[发明专利]基于路段子网络冗余度的交通网络关键路段搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，主要涉及交通网络关键路段辨识与搜索方面，更具体地说，是一种满足一定搜索准确率条件下具有较高搜索效率的关键路段搜索方法。 

背景技术

交通网络是城市交通运输系统的重要组成部分，将城市在空间上联系起来，是城市各项机能得以正常运转的基础。而交通网络的关键路段是指在一定时期内的损坏、降级或失效会对整个交通网络产生重大负面影响的路段。准确快速辨识交通网络的关键路段在战略规划层面、战术规划层面和交通运行管理与控制层面均具有重要意义，准确快速定位交通网络的脆弱部位，针对性地采取交通治理措施，有助于提高网络的抗干扰能力，具有较高的产出投入比。 

交通网络关键路段辨识过程中的重要一点是高效准确地搜索交通网络的关键路段，常用的关键路段搜索方法可以分为暴力搜索法和候选路段法两类。 

传统的暴力搜索法是理论研究中较常用的关键路段搜索算法，通过依次断开交通网络的所有路段计算每条路段对交通网络性能的影响程度，以此可以准确搜索出对交通网络性能影响程度最大的关键路段，是最简单的搜索方法。暴力搜索法的优点是可以比较交通网络所有路段对网络性能的影响程度，因此可以准确搜索网络的关键路段，搜索准确率为100%。但由于需要依次断开网络的每条路段进行一次交通分配，计算量较大，搜索效率较低，在大规模交通网络应用中可行较差。例如，对于39018条路段组成的芝加哥局部交通网络，进行一次交通分配约0.5小时（达到 0.0001精度），可以计算暴力搜索法在交通分配阶段耗时已超过2年。 

候选路段法先根据某种法则预先选取最有可能成为关键路段的路段作为候选路段，然后依次断开候选路段获得每条候选路段对交通网络性能的影响程度，以此从候选路段中搜索对交通网络性能影响程度最大的路段作为关键路段。一般候选路段数远小于交通网络的总路段数，因此候选路段法的交通分配执行次数显著小于暴力搜索法，搜索效率较高，在实际大规模交通网络中应用较多。其关键在于确定候选路段的选取法则，可以是OD对间最小成本路径的组成路段，或是随机交通分配中具有较高选择概率的路段。 

有搜索方法选取了10种基于路段的候选路段选取指标（例如V/C比），但结果表明这些指标并不能较为准确地搜索交通网络的关键路段。也有搜索方法引入了一种基于路段影响区域的候选路段选取法则，其基本思想是生成以某路段为中心的一定步长半径的路段子网络，通过子网络各路段交通流量反推子网络的OD矩阵，用于该路段断开前后子网络的交通分配，最后以路段断开后子网络行程时间的增加程度作为候选路段的选取指标，优先选取指标值大的路段作为关键路段的候选路段。结果表明，在合适的参数条件下，基于路段影响区域的关键路段搜索方法具有较好的搜索准确率和搜素效率。然而该候选路段选取法则需要反推OD矩阵，显然OD反推算法的选取对关键路段的搜索准确率和搜索效率有重要影响，且操作较为复杂。 

综上，现有的交通网络关键路段搜索方法很难同时做到较高的搜索准确率和搜索效率以及较强的可操作性。 

参考资料 

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