[发明专利]一种管道抢修最短时间的路径规划方法

说明书

技术领域

本发明属于管道抢修领域的最短时间路径规划方法。

背景技术

由于长距离输油管道涉及的范围大、地形复杂、所经区域的人文、社会环境多种多样等不利因素的存在，当管道出现跑、冒、漏、滴的现象以及打孔偷盗等突发事故时，管道抢修人员不能快速、准确地到达出事地点，这势必造成了管道企业的更大的经济损失和对自然环境的更大破坏。抢修行程时间最短成为管道企业抢修最优路径的选择目标，然而根据目前的研究成果，研究者仅把道路长度和车速作为构建搜索算法的依据，搜索到的路径往往和实际差别较大。例如，在车辆行驶过程中，恶劣天气、上下班交通高峰、集市和大型商业区等不良因素会大幅度增加路段的行程时间，甚至可以达到全部路段行程时间的17％～35％。因此，在路径搜索过程中，我们必须综合考虑这些不良因素的影响。

Dijkstra算法的基本思想是按道路权重递增的次序产生最短路径。这一思想对单结点到多结点或多结点到单结点的最短路径求解比较有效，但对实际应用中最广泛的单结点间的最短路径问题，由于需遍历太多不必要的结点和边线，效率较低，时间复杂度较高。因此本发明利用两点之间直线最短的几何原理作为启发信息设计启发函数，引导算法沿着最有希望快速到达目结点的路径搜索，进而缩小搜索范围，减少搜索结点的数目，有效降低时间复杂度，加快搜索速度。

发明内容

本发明的要解决的问题是在考虑到天气、交通拥挤状况和商业活动等因素对行程时间的影响，利用路径虚拟长度代替道路实际长度的思想，结合启发函数优化的Dijkstra算法，解决了以往单凭经验所获取的时间最短路径与实际不相符合的问题，极大地降低了管道泄漏对企业造成的经济损失和对自然环境造成的污染。

具体实施方式

对于天气状况、交通拥挤状况和商业活动等因素，可以作为道路的一个权重加入到路段对应的数据表中，通过最短路径分析的方法得到结合动态环境信息的路径规划结果。

在时间最短路径算法中，仍然把道路抽象成有向赋权图G＝<N，E>，结点集是N，结点间有向边的集合是E，结点i，j∈N，二者之间的连线记为k_i，j。

车辆经过k_i，j行程时间包括三部分：车辆行程时间停车收费时间和交通延迟时间

根据目前我国的道路网情况，收费路段占总比例较小，且收费时间模型较为复杂，许多因素难以量化，必须对每个收费站单独进行标定才能应用，且目前的研究成果还不满足工程应用的需要，有待于进一步的深入研究，故本发明不考虑停车收费时间。

根据目前的研究成果，交通延迟时间的定量估算理论并不成熟，许多因素难以量化，不能满足工程应用的需要。由t＝L/v可知，在速度一定的情况下，时间和路径长度成正比，即，t∞L。因此可以把影响交通延迟时间的不利因素的阻碍作用看作是延长了路径的长度，把难以量化的因素转化为k_i，j的虚拟长度L′_i，j，进而得到交通延迟时间

本文利用权重计算公式求得对应因素的权m^k_i，j，在k_i，j实际长度已知的情况下，构建路径虚拟长度：

Li,j′=Σk=1nmi,jk*Li,j]]>

因此通过路段k_i，j的行程时间可表示为：