地铁线路智能查询系统的设计与实现

北京理工大学硕士学位论文I摘要我国城市地铁的智能查询系统发展处于一个较落后的水平，广大乘客可以获得信息的方式很少，为了解决这种问题，加快发展城市地铁信息化，设计了这个城市地铁线路智能查询系统。地铁线路智能查询系统是MAS技术和Web技术相结合的产物，利用基于地铁线路智能查询系统可以很方便的查询地铁站点线路信息以及站与站之间的最优换乘路线的查询，从而方便了人们的出行选择。论文主要研究基于MAS构建地铁线路智能查询系统的有关技术以及结合蚁群算法设计了地铁线路智能算法。蚁群算法的应用是近些年人工智能领域的研究热点，在工程应用、计算机仿真等领域都解决了大量的实际问题。在设计过程中，作者首先介绍了蚁群算法的原理、特性，同时分析了我国城市地铁乘客信息系统的发展现状。其次，在介绍、研究前人研究成果的基础上，结合各智能算法，研究了在智能系统中的应用，包括构件、规则修改、信息素更新、收敛测试、样本数据修改等几个重要步骤。同时，分析了地铁乘客出行的心理特征，并在此基础上，融合乘客选择地铁线路决策的因素，建立了基于换乘次数和时间长短的地铁线路选择模型，并完成了系统的设计。系统运用了动态缓存技术对常用地铁线路进缓存，能获得很高的运算速度。设计的软件较为符合地铁运营的实际情况，充分考虑了不同地铁乘客的实际要求，有较强的实际应用价值。实验结果标明，该算法可以使专家系统准确有所保证。但是鉴于智能算法中参数选择的复杂性，可以在以后的实践检验中通过继续优化规则和参数设置，取得更加完美的成果。关键词：地铁线路；智能查询；设计与实现北京理工大学硕士学位论文IIAbstractTheintelligentquerysystemdevelopmentofurbansubwayinarelativelybackwardlevel,thepassengerscangetinformationwayveryfew,inordertosolvethisproblem,speedupthedevelopmentofurbansubwayinformatization,thecitysubwaylineintelligentquerysystemisdesigned.SubwaylineintelligentquerysystemisthecombinationoftheMAStechnologyandWebtechnology,basedonthesubwaylineintelligentquerysystemcaneasilysubwaystationsrouteinformationqueryandtheoptimaltransferbetweenstationandstationroutequery,whichfacilitatespeople'stravelchoice.PapermainlystudiesbasedonMASbuildingsubwaylinesoftheintelligentquerysystemabouttechnologyandthesubwaylineintelligentalgorithmcombinedwithantcolonyalgorithmdesign.Theapplicationofantcolonyalgorithmisahotresearchtopicinthefieldofartificialintelligenceinrecentyears,inthefieldofengineeringapplication,thecomputersimulation,etcaresolvedalotofpracticalproblems.Inthedesignprocess,theauthorfirstlyintroducestheprinciple,characteristicsofantcolonyalgorithm,andanalyzesthedevelopmentsituationofurbansubwaypassengerinformationsystem.Secondly,intheintroduction,theresearchonthebasisofpredecessors'researchresults,combinedwiththeintelligentalgorithm,intheapplicationofintelligentsystemisstudied,includingthecomponent,rulechanges,pheromoneupdate,convergencetest,thesampledatamodificationandsoonseveralimportantsteps.Atthesametime,thepaperanalyzesthepsychologicalcharacteristicsofsubwaypassengers,andonthisbasis,thefusionofpassengerschoosesubwaylinedecisionfactors,basedonthetransfernumberanddurationofthesubwayroutechoicemodel,andcompletethedesignofthesystem.Systemusingthetechniqueofdynamiccachetocommonmetrolinesintothecache,cangetveryhighspeed.Softwaredesignmoreaccordwiththeactualsituationofmetrooperation,givefullconsiderationtotheactualrequirementsofdifferentsubwaypassengers,hasthestrongpracticalapplicationvalue.Theexperimentalresultsindicatethatthealgorithmcanmaketheexpertsystemtoensureaccurately.Butbecauseofthecomplexityoftheparameterselectioninintelligentalgorithm,canbeinthelaterpracticeinspectionrulesandparameterswereoptimizedbycontinuingtoset,moreperfectresults.KeyWords:Subwaylines;Intelligentquery;Designandimplementation北京理工大学硕士学位论文III目录第1章绪论………………………………………………………………………V1.1课题研究的目的和意义…………………………………………………………1.2现有地铁查询现状及国内外换乘算法研究分析……………………………1.2.1美国APTS研究…………………………………………………………1.2.2日本APTS研究…………………………………………………………1.2.3欧洲APTS研究…………………………………………………………第2章地铁线路智能查询系统分析………………………………………………2.1地铁信息查询系统结构分析……………………………………………………2.2乘客出行心理分析…………………………………………………………………2.3地铁信息查询系统工作流程分析………………………………………………2.4地铁系统分析………………………………………………………………………2.4.1地铁站点分析……………………………………………………………2.4.2地铁线路分析……………………………………………………………2.4.3地铁网络的抽象…………………………………………………………2.5换乘方案的分析……………………………………………………………………2.6本章小结……………………………………………………………………………第3章蚁群算法…………………………………………………………………………3.1蚁群算法的发展历程………………………………………………………………3.2蚁群算法的基本原理………………………………………………………………3.3蚁群算法模型及其参数选择……………………………………………………3.3.1蚁群算法的模型…………………………………………………………3.3.2蚁群算法的参数选择……………………………………………………3.3.3蚁群算法的改进…………………………………………………………3.4蚁群优化算法模型…………………………………………………………………3.5本章小结………………………………………………………………………………第4章系统的设计………………………………………………………………………4.1系统的设计目标……………………………………………………………………4.2地铁线路智能优化数学模型……………………………………………………4.3系统的平台与结构设计…………………………………………………………4.3.1系统的平台………………………………………………………………4.3.2系统概要结构设计………………………………………………………4.3.3系统数据库的设计与实现……………………………………………4.3.4系统查询详细实现………………………………………………………4.4结合蚁群算法计算地铁网络最短路径…………………………………………4.5查询决策过程………………………………………………………………………4.6本章小结……………………………………………………………………………第5章系统实现和测试………………………………………………………………北京理工大学硕士学位论文IV5.1用户界面设计的原则……………………………………………………………5.2地铁线路智能蚁群算法实现……………………………………………………5.3数据库查询过程……………………………………………………………………5.4地铁线路智能算法查询结果分析………………………………………………5.5系统测试……………………………………………………………………………5.6本章小结……………………………………………………………………………第六章总结与展望………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………………致谢………………………………………………………………………………………………北京理工大学硕士学位论文V第1章绪论1.1课题研究的目的和意义城市发展日新月异，城市规模与面积不断的扩大，公交线路也日渐增多，给人们出行带来了极大的便利，但是公交线路的增加，也给人们选择最佳的出行线路造成一定的困难，因此，开发智能化的城市公交线路信息查询系统非常的必要，它不仅可以给市民游客的乘车提供向导，节省大量的时间，减少拥堵，同时可以体现出一个城市公交信息数字化和信息化的发展水平。1.2现有地铁查询现状及国内外换乘算法研究分析随我国城市地铁乘客信息系统的发展处于一个落后的水平,广大乘客可以获得信息的方式很少,地铁信息的完整性和准确性得不到保证,而且还没有专门的机构负责信息的发布和管理。除去在北京等少数大城市,乘客可以通过某些站点的电子站牌获得一些地铁车辆的信息以外,其它中小城市“出行中”的乘客不能得到任何实时信息。总而言之,我国乘客在出行中无论是“静态线路信息”还是“动态实时信息”都很难获得。我国城市交通虽然以“地铁优先”为发展的指导思想，出台并实施了一系列的交通发展战略和政策，但是我国城市的公共交通系统还是存在着诸多的问题与失误。以北京市和上海市为代表，作为全国率先推进地铁优先发展策略的城市，“地铁低吸引率”的现象，让地铁优先这一策略的实现面临着考验。城市的公共