一种考虑节点重要度的电警布局方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据目标道路网络中交叉口和路段的分布情况构建路网拓扑图；(2)定义道路网络中节点重要度的表示要素，用来衡量道路网络中各交叉口节点的重要程度；(3)计算节点重要度各要素的权重；(4)计算道路网络中各节点的重要度；(5)建立多目标电警布局模型，求解该模型，得到最优的电警布局。本发明专利技术综合考虑节点重要度和设施成本，可以制定合理的电警设施布局方案，在控制成本的前提下提升交通监控系统的运行效率。成本的前提下提升交通监控系统的运行效率。成本的前提下提升交通监控系统的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑节点重要度的电警布局方法


[0001]本专利技术涉及一种交通设施布局方法，尤其涉及一种考虑节点重要度的电警布局方法。

技术介绍

[0002]电警设施常安装在城市道路网络中的交叉口节点上，具有车牌识别、车速检测、流量统计等功能，是城市交通监控系统中核心的交通检测设施，在车辆违章监控和交通参数统计领域发挥了重要作用。
[0003]出于成本的考虑，现有道路网络并不会在每个交叉口节点上均安装电警设施，仅在重要的交叉口节点进行安装，电警设施的布局会直接影响交通监控系统的运行效率。但是，目前关于电警设施布局的研究较少，相关的理论和方法还不完善，仍缺少合理的电警设施布设方法。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种考虑节点重要度的电警布局方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的一种考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)根据目标道路网络中交叉口和路段的分布情况构建路网拓扑图；
[0007](2)定义道路网络中节点重要度的表示要素，用来衡量道路网络中各交叉口节点的重要程度；
[0008](3)计算节点重要度各要素的权重；
[0009](4)计算道路网络中各节点的重要度；
[0010](5)建立多目标电警布局模型，求解该模型，得到最优的电警布局。
[0011]优选地，所述步骤(1)是将目标路网定义为一个有向图G＝(V,E)，其中，V表示所有交叉口节点的集合，E表示所有路段的集合。
[0012]优选地，所述步骤(2)定义的表示道路网络中节点重要度的要素包括连接度、节点等级、车流量、违章事故数量；
[0013](2.1)连接度：连接度要素指与道路网络中的某个节点直接相连的节点数目，用于反映节点之间的连通性，节点的连接度越大，与之直接相连的节点数越多，则该节点在网络中越重要；道路网络中第i个节点的连接度用x
i1
表示；
[0014](2.2)节点等级：节点等级要素指某节点邻接路段的道路等级之和，用于反映该节点在城市路网等级体系中的重要度；道路网络中第i个节点的节点等级要素x
i2
的计算公式如下：
[0015][0016]其中，α
ij
是道路网络中第i个节点第j条邻接路段的道路等级评分，规定快速路、主
干路、次干路和支路的道路等级评分为7、5、3和1；
[0017](2.3)车流量：车流量要素指在一天内经过某节点各进口道的车辆数之和，用于反映该节点在城市路网中的交通负荷能力；道路网络中第i个节点的车流量要素x
i3
的计算公式如下：
[0018][0019]其中，v
ij
是道路网络中第i个节点第j条邻接路段进口道的经过车辆数；
[0020](2.4)违章事故数量：道路网络中第i个节点的违章事故数量要素x
i4
的计算公式如下：
[0021][0022]其中，c
ij
是道路网络中第i个节点第j条邻接路段的一段时间内的历史违章事故数量。
[0023]优选地，所述步骤(3)中使用熵权法计算节点重要度各要素的权重。
[0024]优选地，所述步骤(3)包括以下步骤：
[0025](3.1)建立节点重要度要素矩阵：考虑道路网络中各节点的要素数据建立节点重要度要素矩阵
[0026]X＝[x
ij
]m
×
n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3
‑
1)
[0027]其中，m是道路网络中的节点个数，n是要素个数，x
ij
为第i个节点的第j个要素；
[0028](3.2)数据归一化：将各要素数据进行归一化处理的计算公式为：
[0029][0030]其中，是要素数据x
ij
经归一化处理后的值，x
jmax
是第j个要素的最大值，x
jmin
是第j个要素的最小值；
[0031](3.3)计算要素比重：道路网络中第i个节点第j个要素的值占该要素的比重P
ij
的计算公式为：
[0032][0033](3.4)计算要素熵值：道路网络中第j个要素的整体熵值E
j
的计算公式为：
[0034][0035](3.5)计算要素信息冗余度：道路网络中第j个要素的信息冗余度R
j
的计算公式为：
[0036]R
j
＝1
‑
E
j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3
‑
5)
[0037](3.6)计算要素权重：道路网络中第j个要素的权重w
j
的计算公式为：
[0038][0039]优选地，所述步骤(4)使用灰色关联分析法计算道路网络中各节点的重要度。
[0040]优选地，所述步骤(4)包括如下步骤：
[0041](4.1)获取参考序列：考虑归一化的数据获取要素的参考序列X
o
＝(x
o1
,x
o2
,
…
,x
on
)，x
oj
表示第j个要素的参考值，其中第j个要素如果是正向要素则x
oj
为该要素数据中的最大值，如果是逆向要素则x
oj
取该要素数据中的最小值；
[0042](4.2)计算灰色关联系数：计算第i个节点第j个要素与参考序列的灰色关联系数r
ij
，r
ij
的计算公式为：
[0043][0044]其中，α是分辨系数，取值范围为(0,1)，通常取0.5；
[0045](4.3)计算灰色关联度：计算第i个节点的灰色关联度R
i
，R
i
的计算公式为：
[0046][0047]将各节点的灰色关联度R
i
作为重要度的计算结果。
[0048]优选地，所述步骤(5)建立的多目标电警布局模型如下：
[0049](5.1)电警设施成本目标：
[0050][0051]其中，C为电警设施总成本，m
′
为在道路网络中选择布设电警设施的节点数量，x
i1
为选取的电警布局节点方案中第i个节点的连接度，l
ij
为第i个节点第j条邻接路段的车道数，规定每条车道都安装一个电警设施，p1、p2和p3分别是单个电警设施的购买、安装和维护成本；
[0052](5.2)节点重要度目标：
[0053][0054]其中，R是电警布局方案的平均节点重要度，R
i
是方案中第i个节点的重要度；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据目标道路网络中交叉口和路段的分布情况构建路网拓扑图；(2)定义道路网络中节点重要度的表示要素，用来衡量道路网络中各交叉口节点的重要程度；(3)计算节点重要度各要素的权重；(4)计算道路网络中各节点的重要度；(5)建立多目标电警布局模型，求解该模型，得到最优的电警布局。2.根据权利要求1所述的考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，所述步骤(1)是将目标路网定义为一个有向图G＝(V,E)，其中，V表示所有交叉口节点的集合，E表示所有路段的集合。3.根据权利要求1所述的考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，所述步骤(2)定义的表示道路网络中节点重要度的要素包括连接度、节点等级、车流量、违章事故数量；(2.1)连接度：连接度要素指与道路网络中的某个节点直接相连的节点数目，用于反映节点之间的连通性，节点的连接度越大，与之直接相连的节点数越多，则该节点在网络中越重要；道路网络中第i个节点的连接度用x
i1
表示；(2.2)节点等级：节点等级要素指某节点邻接路段的道路等级之和，用于反映该节点在城市路网等级体系中的重要度；道路网络中第i个节点的节点等级要素x
i2
的计算公式如下：其中，α
ij
是道路网络中第i个节点第j条邻接路段的道路等级评分，规定快速路、主干路、次干路和支路的道路等级评分为7、5、3和1；(2.3)车流量：车流量要素指在一天内经过某节点各进口道的车辆数之和，用于反映该节点在城市路网中的交通负荷能力；道路网络中第i个节点的车流量要素x
i3
的计算公式如下：其中，v
ij
是道路网络中第i个节点第j条邻接路段进口道的经过车辆数；(2.4)违章事故数量：道路网络中第i个节点的违章事故数量要素x
i4
的计算公式如下：其中，c
ij
是道路网络中第i个节点第j条邻接路段的一段时间内的历史违章事故数量。4.根据权利要求1所述的考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，所述步骤(3)中使用熵权法计算节点重要度各要素的权重。5.根据权利要求4所述的考虑节点重要度的电警布局方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：(3.1)建立节点重要度要素矩阵：考虑道路网络中各节点的要素数据建立节点重要度要素矩阵X＝[x
ij
]
m
×
n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3
‑
1)其中，m是道路网络中的节点个数，n是要素个数，x
ij
为第i个节点的第j个要素；
(3.2)数据归一化：将各要素数据进行归一化处理的计算公式为：其中，是要素数据x
ij
经归一化处理后的值，x
jmax
是第j个要素的最大值，x
jmin
是第j个要素的最小值；(3.3)计算要素比重：道路网络中第i个节点第j个要素的值占该要素的比重P
ij
的计算公式为：(3.4)计算要素熵值：道路网络中第j个要素的整体熵值E
j

【专利技术属性】
技术研发人员：邵孜科，孙春洋，金立艳，胡维山，曹伊宁，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：