交通应急调度系统的蚁群算法优化设计.docx

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交通应急调度系统的蚁群算法优化设计

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刘长鹤邵清亮李明沂曹云淏余冬

摘要：随着公路建设规模的不断扩大和交通量的不断增加，汽车碰撞、追尾等交通事故的发生频率也随之增加。因此，在发生各种事故后，运输部门应及时进行任务分配和应急物资运输路线规划。针对蚁群算法在传统调度系统中的不足，本文提出的系统通过适当改变信息素挥发因子，加快收敛到染色体最优解的速度，建立了蚁群自适应优化算法，利用优化算法求解规划模型。结果表明，该算法的收敛速度和优化结果均优于传统的蚁群算法。

关键词：智能交通系统;蚁群算法;信息素因子;应急管理

：X928：A

0引言

层出不穷的交通事件和不可抗力灾害是造成交通网络各种拥堵的关键原因，将对城市乃至全国的经济建设和服务效率造成巨大损失。因此，科学地运用蚁群算法对城市交通进行引导和分类，是有效减少交通事故、灾害、资源运输等事件的有效方法。

交通调度问题[1]（TrafficSchedulingProblem，TSP）是1959年由Dantzig和Ramser提出。TSP具有较高的实用性和广泛的应用。但是，TSP没有使用大规模的邻域有哪些信誉好的足球投注网站技术，对于多目标车辆计数调度，响应速度慢，调度周期长，容易受到一系列条件的限制。其蚁群算法与动态有哪些信誉好的足球投注网站算法无关，不具备将动态车辆调度问题转化为一系列静态车辆调度问题的能力，也不足以达到有效的收敛速度。本文提出的自适應蚁群优化算法动态调整调度路径中散发的信息素，适当增大随机选择的概率，进一步完善有哪些信誉好的足球投注网站解空间，克服了传统蚁群算法的缺点，加快了收敛速度。避免给国民经济建设和服务效率造成巨大损失。因此，科学地运用蚁群算法对城市交通进行引导和分类，是有效减少交通事故、灾害、资源运输等事件的有效方法。

1传统蚁群算法

传统蚁群算法[2]是一种模拟自然界蚂蚁有哪些信誉好的足球投注网站路径的启发式算法。该算法不受限于特定的数学描述。该算法拥有全局优化、高并行性、强鲁棒性、短求解时间、便于计算机仿真等优点。它包含蚁群算法、最优排序蚁群算法、极大值蚁群算法、自适应蚁群算法等。

1.1解空间[3]的构建及信息素的初始化和更新

，表示立体网络结构中的节点，表示紧急物资从出发点输送到终点的完整路径。

信息素为，表示蚂蚁位于网络节点[4]时，选择节点出发的第j条路线的期望程度。执行迭代前，各路径信息素初始值，其中为与节点相连的边的总数。设为信息素的挥发系数，01，n为迭代次数，为本次迭代后的信息素增量，每次迭代后，各条路径上更新后的信息素更新为：

（1）

目标函数，作为蚁群算法的评价函数，测定蚂蚁构建出的解的质量，信息素增量，基于下式确定：

（2）

其他（3）

1.2选择策略

蚂蚁k从节点选择路径e（i，j）向节点转移的概率基于下式确定：

（4）

其他（5）

其中，为蚂蚁k下一步允许选择的城市集合，为启发式信息，基于下式确定：

（6）

传统蚁群算法虽然在整体脉络上非常清晰，但是收敛速率仍具有较大的提升空间，我们应该做的是改变传统蚁群算法的信息素的更迭模式。

2改进蚁群算法

在此，我们将改进上述传统的蚁群算法。蚂蚁k在运动过程中，其移动方向是由各路径的信息素分布情况决定的，其中是蚂蚁k下一步可选择的城市;是能见度因数，常取。反映了蚂蚁在运动过程中信息素的积累，反映了启发信息在选择路径中的相对重要程度，为信息启发式因子，为期望启发式因子。是信息素挥发因子，（0，1），（t）表示本次循环中信息素增量，表示第k只蚂蚁在这次循环中存在的信息素。Q表示信息素水平，收敛速度会受算法的影响，过高会使局部收敛，过低会影响收敛速度。表示在本次循环中路径的长度。

，蚂蚁k经过路径（i，j）;

=0，蚂蚁k不经过路径（i，j）（7）

2.1构造状态转移规则

结合确定性进行选择，使用随机性的策略适当地增加随机选择概率。更优的、更全面的对解空间进行有哪些信誉好的足球投注网站，攻克了传统蚁群算法的缺点。基于方程（4）（5）确定蚂蚁k由i移动到j的状态转移概率。q是随机数[0，1]，是参数，[0，1]，一般在0.80到0.90中取值。蚂蚁将选择下一个结点前，根据上文，由式（8）来选最好的方向，否则按照式（7）来选一个方向，对求得的各个结点的转移概率进行叠加，并与生成的随机数进行比较，直到满足要求，蚂蚁才可移动到下一个结点。

有哪些信誉好的足球投注网站概率（8）

2.2信息素更新

（1）保持最佳的解决方案。每次循环后保持最好的解。

（2）自适应性变化。虽然它可以提高算法的全局有哪些信誉好的足球投注网站能力[5]，但也会降低算法的收敛速度，因此需要对其进行自适应的改变。的初始值，当该算法得到的最优值没有显著提高N周期，将如方程（9）所示。可以防止算法的收敛速度增加由于值太小而减少。

（9）

2.3自适应蚁群优化算法求解步骤

（1）混沌有哪些信誉好的足球投注网站，生成初始种群，设计自适应蚁群算法的参数。