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。