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上传人:taoapp 2022/2/27 文件大小:98 KB

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文档介绍:遗传算法在均衡交通分配模型中的应用
在城市及区域交通规划中交通分配是一个很重要的环节。交通分配也是在交通规划的诸多问题中被国内外学者研究得最深入、取得研究成果最多的内容。现有的交通分配方法通常划分为非均衡模型和均衡模型两种,划分依据为Wa知。该编码方案不仅简单方便,而且包含了丰富的数据信息,可以得出最优的分配方案。

适应度函数值定量地反映了每个个体对于整个进化过程的适应能力,它选取的好坏直接影响到是否能够尽快达到最优解。出行方案所用的时间,为所有出行车辆到达目的地所用时间的最大值,设为,则越小,对应的个体适应性越强。为了简化计算,可以将的倒数作为其适应值。则适应度函数可设置为:

(1)存活选择策略
遗传算法中选择父代染色体的方法有很多,但是都坚持一个原则,就是适应度高的个体被选择的概率较大。本文采用精英保留法和***赌相结合的选择策略。首先计算出当前种群中适应度最大的个体,直接保留至下一代,剩余的按照***的方式进行选择。它的过程是这样的:将每个个体的适应度值与该种群的总适应度值(也就是种群所有个体的适应度值之和)相比,得到该个体的相对适应度,所有个体的相对适应度之和应为 1。把每个个体的相对适应度当作其在选择操作中被选中的概率,每一轮选择会产生一个[0,1]均匀随即数,并将该随机数作为选择指针来确定被选个体,适应度大的个体被选中的概率就大。具体算法设计是:先计算种群总的适应度 s,然后从区间[0,s]中随机一个数 r,从某个染色体的适应度开始累加直到大于 r 时,返回当前染色体,即选择该个体。该方法可以保证适应度大的个体被选择的概率大于适应度小的个体。
为避免在进化初期,有可能适应度很高的个体,被选择的概率很大,从而复制出很多后代,个体单一而无法继续进化使搜索陷入局部最优解,以及在进化后期,
当各个个体的适应度差距不大时,该方法已经不再具有选择能力,体现不出个体的优势,所以在选择父代染色体时,适当保留一些适应度低的个体,可以在一定程度上避免算法陷入局部最优解。
(2)交叉算子设计
遗传算法的交叉概率的大小直接影响算法的收敛性, 交叉概率越大, 新个体产生的速度就越快。然而交叉概率过大遗传模式被破坏的可能性也越大, 使得具有高适应度的个体结构很快就会被破坏。但是如果交叉概率过小, 会使搜索的过程缓慢,以至停滞不前。而且, 优秀的个体与较差的个体都具有相同的交叉概率, 不利于优秀基因的保留和差的基因的淘汰。对此,本文采取了自适应交叉概率的方法,个体交叉概率计算公式如下:
式中,表示当前个体适应度,表示当前群体最大适应度,表示交叉概率初始值,表示当前个体交叉概率。采用自适应的交叉概率, 不同的个体用不同的交叉概率, 对于适应度值高的个体, 对应于较低的交叉概率, 使它得以保护进入下一代; 而适应度低的个体, 给予较高的交叉概率, 使之被淘汰。
变异算子设计
变异在前期可以扩大算法的搜索空间,不至于落入局域的最优解,后期变异可以寻找隐藏的优秀基因,但是变异率过高会导致算法波动性较大。同交叉概率设置方法一样,本文变异概率的设置也采用自适应变异概率的方法。个体变异概率计算公式如下:
式中,表示当前个体适应度,表示当前群体最大适应度,表示变异概率初始值,表示当前