一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法及系统

摘要

本发明公开了一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法及系统，该方法包括获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息；计算救援点到供给点之间的所有最短路径，将这些最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并计算管制后各路段的旅行时间；计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；计算所有备选管制区域的局部最优管制方案，比较后求取并输出全局最优临时管制方案。

权利要求

1.一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，其特征在于，该方法在交通管制服务器内完成，所述交通管制服务器与应急服务器相连；该方法包括：步骤(1)：获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息；

步骤(2)：根据物资需求时间信息和蚁群优化算法，计算救援点到供给点之间的所有最短路径，以构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；

步骤(3)：从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间；在满足应急救援约束前提下，计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；

步骤(4)：重复步骤(3)，直至完成所有备选管制区域的计算，通过比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度来输出全局最优临时管制方案，并将输出的全局最优临时管制方案传送至应急服务器来发布；

所述步骤(3)中基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间的具体过程为：根据管制前的路网数据，计算管制前路网中每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力；

根据每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间；

所述步骤(4)中，比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度，输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案。

2.如权利要求1所述的一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，其特征在于，所述交通管制方案包括路段管制类型、管制后各路段的旅行时间、社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长。

3.如权利要求1所述的一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，构建备选管制区域的具体过程为：将计算得到的救援点到供给点之间的所有最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；

以备选应急通道为边界，进行构建出备选管制区域。

4.如权利要求1所述的一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，路段管制类型包括：不管制、局部管制和全面管制。

5.一种应用如权利要求1-4任一所述的应急期间地面临时交通管制方案的优化方法的优化系统，其特征在于，包括交通管制服务器，所述交通管制服务器与应急服务器相连；

所述交通管制服务器，包括：

信息获取模块，其用于获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息；

备选管制区域构建模块，其用于根据物资需求时间信息和蚁群优化算法，计算救援点到供给点之间的所有最短路径，以构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；

局部最优管制方案计算模块，其用于从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间；在满足应急救援约束前提下，计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；

全局最优临时管制方案输出模块，其用于当完成所有备选管制区域的计算，通过比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度来输出全局最优临时管制方案；

局部最优管制方案计算模块，包括：

吸引力计算模块，其用于根据管制前的路网数据，计算管制前路网中每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力；

路段旅行时间计算模块，其用于根据每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间；

所述全局最优临时管制方案输出模块还包括比较模块，其用于比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度，并输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案。

6.如权利要求5所述的优化系统，其特征在于，所述备选管制区域构建模块包括：备选应急通道获取模块，其用于将计算得到的救援点到供给点之间的所有最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；

备选管制区域获取模块，其用于以备选应急通道为边界来构建出备选管制区域。

说明书

一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种交通管制优化系统，尤其涉及一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法及系统。

背景技术

[0002] 社会经济的快速发展使得我国城市交通变得复杂和难以控制。特别是当发生突发事件时，如果缺乏有效的应对措施，交通就会陷入混乱，甚至可能出现严重影响社会秩序的不利局面。应急指挥部门为保障物资足量、及时运抵受灾区域及人员疏散，往往实施临时交通管制。事件的发生带来大规模的交通流增量，如不进行有效疏导，将可能导致交通拥塞等不良影响。适当管制有助于人员疏散及物资运输，而当管制方案粗放设计，管制类型、管制时间随意扩大时，其负面影响将会更为明显。因此，从民众出行权利的普惠保障方面看，我国在管制方案制定方面急需更为智能、科学的方法。

[0003] 国内外学者对正常情况下的交通管制优化问题进行了大量研究，取得了丰硕成果。但迄今为止，很少有学者对临时交通管制作为优化目标展开深入研究。Maria A基于希腊南部地震高发背景，建立了灾区物资运输和人口疏散的交通管制模型，这是目前的最新成果，但也未考虑社会影响。同时，有关临时管制区域的划定、管制方式的选择，以及管制时长的优化和交叉口转弯的影响等，目前尚未见到新的研究成果。因此，针对应急期间均衡式地面临时交通管制方案的制定，需要建立考虑上述影响因素以及社会吸引力且能够快速准确进行优化临时交通管制方案的方法及系统。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法及系统。本发明考虑了社会吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，可快速求得管制后各路段的交通流量变化情况及旅行时间，并且能够达到准确快速输出临时交通管制方案。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，该方法在交通管制服务器内完成，所述交通管制服务器与应急服务器相连；该方法包括：

[0007] 步骤(1)：获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息；

[0008] 步骤(2)：根据物资需求时间信息和蚁群优化算法，计算救援点到供给点之间的所有最短路径，以构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；

[0009] 步骤(3)：从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间；在满足应急救援约束前提下，计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；

[0010] 步骤(4)：重复步骤(3)，直至完成所有备选管制区域的计算，通过比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度来输出全局最优临时管制方案，并将输出的全局最优临时管制方案传送至应急服务器来发布。

[0011] 所述交通管制方案包括路段管制类型、管制后各路段的旅行时间、社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长。

[0012] 所述步骤(2)中，构建备选管制区域的具体过程为：

[0013] 将计算得到的救援点到供给点之间的所有最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；

[0014] 以备选应急通道为边界，进行构建出备选管制区域。

[0015] 所述步骤(3)中基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间的具体过程为：

[0016] 根据管制前的路网数据，计算管制前路网中每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力；

[0017] 根据每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间。

[0018] 所述步骤(3)中，路段管制类型包括：不管制、局部管制和全面管制。

[0019] 所述步骤(4)中，比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度，输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案。

[0020] 一种应用应急期间地面临时交通管制方案的优化方法的优化系统，包括交通管制服务器，所述交通管制服务器与应急服务器相连；

[0021] 所述交通管制服务器，包括：

[0022] 信息获取模块，其用于获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息；

[0023] 备选管制区域构建模块，其用于根据物资需求时间信息和蚁群优化算法，计算救援点到供给点之间的所有最短路径，以构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；

[0024] 局部最优管制方案计算模块，其用于从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间；在满足应急救援约束前提下，计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；

[0025] 全局最优临时管制方案输出模块，其用于当完成所有备选管制区域的计算，通过比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度来输出全局最优临时管制方案。

[0026] 所述备选管制区域构建模块包括：

[0027] 备选应急通道获取模块，其用于将计算得到的救援点到供给点之间的所有最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；

[0028] 备选管制区域获取模块，其用于以备选应急通道为边界来构建出备选管制区域。

[0029] 局部最优管制方案计算模块，包括：

[0030] 吸引力计算模块，其用于根据管制前的路网数据，计算管制前路网中每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力；

[0031] 路段旅行时间计算模块，其用于根据每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间。

[0032] 所述全局最优临时管制方案输出模块还包括比较模块，其用于比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度，并输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案。

[0033] 所述步骤(3)中应急救援约束包括最大管制时长的非负性约束、最大会车辆的不满意程度的非负性约束、物资需求时间的非负性约束、社会车辆的不满意程度最大值约束和管制时长的最大值约束。

[0034] 本发明的有益效果为：

[0035] (1)制定临时管制方案时，为确保应急物资运送的时间紧迫性要求，本发明首先利用蚁群算法快速得到救援点到受灾点之间的多条最短路径作为备选应急通道，并基于应急通道生成备选管制区域；

[0036] (2)制定临时管制方案时，为快速而准确地计算非管制区域各节点对管制区域内的交通流量的吸引能力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间，计算出了非管制区域各节点对交通流量的吸引力，进而可快速求得管制后各路段的交通流量变化情况及旅行时间；

[0037] (3)为获得最优临时管制方案，本发明选用改进遗传算法对管制区域内各路段的管理类型进行反复选择，并在此基础上计算管制方案的社会车辆的不满意程度和管制时长，并且输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案获得最优的临时管制方案，最终全局最优临时管制方案传送至应急服务器进行发布。

附图说明

[0038] 图1是本发明的应急期间地面临时交通管制方案的优化方法流程图；

[0039] 图2是本发明的应急期间地面临时交通管制方案的优化方法具体实施例流程图。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

[0041] 制定临时管制方案时，充分考虑了局部管制的作用和价值，可进一步降低管制带给社会的负面影响；制定临时管制方案时，充分考虑了应急救援的时间紧迫性和因管制而给社会带来负面影响，制定了尽量降低社会负面影响的管制方案优化算法。

[0042] 本发明的一种应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，所述交通管制方案包括路段管制类型、管制后各路段的旅行时间、社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长。

[0043] 如图1所示，本发明的应急期间地面临时交通管制方案的优化方法，该方法在交通管制服务器内完成，所述交通管制服务器与应急服务器相连；

[0044] 该方法包括以下四个步骤。

[0045] 步骤(1)：获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息。

[0046] 步骤(2)：根据物资需求时间信息和蚁群优化算法，计算救援点到供给点之间的所有最短路径，以构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；

[0047] 具体地，步骤(2)中，构建备选管制区域的具体过程为：

[0048] 将计算得到的救援点到供给点之间的所有最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；

[0049] 以备选应急通道为边界，进行构建出备选管制区域。

[0050] 步骤(3)：从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间；在满足应急救援约束前提下，计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；

[0051] 具体地，步骤(3)中基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间的具体过程为：

[0052] 根据管制前的路网数据，计算管制前路网中每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力；

[0053] 根据每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间。

[0054] 其中，步骤(3)中，路段管制类型包括：不管制、局部管制和全面管制。

[0055] 步骤(4)：重复步骤(3)，直至完成所有备选管制区域的计算，通过比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度来输出全局最优临时管制方案，并将输出的全局最优临时管制方案传送至应急服务器来发布。

[0056] 具体地，步骤(4)中，比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度，输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案。

[0057] 下面结合具体实施例来详细给出本发明的应急期间地面临时交通管制方案的优化方法的实施过程，如图2所示。

[0058] 处于管制区域CD的交叉节点称为管制节点。管制节点用一个三元组表示：vnode:＝，其中pos表示节点坐标，CVB-SP表示节点的点介数，pd表示节点周边的人口密度指数,degree表示管制节点的度。节点i的点介数用式(1)计算。

[0059]

[0060] 式(1)中，σst是节点s到t的所有最短路径的条数，σst(i)是上述最短路径中经过节点i的路径条数。介数越大，节点在网络中的位置越重要。pd取整数1～4，表示节点周边区域的人口密度情况，依次为人口较少、正常、稠密和非常稠密，当人口密度指数较大时，管制后对社会的负面影响也较大。式(2)定义节点i的重要性指标：

[0061]

[0062] 式(2)中，pdi表示节点i的人口密度指数，avg(pd)表示所有节点的人口密度指数均值，max(pd)为最大人口密度指数；α1、α2均为常系数，α1，α2＞0，且α1+α2＝1，一般可取α1＝0.80，α2＝0.20。

[0063] 本发明研究节点o、d间运输物资时的临时交通管制方案优化问题，该优化问题的模型如下，其中式(3)为目标函数，用于最小化社会车辆的不满意程度，该式通过对比管制前后车辆通过各路段的路阻变化情况刻画社会车辆的不满意程度。本模型在保证管制前后交通需求量平衡、路网交通流量守恒的约束下进行管制方案的优化选择。

[0064]

[0065] k＝0,1,..,TopN-1  (3)

[0066] s.t.

[0067]

[0068] k＝0,1,..,TopN-1  (4)

[0069] MaxCT≥0  (5)

[0070] MaxTol≥0  (6)

[0071] R≥0  (7)

[0072] Tol≤MaxTol  (8)

[0073] Ct≤MaxCT  (9)

[0074]

[0075] 其中，式(4)用于计算管制时长，第一部分是车辆通过应急通道所需时间，第二部分为通过应急通道各路段所需时间的最长时间，两者之和定义为任一路段的管制时长，该式保证应急物资在限制期R内运达受灾点；

[0076] 式(5)为最大管制时长的非负性约束；

[0077] 式(6)为最大社会车辆的不满意程度的非负性约束；

[0078] 式(7)为应急物资运送限制期的非负性约束；

[0079] 式(8)保证社会车辆的不满意程度最大不可超过容限MaxTol；

[0080] 式(9)保证管制时长不超过最大管制时长MaxCT；

[0081] 式(10)为路段的管制强度，如loc＝1/2时为局部管制，管制强度为0.5，即半幅管制。

[0082] EPatho，d：救援车辆从救援点o到受灾点d间的TopN(TopN≥1，TopN为正整数)条最短路径集合，这些路径称为备选应急通道，其中 为第k条备选应急通道，k＝0,1,..,TopN-1；

[0083] cSytlei,j：路段的管制类型，0为不管制，1为局部管制，2为全面管制,＜i，j＞∈L°；

[0084] cIntensityi,j：路段的管制强度，cIntensityi,j∈[0,1],＜i，j＞∈L°；

[0085] eLk:某应急通道k上的所有应急路段集合，有

[0086] 某应急通道上的所有确定为第s类管制类型的路段集合，s＝0～2，分别代表管制类型0,1,2，有

[0087] socLk:社会车辆可以驶入的所有路段集合，有

[0088] 正常情况下路段的交通流量，＜i，j＞∈L；

[0089] xi，j:管制期间路段的交通流量，∈L；

[0090] Ci，j：路段的通行容量，∈L；

[0091] deltx:管制期间因救援车辆运行而在应急通道上产生的交通流增量；

[0092] MaxCT:社会可承受的最大管制时长；

[0093] MaxTol：社会对交通管制的最大容忍度；该取值根据实验结果确定；

[0094] 正常情况下车辆通过路段所需时间，∈L；

[0095] soc_ti，j:管制期间社会车辆通过路段所需时间，∈L；

[0096] eme_ti，j:管制期间应急车辆通过路段所需时间，∈L″；

[0097] 管制心理影响因子，指因管制而使社会车辆绕行的比例，

[0098] 正常情况下路段的交通流量，∈L。

[0099] 路段的边介数用于刻画路段在路网中的重要程度，如式(11)。

[0100]

[0101] 其中，σst定义同式(1)相同，τst(i，j)是节点s、t之间的最短路径中经过路段的路径条数。显然，边介数越大，路段在路网中的地位越重要。在选择路段管制类型时，要充分考虑路段边介数、点介数以及其环境特征。结合式(11)，定义路段的路网重要性指标[0102] sipi，j＝β1CAB-SP(i，j)+β2vip(i)+β3vip(j)  (12)

[0103] 其中β1，β2，β3＞0，且β1+β2+β3＝1，一般可取β1＝0.5，β2＝β3＝0.25。路段周边的人口分布密度越大，其承担的交通流量就相对越大，路段也越重要。重要路段适合采用较为宽松的管制类型，因为严格的管制类型虽有利于救援车辆通行，但会对更多社会车辆造成不良影响。

[0104] 确定路段管制类型时，首先应该考虑管制区域内节点的特征。按照节点是否在应急通道上，把节点分为一般管制节点和应急管制节点，一般管制节点不在应急通道上，不承担应急车辆通行任务，而应急节点在应急通道上，承担应急车辆通信任务。

[0105] 基于上述分类，本发明选择路段管制类型时遵从以下原则：(1)路段的两节点全部为应急管制节点时，选择局部管制或全面管制的几率大，否则选择不管制或局部管制的几率大；(2)管制区域内应急路段选择局部管制或全面管制的几率大，非应急路段选择不管制或局部管制的可能性大；(3)根据轮赌原则，路段的sip值越小，选择严格管制类型的可能性也越大，反之越小。

[0106] 管制期间，管制区域CD内交通流量的外溢原因有两种：一是路面的管制限制而使社会车辆被动绕行；二是管制信息的快速传播影响了民众的出行心理，产生了主动绕行行为。根据式(10)，管制后社会车辆可通行路面的交通流量为

[0107]

[0108] 式(13)表明，管制区域CD内的应急通道的路段上，当不对实行管制时(cStylei，j＝0)，社会车辆和应急车辆混行其中，应急车辆带来deltx的交通流增量，社会车辆因管制信息传播导致部分车辆绕行，故管制后的交通流量估计值为 管
制区域CD内的非应急通道的路段上，不对实行管制时(cStylei，j＝0)，只有社会车辆通行，但社会车辆受管制信息影响，故管制后的交通流量估计值为 当对路段j>进行局部管制时(cStylei，j＝1)，部分路面不允许社会车辆使用，实际上路段本身特征发生了变化，从路段阻抗角度出发，可以等价认为增加了路面的交通流量，叠加管制心理影响后，管制后的交通流量估计值为 显然社会车辆通过该路段的旅行时间
将变长。

[0109] 分析还发现，当cStylei，j＝0时，路段的溢出交通流量为 当cStylei，j＝1时，路段的溢出交通流量为 当cStylei，j＝2时，由于路段禁止
社会车辆通行，其溢出交通流量为 定义ovi，j为路段的溢出交通流量，OV为管制区域CD溢出的交通流量总量，有

[0110]

[0111]

[0112] 非管制区域对管制区域溢出的交通流量具有吸引能力。因此，还需分析非管制区域的各节点的吸引能力。

[0113] 研究表明，可利用引力场理论刻画路网交通流的动态机制。以路网中的某出发节点为例，当车辆通过该节点驶往邻居节点时，说明该邻居节点对车辆具有吸引力，而这个吸引力的大小同该节点的传输能力(点介数)、路段的拥挤程度以及节点之间的物理距离有关，也可理解为是邻居节点对该出发节点的吸引能力。实际上，路网中其他非直接相邻的节点间也具有吸引力，只是中间间隔的层数越多，其吸引力越小。

[0114] 由于管制的影响，管制区域CD内部的社会交通流量将被挤压到非管制区域G*中，这可理解为：G*对区域CD内部的交通流量具有吸引作用，由此导致CD内部的社会车辆交通流量减少而G*内部的社会车辆交通流量增加。而且，随着G*内节点i到区域CD距离的增加，其受影响程度也在逐渐减少。

[0115] 定义节点p对q的单向吸引力：

[0116]

[0117] 其中，cp为节点p的通行容量，cp＝∑p’∈Neighbor(p)cp，p’，其中cp，p’为路段的通行容量；curp、curq为两节点的当前交通流量，curp＝∑p’∈Neighbor(p)xp，p’，curq＝Σq’∈Neighbor(q)xq，q’，Neighbor(.)为节点的直接邻居集合；dp，q、layerp，q分别为节点p、q的最短路径长度及两点在最短路径中相隔的层数，如两节点为直接邻居，则layerp，q＝1。式(16)说明，区域G’中的节点p对区域CD内节点q吸引力的大小，同其距离的平方成反比；p点的当前交通流量越大，其对q点的吸引力就越小；q点的当前交通流量越大，p对其引力也越大；μ＞0为标准化因子，用于调整 在(0,1)内取值。

[0118] 根据式(16)，可得非管制区域G’内节点i对整个管制区域CD内社会车辆的吸引力[0119]

[0120] 节点i的吸引力对管制路段的交通流量变化具有重要影响，节点吸引力越大，同该节点相连的路段的交通流量变化就越明显。按照式(17)，非管制区域G’内的各节点将根据一定比例吸引区域CD中挤出的交通流量总量，且有∑i∈G，γi＝1。因此，根据管制区域外溢到非管制区域的交通流量总量OV，即可估算出每个节点的交通流变化情况，进而可求管制后各路段旅行时间。

[0121] 本发明利用吸引力参数对美国联邦公路管理局的BPR函数进行改进，并作为管制后各路段的旅行时间函数。

[0122]

[0123] 式(18)中，α、β称为回归系数，典型取值为α＝0.15，β＝4，ti，j(0)为的自由流行驶时间。传统研究中采用Frank-Wolfe算法进行流量分派时，由于不考虑路段容量问题，式(18)在路段严重拥堵时不符合实际情况，需对旅行时间函数进行改进，且按社会车辆和应急车辆分别讨论。

[0124] 对应急车辆， 结合式(13)，有

[0125]

[0126] 式(19)的含义是：当应急车辆行驶在不管制路段时，由于同社会车辆混行，根据式(13)，路段的交通流量为 而当应急车辆行驶在管制路段时，由于是专用路面，应急车辆不受社会车辆的影响，可按照近似自由流的速度行驶。将式(19)带入(4)即可求得管制方案的管制时长。

[0127] 对社会车辆，按照其行驶位置又分为“在管制区域CD内行驶”和“在非管制区域G’内行驶”两种情况。

[0128] 在管制区域CD内，对社会车辆来说， 有

[0129]

[0130] 将式(13)带入(20)，有

[0131]

[0132] 对非管制区域G’内，对社会车辆来说， G’各节点由于对管制区域CD内的交通流量具有吸引作用，路段上的交通流量将会增加。按照式(15)、(17)，的交通流量为

[0133]

[0134] 其中Odegreei为节点i的出度，由于本发明考虑双向路段，有Odegreei＝0.5degreei。上式的作用是将吸引到节点i上的交通流量平均分布到其直接连接的路段上。将式(22)带入(20)，有

[0135]

[0136] 将式(21)、(23)带入(3)，即可求得某管制方案的社会车辆的不满意程度。对比多种管制方案，即可求得最优管制方案。

[0137] 本发明在制定临时管制方案时，为确保应急物资运送的时间紧迫性要求，本发明首先利用蚁群算法快速得到救援点到受灾点之间的多条最短路径作为备选应急通道，并基于应急通道生成备选管制区域；

[0138] 制定临时管制方案时，为快速而准确地计算非管制区域各节点对管制区域内的交通流量的吸引能力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间，计算出了非管制区域各节点对交通流量的吸引力，进而可快速求得管制后各路段的交通流量变化情况及旅行时间；

[0139] 为获得最优临时管制方案，本发明选用改进遗传算法对管制区域内各路段的管理类型进行反复选择，并在此基础上计算管制方案的社会车辆的不满意程度和管制时长，并且输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案获得最优的临时管制方案。

[0140] 本发明的应用应急期间地面临时交通管制方案的优化方法的优化系统，包括交通管制服务器，所述交通管制服务器与应急服务器相连；

[0141] 所述交通管制服务器，包括：

[0142] 信息获取模块，其用于获取管制前的路网数据以及救援点到供给点之间的物资需求时间信息；

[0143] 备选管制区域构建模块，其用于根据物资需求时间信息和蚁群优化算法，计算救援点到供给点之间的所有最短路径，以构建备选管制区域并存储至备选管制区域集合；

[0144] 局部最优管制方案计算模块，其用于从备选管制区域集合中任选一个备选管制区域，利用改进GA算法生成该备选管制区域的路段管制类型，并基于引力模型的路段旅行时间函数来计算管制后各路段的旅行时间；在满足应急救援约束前提下，计算社会车辆的不满意程度和管制区域的管制时长，得到该备选管制区域的局部最优管制方案；

[0145] 全局最优临时管制方案输出模块，其用于当完成所有备选管制区域的计算，通过比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度来输出全局最优临时管制方案。

[0146] 进一步地，备选管制区域构建模块包括：

[0147] 备选应急通道获取模块，其用于将计算得到的救援点到供给点之间的所有最短路径作为备选应急通道并存储至备选应急通道集合；

[0148] 备选管制区域获取模块，其用于以备选应急通道为边界来构建出备选管制区域。

[0149] 进一步地，局部最优管制方案计算模块，包括：

[0150] 吸引力计算模块，其用于根据管制前的路网数据，计算管制前路网中每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力；

[0151] 路段旅行时间计算模块，其用于根据每个节点对于整个备选管制区域内社会车辆的吸引力，构建出基于引力模型的路段旅行时间函数，进而求出管制后各路段旅行时间。

[0152] 进一步地，全局最优临时管制方案输出模块还包括比较模块，其用于比较备选管制区域的局部最优管制方案中社会车辆的不满意程度，并输出社会车辆的不满意程度最小的局部最优管制方案作为全局最优临时管制方案。

[0153] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。