不考慮鄰近條件

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4.2 不考慮鄰近條件

於進行巡修區劃分的實驗時，我們發現選擇演化路段的條件設定，是影響巡修範 圍分區結果的重要因素。本節以不考慮路段與巡修區鄰近的條件下進行實驗，步驟如 下：

1.進行路段編碼

本研究以公園處路燈東區分隊所管轄區域來進行實驗測試，因我們採用禁忌基 因演算法進行巡修區劃分，於劃分前各巡修區及路段須先完成編碼作業。首先，我 們將東區路燈分隊所轄管的10個巡修區編碼為A₀₁至A₁₀，再依第3.4節中的路段編碼 方式，及根據目前各管理員的巡修區範圍，將東區分隊管轄的215條道路編碼。例 如：內湖路一段目前屬於A₀₁範圍，故道路編號為R₀₁₀₀₁。

2. 產生初代族群

為進行基因演化，我們以目前各管理員所負責的巡修區範圍為初代族群並根據 本小節步驟1的路段編碼結果，產生初代族群

A

₀₁ ~

A 如下：

₁₀

表4.5 初代族群範例

巡修區 初代族群

A₀₁ R₀₁₀₀₁、R₀₁₀₁₄、R₀₁₀₁₅、…

A₀₂ R₀₂₀₀₂、R02003、R02004、…

A₀₃ R₀₃₀₅₇、R₀₃₀₅₈、R₀₃₀₅₉、…

A₀₄ R₀₄₀₀₇、R₀₄₀₀₉、R₀₄₀₁₁、…

A₀₅ R₀₅₀₈₇、R₀₅₁₀₄、R₀₅₁₀₅、…

A₀₆ R₀₆₀₅₆、R06061、R06063、…

A₀₇ R₀₇₀₅₁、R₀₇₀₆₄、R₀₇₀₆₈、…

A08 R₀₈₀₁₀、R₀₈₀₁₇、R₀₈₀₂₀、…

A₀₉ R₀₉₁₅₈、R₀₉₁₅₉、R₀₉₁₇₃、…

A₁₀ R₁₀₀₃₁、R10043、R10047、…

3.計算各巡修區的巡修時間

東區路燈分隊目前共劃分為10個巡修區，並依其劃分範圍，分別計算巡修時 間為

T =3367.24、

₀₁

T =5674.58、

₀₂

T = 5479.66，...依此類推，計算出所有巡修區

₀₃

‧

A₀₁ 1851.98

A₀₂ 3121.02

A₀₃ 3013.81

A₀₄ 2229.98

A₀₅ 701.31

A₀₆ 1863.42

A₀₇ 1929.77

A₀₈ 3319.55

A₀₉ 2016.77

A₁₀ 3809.65

4. 計算年平均巡修時間

T

_ave、容許誤差

T 及巡修時間標準差 σ

_u

T

u

= T

ave×ε=2385.73×0.03=71.57

2

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如以下表4.7的範例所示，因路段R₀₁₀₀₁與R₀₂₀₂₆、R₀₂₀₃₀、R₀₂₀₀₂、R₀₅₁₁₂均有相 交，故巡修區A01與A02及A01與A05的相鄰值均為1。

表4.7 巡修區相鄰關係表

巡修區 道路 相鄰區 1 相交路段 1 相交路段 2 相交路段 3 相鄰區 2 相交路段 4

A₀₁ R₀₁₀₀₁ A₀₂ R₀₂₀₂₆ R₀₂₀₃₀ R₀₂₀₀₂ A₀₅ R₀₅₁₁₂

6. 評估階段

根據本節步驟3所計算出的結果，比較各巡修區之巡修時間與合理時間，均 有相當大的落差，亦即各巡修區之巡修時間均未於合理時間範圍內，因此需針對 現行的巡修區規劃進行改善。

7. 選擇階段

本階段包含進行交配的巡修區及路段的選擇作業，分述如下：

（1）選擇相鄰(

a

_ij=1)且巡修時間

T

_k (

T

_ave

T

_u)或

T

_k (

T

_ave

T

_u)的巡修區進行交 配，如以下所示：

巡修區 A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10

交配區 A₀₂ A₀₁ A₀₁ A₀₂ A₀₃ A₀₃ A₀₃ A₀₅ A₀₂ A₀₉ A03 A04 A05 A08 A08 A08 A06 A08

A₀₉ A₀₇ A₀₇ A₁₀

（2）建立各巡修區可交配的路段排序表，以挑選出符合需求條件的候選路段。本 次實驗所考慮的路段選擇條件，為演化路段間必須具有相鄰關係，且其巡修 時間必須使得所交配的巡修區之

T

（巡修區的平均巡修時間

T 與合理巡修

_k 時間

T 的差）為最小。目的是希望找出讓交配的巡修區之總巡修時間能最快

_ave 滿足合理時間的路段，以提升演化速度。

於表4.8的範例中，巡修區A₀₂與A₀₁的相鄰的道路有R₀₂₀₀₂、R₀₂₀₀₃、R₀₂₀₄₄、 R02026、R02013、R02030、R02016、R02037等路段。由於道路編號R02002滿足排序條

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件，因此被挑選成為交配候選路段。

表 4.8 不考慮鄰近條件之排序結果

A₀₂可移轉至 A₀₁道路 路段巡修時間(

T

_i) T_i  T₀₁

R₀₂₀₀₂ 416.7 116.76

R₀₂₀₀₃ 320.03 213.43

R₀₂₀₄₄ 244.6 288.85

R₀₂₀₂₆ 183.33 350.12

R₀₂₀₁₃ 134.47 398.99

R₀₂₀₃₀ 39.85 493.6

R₀₂₀₁₆ 34.95 498.5

R₀₂₀₃₇ 25.12 508.33

8. 演化階段

本階段包含交配演化與突變演化，詳細的演化方式說明如下：

（1）交配：將所有交配候選路段挑選至交配候選區進行運算，若交配後的結果，

使得新巡修區之巡修時間落在合理巡修時間範圍內時，該路段即視為交配成 功。反之，若交配後的結果不滿足條件式（2）時，該路段即遭淘汰。如表 4.9交配結果可看出，交配成功的路段為R02013、R0305⁹、R03220、R0814⁶、R03081、 R0815⁷、R₀₃₀₆₇、R₀₈₁₄1、R₁₀₁₇₇，而交配失敗的路段則有R₀₂₀₀₈、R₀₂₀₀₄。

（2）突變：當交配失敗或進行交配的巡修區不相鄰時，便進入突變階段。由表4.10 突變結果中，我們發現第6次交配後巡修時間標準差σ與第5次交配後巡修時 間標準差σ值相同，並未滿足條件式（2），故該次的交配結果視為失敗，而 進入突變階段。進行突變時，若突變的巡修區中無任何路段直接相交時，必 須經由中介路段進行突變。如突變後的結果滿足突變成功的條件式（2）時，

視為突變成功，反之，為突變失敗，必須淘汰候選路段。由表4.11可看出突 變成功的路段為R10175、R09191、R10043、R02005，其餘路段因未滿足條件式（2），

而遭淘汰。

‧

A₀₄ R₀₂₀₀₈ 336.06 180.32

V A₀₅ R₀₃₂₂₀ 0.7 -1683.72

V A₀₅ R₀₈₁₄₆ 286.17 -1397.56

V A₀₆ R₀₃₀₈₁ 101.16 -421.14

V A₀₆ R₀₈₁₅₇ 60.02 -361.12

V A07 R03067 67.75 -388.2

V A₀₇ R₀₈₁₄₁ 431.03 42.83

V A₀₉ R₁₀₁₇₇ 411.19 42.23

A₀₉ R₀₂₀₀₄ 697.6 739.83

表 4.10 不考慮鄰近條件之突變結果

合理巡修時間 T_ave 2385.72 … 2386.13 2386.13 2385.69

容許誤差 T_u 71.57 … 71.58 71.58 71.57

標準差σ 871.66 … 503.18 503.18 288.63

最大差值△Tmax 1684.42 … 1094.74 1094.74 515.8

最小差值△T_min 155.74 … 39.63 39.63 42.3

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（3）列入交配禁忌名單：本研究所設定的交配禁忌名單裡，主要記錄交配及突變 成功的路段，於進行演化前的巡修區編號及轉移後的巡修區編號。其禁忌條 件為若交配候選路段存在於交配禁忌名單中，且其「原所屬巡修區」與「轉 移至巡修區」兩項目為彼此對調之情況時，則予以禁忌。

本研究的解禁規則為倘若列於交配禁忌名單中的路段，於突變後對轉移 的巡修區時間有所改善時，則仍可進行現行解的變更，繼續突變的演化流 程，以避免發生死結情況。

9. 替換階段：完成每次演化後，各區因巡修路段變動，必須更新道路的參數值以及 轉移路段排序表資料，並產生新的子代族群。由表4.12的替換結果資料可得知，

經過第2次交配後，除巡修區A04因未進行交配，其巡修時間未變動外，其餘巡修 區之巡修時間，以及合理巡修時間、標準差、最大差值與最小差值均已更新。

10.停止演化：當新子代產生後，必須比對新子代中各區巡修時間，是否位於合理時 間範圍內，以判斷該巡修區是否仍需繼續演化。當巡修區滿足條件式（1）之條 件時，則表示該巡修區應停止進行下一回合的演化。如表4.13範例中，巡修區A07

經過第1次演化後，巡修時間已更新為2428.91小時，與合理巡修時間僅相差42.99 小時，小於容許誤差值，故A07停止下一回合的演化。同理，巡修區A01、巡修區 A₀₉等區於經過第2次演化後，亦滿足停止演化條件。未滿足停止條件的巡修區，

必須重複步驟3～9的步驟，直到各滿足演化停止條件為止。而當所有巡修區均滿 足條件式（3）之演化停止條件時，則表示各巡修區的演化結束，已完成劃分作 業。依表4.14的演化結果來看，經過9次的演化後，各次演化的巡修時間標準差，

由未演化前的843.44小時，逐次降低為648.97小時、588.62小時、344.66小

時、....、35.35小時。由此演化結果可證明，透過我們的巡修區劃分方法，確實 使得各管理員的巡修時間差縮小至3%以下，而路段鄰近條件的考慮與否，並不影 響巡修時間的演化結果（如圖4.2）。

‧

A₀₁ 1851.98 2141.82 2346.5

A₀₂ 3121.02 2986.55 2961.43

A₀₃ 3013.81 2689.9 2267.08

A₀₄ 2229.98 2229.98 2229.98

A₀₅ 701.31 987.97 1082.65

A₀₆ 1863.42 2025.27 2259.07

A07 1929.77 2428.91 2428.91

A₀₈ 3319.55 2542.34 2458.97

A₀₉ 2016.77 2427.98 2427.98

A₁₀ 3809.65 3398.46 3398.46

合理巡修時間 T_ave 2385.72 2385.92 2386.1

容許誤差 T_u 71.5 71.5 71.5

標準差σ 871.66 606.19 558.57

最大差值△T_max 1684.42 1397.95 1303.45

最小差值△T_min 155.74 42.06 39.6

表4.13 停止演化

T

ave 2385.72 2385.92 2386.1

T

u 71.5 71.5 71.5

σ 871.66 606.19 558.57

‧

A₀₁ 1851.98 2231.38 2366.12 2366.12 … 2366.12

A₀₂ 3121.02 2561.77 2396.75 2396.75 … 2452.42

A₀₃ 3013.81 2054.32 2063.97 2063.97 … 2344.18

A₀₄ 2226.54 2561.51 2561.51 2561.51 … 2379.69

A05 701.31 1072.47 1281.22 2040.59 … 2399.49

A₀₆ 1863.42 2422.07 2422.07 2422.07 … 2422.07

A₀₇ 1929.77 2107.94 2107.94 2051.7 … 2338.2

A₀₈ 3094.56 2791.74 2401.92 2294.03 … 2355.67

A₀₉ 2242.33 2242.33 2445.14 2370.55 … 2420.12

A₁₀ 3809.65 3809.65 3809.65 3287.03 … 2379.03

T

ave 2385.44 2385.52 2385.63 2385.43 … 2385.7

T_u 71.5 71.5 71.5 71.5 … 71.5

A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10

巡修區

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在文檔中 應用禁忌基因演算法劃分路燈巡修範圍之研究 - 政大學術集成 (頁 50-58)