CN118095889A - 高速公路改扩建时机决策方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路改扩建时机决策方法及系统，其方法包括以下步骤：获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；基于熵权法与TOPSIS法，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机。因此解决了改扩建时造成的施工期间通行效率低，交通安全难以保障，及施工期间服务水平过低的问题。

Description

高速公路改扩建时机决策方法及系统

技术领域

本发明涉及高速公路改扩建工程技术领域，特别涉及一种高速公路改扩建时机决策方法及系统。

背景技术

改扩建时机的确定是高速公路改扩建工程中的重要决策问题。当改扩建时机滞后时，高速公路通行能力不足、服务水平下降，增大施工期交通组织难度和交通隐患；若改扩建时机过于超前，通行能力会出现一定程度的浪费，未能发挥高速公路应有效益。选取最为合适的时机进行高速公路改扩建对提升高速公路效益、发挥交通功能具有重要意义。

目前高速公路改扩建时机的研究方法可分为成本效益法、大型车占比法和服务水平法三类。成本效益法原理是对高速公路项目进行经济性评价，将效益成本比最高年作为改扩建时机，但该方法不确定性因素较多、量化困难，易导致建设时机偏差过大；大型车占比法原理以大型车比例作为控制参数，当其达到规定阈值时进行改扩建，但该方法结果受地域交通组成比例影响较大；服务水平法原理是预测改扩建高速公路交通量，计算未来年基本路段服务水平，当其达到规定的服务水平阈值时，进行改扩建，但并未考虑施工期施工作业和车辆通行效率及安全的影响。以上方法均可决策出改扩建时机，但均未考虑改扩建施工期间作业活动、施工方案和车辆通行影响，容易造成施工期间通行效率低，交通安全难以保障，出现施工期间服务水平过低的情况。

发明内容

本发明提供一种高速公路改扩建时机决策方法及系统，解决了改扩建时造成的施工期间通行效率低，交通安全难以保障，及施工期间服务水平过低的问题。

第一方面，提供一种高速公路改扩建时机决策方法，包括以下步骤：

获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；

基于熵权法与TOPSIS法，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；

根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述施工期实际通行能力的计算公式如下：

C_R1＝C_bs×f_lw×f_lc×f_HV×f_DC×f_i×f_n×f_sc；

式中，C_bs为施工期基准通行能力；f_lw为车道宽度修正系数；f_lc为侧向净空修正系数；f_HV为大型车修正系数；f_DC为驾驶员对环境熟悉程度修正系数；f_i为施工区施工强度修正系数；f_n为车道数修正系数；f_sc为限制速度修正系数。

根据第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述基于熵权法与TOPSIS法，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值步骤，具体包括以下步骤：

预设各限速方案，预设m个施工期饱和度作为待改扩建项目路的施工期服务水平评价方案，及预设评价方案的n个不同评价指标，得到在各限速方案下、第i个评价方案在第j个评价指标的计算值；其中，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n；

对各计算值进行归一化处理；

根据归一化处理后的各计算值，并基于熵权法确定各评价指标权重；

根据各评价指标权重及归一化处理后的各计算值，计算各评价指标加权值；

根据各评价指标加权值，并基于TOPSIS法确定待改扩建项目路的施工期饱和度阈值。

根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述评价指标包括车辆平均行程延误、平均车头间距及速度服从率；

所述车辆平均行程延误D_t的计算公式如下：

所述平均车头间距的计算公式如下：

所述速度服从率CR_v的计算公式如下：

式中，n为车辆数；T_ri为第i辆车的实际通行时间；T_si为第i辆车的理论通行时间；SF_i为第i辆车的车头间距；n_cr为服从车辆数。

根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述对各计算值X_ij进行归一化处理X′_ij的计算公式如下：

式中，速度服从率及平均车头间距为正向指标，车辆平均行程延误为逆向指标。

根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述根据归一化处理后的各计算值，并基于熵权法确定各评价指标权重步骤，具体包括以下步骤：

根据归一化处理后的各计算值X′_ij，计算第i个评价方案在第j个评价指标下的计算值占该评价指标的比重的计算公式如下：

根据各比重P_ij，得到第j个评价指标的熵值E_j的计算公式如下：

根据第j个评价指标的熵值E_j，得到第j个评价指标的信息熵差异程度D_j的计算公式如下：

D_j＝1-E_j；

根据第j个评价指标的信息熵差异程度D_j，得到第j个评价指标权重W_j的计算公式如下：

根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述根据各评价指标权重及归一化处理后的各计算值，计算各评价指标加权值步骤，具体包括以下步骤：

根据第j个评价指标权重W_j及归一化处理后的各计算值X_ij，得到各评价指标加权值的计算公式如下：

Z_ij＝W_j×X′_ij。

根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述根据各评价指标加权值，并基于TOPSIS法确定待改扩建项目路的施工期饱和度阈值步骤，具体包括以下步骤：

选取各评价指标加权值构建的矩阵中的各列指标最大值为最优方案，及矩阵中的各列指标最小值为最劣方案；

根据所述最优方案及所述最劣方案，计算各评价指标加权值与所述最优方案的贴近程度C_i的计算公式如下：

式中，D_i ⁺为各评价指标加权值分别与最优方案的距离；D_i ^-为各评价指标加权值分别与最劣方案的距离；

根据所述贴近程度C_i，得到各限速方案下的施工期饱和度阈值Δα_PRb的计算公式如下：

Δα_PRb＝C_i max对应饱和度；

根据待改扩建项目路的实际限速方案，得到待改扩建项目路的施工期饱和度阈值。

根据第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机步骤，具体包括以下步骤：

待改扩建项目路的改扩建时机的计算公式如下：

α_PRb(t)≤Δα_PRb；

式中，施工期饱和度α_PRb的计算公式如下：

其中，t为改扩建时机；Δα_PRb为施工期饱和度阈值；V_R1为未来其中一年改扩建时机的施工期预估交通量；C_R1为施工期实际通行能力。

第二方面，提供了一种高速公路改扩建时机决策系统，包括：

实际通行能力计算模块，用于获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；

饱和度阈值计算模块，用于获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；以及，

改扩建时机计算模块，与所述实际通行能力计算模块及所述饱和度阈值计算模块通信连接，用于根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机。

与现有技术相比，本发明的优点如下：通过考虑待改扩建项目路的施工期实际通行能力，并基于熵权法与TOPSIS法确定施工期饱和度阈值，最后根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机，因此解决了改扩建时造成的施工期间通行效率低，交通安全难以保障，及施工期间服务水平过低的问题。

附图说明

图1是本发明一种高速公路改扩建时机决方法的一实施例的流程示意图；

图2是本发明的仿真实验图；

图3是本发明的改扩建时机曲线图；

图4是本发明一种高速公路改扩建时机决系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

参见图1，本发明实施例提供一种高速公路改扩建时机决策方法，包括以下步骤：

S100，获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；

S200，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；

S300，根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机；

具体地，本实施例中，本发明考虑待改扩建项目路的施工期实际通行能力，并基于熵权法与TOPSIS法确定施工期饱和度阈值，最后根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机，因此解决了改扩建时造成的施工期间通行效率低，交通安全难以保障，及施工期间服务水平过低的问题。

所述施工期实际通行能力的计算公式如下：

C_R1＝C_bs×f_lw×f_lc×f_HV×f_DC×f_i×f_n×f_sc (1)；

式中，C_bs为施工期基准通行能力；f_lw为车道宽度修正系数；f_lc为侧向净空修正系数；f_HV为大型车修正系数；f_DC为驾驶员对环境熟悉程度修正系数；f_i为施工区施工强度修正系数；f_n为车道数修正系数；f_sc为限制速度修正系数。

具体地，本实施例中，本发明选取某一段改扩建高速路为仿真对象，进行实例分析，依据仿真实验建立仿真模型。通过计算施工期实际通行能力，得出不同饱和度方案(0.75-0.9，级差为0.05)，限速方案为：40km/h、60km/h、80km/h，仿真实验图见附图2。

该段改扩建高速路施工期车道保通方案为3.75m+3.5m，由式(1)计算各限速方案下单车道施工区通行能力，见表1；

表1不同车道宽度施工区通行能力

因此采用施工期基准通行能力考虑车道宽度及侧向余宽、大型车、驾驶员、施工强度、车道数、限制速度对施工期实际通行能力进行修正计算。

由此可进一步计算3.75m+3.5m的车道方案施工区通行能力，见表2。

表2高速宽度3.75m+3.5m的车道方案施工区通行能力

优选地，在本申请另外的实施例中，所述S200，基于熵权法与TOPSIS法，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值步骤，具体包括以下步骤：

S210，预设各限速方案，预设m个施工期饱和度作为待改扩建项目路的施工期服务水平评价方案，及预设评价方案的n个不同评价指标，得到在各限速方案下、第i个评价方案在第j个评价指标的计算值；其中，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n；

S220，对各计算值进行归一化处理；

S230，根据归一化处理后的各计算值，并基于熵权法确定各评价指标权重；

S240，根据各评价指标权重及归一化处理后的各计算值，计算各评价指标加权值；

S250，根据各评价指标加权值，并基于TOPSIS法确定待改扩建项目路的施工期饱和度阈值。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述评价指标包括车辆平均行程延误、平均车头间距及速度服从率；

车辆实际通行时间与理论通行时间之差的调和平均值，车辆平均行程延误越小，表明通行效率越高，所述车辆平均行程延误D_t的计算公式如下：

前后相邻两车车头之间的平均距离，平均车头间距越大，代表两车距离越远，越不容易发生碰撞，所述平均车头间距的计算公式如下：

速度服从率是指驾驶员看到减速标志后按规定减速的比例，速度服从率越高代表执行性越好。所述速度服从率CR_v的计算公式如下：

式中，n为车辆数；T_ri为第i辆车的实际通行时间；T_si为第i辆车的理论通行时间；SF_i为第i辆车的车头间距；n_cr为服从车辆数。

具体地，本实施例中，在各限速方案下、第i个评价方案在第j个评价指标的计算值，得到决策矩阵如下：

设共有4个评价方案(饱和度为0.75、0.8、0.85、0.9)，3个评价指标(车辆平均行程延误、平均车头间距、速度服从率)；因此输出不同饱和度方案(0.75-0.9，级差为0.05)和限速方案(40km/h、60km/h、80km/h)下的计算值，由式(3)—(5)进行计算，得到表3。

表3不同限速不同饱和度方案的仿真评价指标结果

按式(6)建立决策矩阵如下：

将表2数据代入决策矩阵，可得限速40、60、80km/h的决策矩阵如下：

优选地，在本申请另外的实施例中，所述对各计算值X_ij进行归一化处理X′_ij的计算公式如下：

式中，速度服从率及平均车头间距为正向指标，车辆平均行程延误为逆向指标。

具体地，本实施例中，由式(7)对评价指标进行归一化处理，见表4。

表4不同限速不同饱和度方案的仿真评价指标归一值

优选地，在本申请另外的实施例中，所述S230，根据归一化处理后的各计算值，并基于熵权法确定各评价指标权重步骤，具体包括以下步骤：

根据归一化处理后的各计算值X′_ij，计算第i个评价方案在第j个评价指标下的计算值占该评价指标的比重的计算公式如下：

建立比重矩阵，计算公式如下：

根据各比重P_ij，得到第j个评价指标的熵值E_j的计算公式如下：

规定当P_ij＝0时，/>

根据第j个评价指标的熵值E_j，得到第j个评价指标的信息熵差异程度D_j的计算公式如下：

D_j＝1-E_j (11)；

根据第j个评价指标的信息熵差异程度D_j，得到第j个评价指标权重W_j的计算公式如下：

具体地，本实施例中，由式(8)及(9)建立数据的比重矩阵如下：

由式(10)—(12)计算各评价指标权重，见表5。

表5不同限速下的各评价指标权重

优选地，在本申请另外的实施例中，所述S240，根据各评价指标权重及归一化处理后的各计算值，计算各评价指标加权值步骤，具体包括以下步骤：

根据第j个评价指标权重W_j及归一化处理后的各计算值X′_ij，得到各评价指标加权值的计算公式如下：

Z_ij＝W_j×X′_ij (13)。

并建立归一化和加权处理后的矩阵如下：

具体地，本实施例中，由式(13)-(14)建立归一化和加权处理后的矩阵如下：

优选地，在本申请另外的实施例中，所述S250，根据各评价指标加权值，并基于TOPSIS法确定待改扩建项目路的施工期饱和度阈值步骤，具体包括以下步骤：

选取各评价指标加权值构建的矩阵中的各列指标最大值为最优方案，及矩阵中的各列指标最小值为最劣方案。

最优方案Z⁺由矩阵Z中各列指标最大值组成，其计算式为式(15)。

Z⁺＝(maxZ_i1,maxZ_i2,...,maxZ_in) (15)；

最劣方案Z^-由矩阵Z中各列指标最小值组成，其计算式为式(16)。

Z^-＝(minZ_i1,minZ_i2,...,minZ_in) (16)；

计算各方案与最优方案和最劣方案贴进程度。

各方案与最优方案Z⁺的距离，其计算式为式(17)。

各方案与最劣方案Z^-的距离，其计算式为式(18)。

根据所述最优方案及所述最劣方案，计算各评价指标加权值与所述最优方案的贴近程度C_i的计算公式如下：

式中，D_i ⁺为各评价指标加权值分别与最优方案的距离；D_i ^-为各评价指标加权值分别与最劣方案的距离；

根据所述贴近程度C_i，得到各限速方案下的施工期饱和度阈值Δα_PRb的计算公式如下：

Δα_PRb＝C_i max对应饱和度 (20)；

根据待改扩建项目路的实际限速方案，得到待改扩建项目路的施工期饱和度阈值。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机步骤，具体包括以下步骤：

待改扩建项目路的改扩建时机的计算公式如下：

α_PRb(t)≤Δα_PRb (21)；

式中，施工期饱和度α_PRb的计算公式如下：

其中，t为改扩建时机；Δα_PRb为施工期饱和度阈值；V_R1为未来其中一年改扩建时机的施工期预估交通量；C_R1为施工期实际通行能力。

具体地，本实施例中，由式(15)及(16)确定最优方案和最劣方案，见表6。

表6不同限速下的最优方案和最劣方案

由式(17)—(19)计算各方案与最优方案的贴近程度，见表7表7各方案与最优方案的贴近程度

由式(20)计算改扩建施工期饱和度阈值，见表8。

表8改扩建施工期项目路饱和度阈值

最后由于这段高速改扩建过程中实际限速方案采用60km/h，因此施工区通行能力参照表2取1972.2pcu/h，施工期饱和度阈值Δα_PRb参照表8取0.75，按式(2)计算柳南高速改扩建施工期饱和度，结果见表9，按式(21)计算改扩建时机，见附图3，结果为2015年(本发明的所有数据均为在2009年计算，以对未来的某一年进行改扩建时机计算)，在该年进行改扩建能较好保障通行效率和安全，提升施工期服务水平。

表9 2010～2018年改扩建施工期项目路饱和度

同时参见图4所示，本发明实施例还提供了一种高速公路改扩建时机决策系统，包括：

实际通行能力计算模块，用于实际通行能力计算模块，用于获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；

饱和度阈值计算模块，用于获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；以及，

改扩建时机计算模块，与所述实际通行能力计算模块及所述饱和度阈值计算模块通信连接，用于根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机。

因此，本发明通过考虑待改扩建项目路的施工期实际通行能力，并基于熵权法与TOPSIS法确定施工期饱和度阈值，最后根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机，因此解决了改扩建时造成的施工期间通行效率低，交通安全难以保障，及施工期间服务水平过低的问题。

具体的，本实施例与上述方法实施例一一对应，各个模块的功能在相应的方法实施例中已经进行详细说明，因此不再一一赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。

本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；

基于熵权法与TOPSIS法，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；

根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机。

2.如权利要求1所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述施工期实际通行能力的计算公式如下：

C_R1＝C_bs×f_lw×f_lc×f_HV×f_DC×f_i×f_n×f_sc；

式中，C_bs为施工期基准通行能力；f_lw为车道宽度修正系数；f_lc为侧向净空修正系数；f_HV为大型车修正系数；f_DC为驾驶员对环境熟悉程度修正系数；f_i为施工区施工强度修正系数；f_n为车道数修正系数；f_sc为限制速度修正系数。

3.如权利要求1所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述基于熵权法与TOPSIS法，获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值步骤，具体包括以下步骤：

预设各限速方案，预设m个施工期饱和度作为待改扩建项目路的施工期服务水平评价方案，及预设评价方案的n个不同评价指标，得到在各限速方案下、第i个评价方案在第j个评价指标的计算值；其中，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n；

对各计算值进行归一化处理；

根据归一化处理后的各计算值，并基于熵权法确定各评价指标权重；

根据各评价指标权重及归一化处理后的各计算值，计算各评价指标加权值；

根据各评价指标加权值，并基于TOPSIS法确定待改扩建项目路的施工期饱和度阈值。

4.如权利要求3所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述评价指标包括车辆平均行程延误、平均车头间距及速度服从率；

所述车辆平均行程延误D_t的计算公式如下：

所述平均车头间距的计算公式如下：

所述速度服从率CR_v的计算公式如下：

式中，n为车辆数；T_ri为第i辆车的实际通行时间；T_si为第i辆车的理论通行时间；SF_i为第i辆车的车头间距；n_cr为服从车辆数。

5.如权利要求3所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述对各计算值X_ij进行归一化处理X′_ij的计算公式如下：

式中，速度服从率及平均车头间距为正向指标，车辆平均行程延误为逆向指标。

6.如权利要求3所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述根据归一化处理后的各计算值，并基于熵权法确定各评价指标权重步骤，具体包括以下步骤：

根据归一化处理后的各计算值X′_ij，计算第i个评价方案在第j个评价指标下的计算值占该评价指标的比重的计算公式如下：

根据各比重P_ij，得到第j个评价指标的熵值E_j的计算公式如下：

根据第j个评价指标的熵值E_j，得到第j个评价指标的信息熵差异程度D_j的计算公式如下：

D_j＝1-E_j；

根据第j个评价指标的信息熵差异程度D_j，得到第j个评价指标权重W_j的计算公式如下：

7.如权利要求3所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述根据各评价指标权重及归一化处理后的各计算值，计算各评价指标加权值步骤，具体包括以下步骤：

根据第j个评价指标权重W_j及归一化处理后的各计算值X′_ij，得到各评价指标加权值的计算公式如下：

Z_ij＝W_j×X′_ij。

8.如权利要求3所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述根据各评价指标加权值，并基于TOPSIS法确定待改扩建项目路的施工期饱和度阈值步骤，具体包括以下步骤：

选取各评价指标加权值构建的矩阵中的各列指标最大值为最优方案，及矩阵中的各列指标最小值为最劣方案；

根据所述最优方案及所述最劣方案，计算各评价指标加权值与所述最优方案的贴近程度C_i的计算公式如下：

式中，D_i ⁺为各评价指标加权值分别与最优方案的距离；D_i ^-为各评价指标加权值分别与最劣方案的距离；

根据所述贴近程度C_i，得到各限速方案下的施工期饱和度阈值Δα_PRb的计算公式如下：

Δα_PRb＝C_imax对应饱和度；

根据待改扩建项目路的实际限速方案，得到待改扩建项目路的施工期饱和度阈值。

9.如权利要求1所述的高速公路改扩建时机决策方法，其特征在于，所述根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机步骤，具体包括以下步骤：

待改扩建项目路的改扩建时机的计算公式如下：

α_PRb(t)≤Δα_PRb；

式中，施工期饱和度α_PRb的计算公式如下：

其中，t为改扩建时机；Δα_PRb为施工期饱和度阈值；V_R1为未来其中一年改扩建时机的施工期预估交通量；C_R1为施工期实际通行能力。

10.一种高速公路改扩建时机决策系统，其特征在于，包括：

实际通行能力计算模块，用于获取待改扩建项目路的施工期实际通行能力；

饱和度阈值计算模块，用于获取待改扩建项目路的施工期饱和度阈值；以及，

改扩建时机计算模块，与所述实际通行能力计算模块及所述饱和度阈值计算模块通信连接，用于根据所述施工期实际通行能力及所述施工期饱和度阈值，计算待改扩建项目路的改扩建时机。