一种施工作业区上游过渡区长度确定方法

摘要

本发明属于道路设计技术领域，涉及一种施工作业区上游过渡区长度确定方法，包括下列步骤：(1)设计驾驶员SOAR智能体工作记忆结构；(2)设计初始长期记忆规则，建立驾驶员SOAR智能体的长期记忆规则库；(3)建立驾驶员SOAR智能体的决策周期(4)建立采用路网均衡度对路网通行能力进行评价的方法，(5)设置不同的上游过渡区长度及不同的道路载荷系数进行仿真，通过仿真得到不同施工作业区上游过渡区长度下路网均衡度数据，选择均衡度高且收敛性好的仿真条件，得到不同交通条件下合适的施工作业区上游过渡区长度。本发明能够较为精确地反映施工作业区上游过渡区长度对道路施工通行能力的影响，从而为施工作业区上游过渡区长度的确定提供方法。

主权项

1.一种施工作业区上游过渡区长度确定方法，包括下列步骤：(1)设计驾驶员SOAR智能体工作记忆结构考虑车辆类型、车辆速度、司机类型、输入属性和输出属性，设计驾驶员SOAR智能体工作记忆结构，其中的输入属性细分为感知拥堵程度、相邻位置车辆运行状态、交通信号标志，输出属性包括算子操作类型；(2)设计初始长期记忆规则，建立驾驶员SOAR智能体的长期记忆规则库长期记忆规则库中的每条规则包括匹配条件和匹配条件满足下可以建议的算子，以及此条件下建议该算子的数值偏好值，算子操作类型分为四种类型：类型1为决定转向算子，包括A选择向前、A选择向左、A选择向右三种；类型2为改变路况拥堵算子，即驾驶员根据外界交通信息和自身经验总结出驾驶员认为的各下游路段当时的拥堵状况；类型3为驾驶员改变驾驶目的算子，将驾驶目的分为最省钱和最省时两种，最省钱要求驾驶员选择最短路到达目的地，最省时要求驾驶员选择驾驶时间最短的路径；类型4为驾驶员情绪改变算子，把驾驶员的情绪概括为两种，即舒畅情绪和急躁情绪，驾驶员在舒畅情绪的状态中，决策过程中的匹配精度高，而在急躁情绪中，匹配精度下降；(3)建立驾驶员SOAR智能体的决策周期1)输入阶段：通过感知在工作记忆中创造反映外界交通状况变化的元素，完成对各感知信息的赋值，建立感知向量；2)状态阐述阶段：将工作记忆中感知向量的内容与长期记忆中规则的条件部分进行匹配；3)建议算子阶段：触发程序性记忆中所有满足匹配条件的产生式规则，产生建议的算子及对应的偏好指标；4)选择算子阶段，根据建议算子及偏好指标，选择当前状态下的最优算子，如果匹配不上规则或者建议算子不能进行比较，知识不足以支持决策，则产生困境，进入组块学习阶段，具体操作如下：以步长λ改变匹配精度，从所有长期记忆中搜索匹配算子使问题向目标状态移动，如果连续η_g次决策中驾驶员的实际行驶时间都满足期望要求，即T(s_e)-T_e(s_e)≤η_z时，则将对应算子添加到决策过程中目标状态s_e，组块学习成功，式中，T(s_e)表示驾驶员在目标状态s_e下的实际驾驶时间，T_e(s_e)表示驾驶员在目标状态s_e下的期望驾驶时间，T_e(s_e)＝T_d(t，l)+T_v[v(l)]，其中T_d(t，l)为驾驶员在时刻t路段l上的平均驾驶时间；表示交通标志对驾驶时间的影响，表示路段l在交通标志状态为v时的平均行驶时间，T_r(l)表示路段l的参照行驶时间，η_z为规则组块更新阈值；5)应用算子阶段，如果选择的算子类型为转向算子，则输出动作，否则，应用改变路况拥堵算子，改变驾驶目的算子和情绪改变算子，改变当前状态的一部分分量得到一个中间状态，将应用算子得到的中间状态作为当前状态；6)强化学习利用公式p_r(s_e)＝[T(s_e)-T_e(s_e)]^α表示最终状态s_e下的总偏好反馈值，式中，α为小于1的常数，将驾驶员通过施工作业区SOAR决策过程中涉及的算子总偏好进行偏好分配，其偏好分配大小与各状态与目标状态的距离相关，中间状态s_k与目标状态s_e的距离d(s_k，s_e)通过SOAR算子改变的属性进行计算，计算公式为$d(s_k,s_e)={({|d_s\left(s_e\right)-d_s\left(s_k\right)|}^{f_1}+{|d_e\left(s_e\right)-d_e\left(s_k\right)|}^{f_2}+{|m_o\left(s_e\right)-m_o\left(s_k\right)|}^{f_3})}^{f_4},$其中，d_s(s_e)，d_e(s_e)，m_o(s_e)分别表示目标状态s_e下的感知拥堵程度等级，目标区域位置编号和驾驶员情绪级别，d_s(s_k)，d_e(s_k)，m_o(s_k)依此类推，f₁，f₂，f₃，f₄为常数，决策周期t的状态转移路径中第k个状态对应的算子o(s_k)的反馈偏好值λ[d(s_k，s_e)]p_r(s_e)，λ[d(s_k，s_e)，r(s_k)]为p_r(s_e)分配到o(s_k)上的权重，它是d(s_k，s_e)及s_k所在的状态转移路径r(s_k)的函数，$\lambda [d(s_k,s_e),r\left(s_k\right)]=\frac{1}{d(s_k,s_e)}/\underset{i=1}{\overset{\left|r\left(s_k\right)\right|}{\Sigma }}\frac{1}{d(s_i,s_e)},$其中|r(s_k)|为s_k所在路径包含的状态数量；7)继续下一决策周期，使得问题朝目标状态方向移动；(4)建立采用路网均衡度对路网通行能力进行评价的方法，具体方法为：1)计算子区在周期p的平均交通需求其中，L_i，j＝λ_i，jl_i，jN_i，j表示路段(i，j)的有效长度，l_i，j表示路段(i，j)的实际长度；N_i，j表示路段(i，j)的车道数；λ_i，j为路段(i，j)的有效系数；表示路段(i，j)在统计周期p的单车道平均交通流量；N_i表示与交叉口i连通的各下游交叉口的集合；2)计算子区在周期p的平均交通流量$V_p=\frac{D_p}{\underset{i}{\Sigma }\underset{j\in N_i}{\Sigma }{L}_{i,j}},$3)计算施工作业影响区域在统计周期p的饱和度和路段(i，j)在统计周期p的饱和度式中，C_i，j表示路段(i，j)的设计通行能力，C表示施工作业影响区域路段设计通行能力之和；4)计算周期p路网的均衡度其中，N为施工作业影响区域的总路段数；(5)设置不同的上游过渡区长度及不同的道路载荷系数进行仿真，通过仿真得到不同施工作业区上游过渡区长度下路网均衡度数据，选择均衡度高且收敛性好的仿真条件，得到不同交通条件下合适的施工作业区上游过渡区长度。