一種基于多蟻群系統的混合交通流疏散路徑規劃方法
【技術領域】
[0001] 本發明提出一種基于多蟻群系統的混合交通流疏散路徑規劃方法來優化混合交 通流問題，屬于智能計算技術領域。
【背景技術】
[0002] 在建筑物內人員疏散方面，很多的研究工作都是通過疏散模型的計算機模擬來試 圖捕獲人群的疏散行為，然后借助于實驗數據來精細化所提出的"疏散模型"國內外研究者 已經提出了多個疏散模型。在疏散建模中，除了從仿真角度建立疏散模型，基于群智能的應 急疏散優化模型也是一個重要的研究領域。
[0003] Dorigo 最早在'"The Ant System ：optimization by a colony of cooperating agents,J IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics-Part B, vol.26, no. 1, pp. 29-41，1996. "中提出蟻群優化算法。此算法以類似螞蟻覓食的方式求解復雜組合優化 問題，最早用于解決NP-hard問題如旅行商問題、調度問題、二次指派問題和車輛路徑問題 等，并取得了良好的仿真效果。在緊急疏散時，疏散對象所呈現的從眾性、自組織性等行為 特點，和蟻群系統具有很多共同的特點，而且蟻群算法的正反饋機制能夠體現疏散個體對 環境的感知和交互因此，蟻群算法適合于優化疏散路徑規劃問題。
[0004] 螞蟻在尋覓食物時，會在所經過的路徑上釋放一種特有的外激素，也稱為信息素。 一定范圍內的螞蟻能夠感知這種物質的存在和濃度，以此來引導自已的行動方向，并傾向 與朝著信息素濃度搞的地方移動。路徑越短，選擇該路徑的螞蟻就越多，信息素濃度就越 高。路徑越長，通過的螞蟻就越少，信息素的濃度就越低。后來的螞蟻經過這條路的時候，選 擇信息素濃度較高路徑的概率相對較大，而且信息素會隨著時間的推移濃度越來越低。最 后，眾多螞蟻的搜索過程就形成了最優路徑
[0005] 蟻群優化算法主要包括以下四個不同的階段：
[0006] (1)初始化。將螞蟻隨機放置在節點上，并且為各條邊的信息素設初值；
[0007] (2)節點選擇。螞蟻根據轉移概率的大小在不同節點上移動，而轉移概率是螞蟻的 視野和信息素兩方面平衡的，這是最為重要的階段；
[0008] (3)信息素更新。信息素的濃度決定了螞蟻在下一輪循環中的移動；
[0009] (4)停止準則。當達到制定的循環次數時算法終止。
[0010] 但是不論是基本的蟻群算法，還是大部分改進的蟻群算法，實際上都是基于單 一一群系統、單信息素的算法，無法模擬蟻群內部的差異。在利用蟻群系統進行疏散仿真 時，基于單一種群優化算法通過蟻群中路徑信息素增強選擇最優路徑，容易陷入局部最優 化，導致某些較優路徑出現擁塞，很難取得滿意的效果。
【發明內容】
[0011] 本方法介紹一種基于多蟻群系統的混合交通流疏散路徑規劃方法來優化混合交 通流疏散問題。本算法重點優化的兩個問題：最小化疏散時間和使整個疏散網絡的交通負 載均衡。
[0012] 為了實現上述目的，首先對混合交通流疏散問題進行數學模型描述如下：
[0013] 序號：
[0014] i--疏散網絡節點序號
[0015] k--疏散者（人或車）序號
[0016] g--疏散者群體
[0017] 參數：
[0018] M-移動對象個數
[0019] T--疏散所有對象話費的時間
[0020] t'產-緊急情況下疏散者k通過邊（i，j)的時間
[0021] pk--疏散者k疏散路徑節點的集合
[0022] sk0--疏散者k初始化時刻坐在節點
[0023] Ifj--疏散時間T內邊（i，j)上的交通負載
[0024] dij-從節點i到節點j的距離
[0025] vf --正常情況下群體g對象通過邊（i，j)的時間
[0026] -緊急情況下群體g對象通過邊（i，j)的時間
[0027] Nfj--疏散時間T內群體g中通過邊（i，j)的個體數目
[0028] Ny(〇-1時刻群體g中位于邊（i，j)上的個體數目
[0029] Cy--群體g在邊（i，j)上的通行能力
【主權項】
1. 一種基于多蟻群系統的混合交通流疏散路徑規劃方法，其特征在于，利用多個蟻群 協同合作找到最優路徑，防止單一蟻群系統陷入局部最優狀態。
2. 根據權利要求1所述，多蟻群系統中每個單獨蟻群在進行蟻群算法時，能獨立的各 自釋放本身信息素，進行局部最優路徑搜索。
3. 根據權利要求1所述，每個蟻群在進行局部最優路徑搜索完成或者到達迭代次數， 蟻群之間進行信息素通信。
【專利摘要】本發明提出一種基于多蟻群系統的混合交通流疏散路徑規劃方法來優化混合交通流問題，屬于智能計算技術領域。該發明提出一種基于多蟻群系統的方法擬解決混合交通流中疏散路徑問題。通過此方法總的疏散時間最小化了，整個道路網絡中交通負載也得到了平衡。實驗結果表明，這種基于多蟻群系統能比單個蟻群系統獲得更好的解決方案，能在混合交通流疏散路徑中得到更合理的路徑規劃。
【IPC分類】G06N3-00
【公開號】CN104715281
【申請號】CN201310682350
【發明人】王春枝, 宗欣露, 徐慧, 劉偉, 陳磊, 周正, 丁誠誠, 陳秋霞, 謝東杰
【申請人】湖北工業大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月16日