[发明专利]基于真实路网特性及动态行程时间的最短路径诱导方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通控制和交通诱导技术领域，涉及一种最短路径诱导方法。

背景技术

随着城市化的快速发展，交通拥堵问题日趋严重。通过城市道路拓宽、路网改造等道路硬件升级，交通拥堵问题非但没有得到缓解，整个交通网络的服务水平反而降低。实际交通效率显著下降，严重地制约着城市的发展。城市智能交通诱导(Urban Intelligent Traffic Guidance，UITG)作为缓解城市交通拥堵的有效途径之一，通过诱导信息影响出行前、出行中的出行人，宏观上可以均衡网络上的交通流量，使网络的综合交通能力达到最大；微观上可以缩短出行费用和时间，实现路网交通设施运行效益的最大化。

目前，城市智能交通诱导主要是基于静态的交通信息和以传统的无向图为路网抽象基础的最短路径诱导。但是，在现实世界中，因为路段上的交通状态是实时变化的，静态的交通状态不符合真实路网环境。并且传统的以无向图为基础的路网抽象方案不能准确的表示现实路网中交叉口的转向限制信息(如禁止左转、禁止右转、单行线)，不能体现路段流量的方向分布不均匀的特性(出城高峰和返城高峰等)。

为了克服上述缺陷，得到更加具有实用意义的最短路径，本发明提出一种基于真实路网特性和动态行程时间预测的最短路径诱导方法。首先，结合区域内的现实路网特性，以交叉口转向限制和路段流量方向分布不均性为基础，优化路网抽象模型。其次，建立区域内各路段在不同时段内分行驶方向的行程时间预测表，根据预测行程时间计算路段交通阻抗，作为路网模型中的路段权值。最后，根据最短路径搜索算法找到指定起讫点的最短路径。

发明内容

技术问题：本发明提供一种以真实路网特性和动态行程时间预测为基础搜索最短路径，进行诱导，使抽象的路网模型更加真实、诱导的路径更加精确，既满足了交通流特性在相同类别的时间段具有相似的趋势特性，又可以随时根据突发的交通状况进行及时响应的基于真实路网特性及动态行程时间的最短路径诱导方法，克服了传统的以无向图为基础的路网抽象模型和现有的以静态行程时间或是路程长度为权值的最短路径诱导的缺陷与不足。

技术方案：本发明的基于真实路网特性及动态行程时间的最短路径诱导方法，包括以下步骤：

1)根据现实路网中交叉口的转向限制信息，得到基于交叉口各进口道的节点抽象方案；同时根据路段流量的方向分布不均性，按照路网中路段的可达性进行路段的有向图抽象，同一路段不同行驶方向给予不同编号，从而得到基于不同行驶方向的路段抽象方案；合并所述节点抽象方案和路段抽象方案得到路网抽象图；

2)根据路段不同行驶方向的实际检测行程时间和该路段在前一周同一天同一时段内的不同行驶方向的历史行程时间，按照下式计算该路段在下一时段内分行驶方向的行程时间预测值：

T_k(t+1)＝θ_k·T_kt(n)+(1-θ_k)·T_k(t+1)(h)  (1)

式中，T_k(t+1)为路段k在(t+1)时段内的行程时间预测值；T_kt(n)为路段k在t时段内的实际检测行程时间值；T_k(t+1)(h)为路段k在(t+1)时段内的历史行程时间值；θ_k为路段k的平滑系数，t为系统时段时序；

3)根据所述步骤2)得到的行程时间预测值，计算得到路段交通阻抗，并将其作为路网抽象图中各节点之间的路段权值；

4)基于所述步骤1)得到的路网抽象图和所述步骤3)得到的路网抽象模型中各节点之间的路段权值，采用Dijkstra最短路径搜索算法，搜索路网中指定起讫点的最短路径，得到实时最短路径，并将其作为路径诱导方案。

本发明方法的优选方案中，步骤1)中得到基于交叉口各进口道的节点抽象方案的具体步骤为：

首先，将路网中的交叉口按照进口道进行编号，然后，根据相邻交叉口的转向信息和相邻交叉口各进口道之间的可达性，确定各进口道之间的邻接关系，通过邻接表的指针指向实现相邻交叉口的各个进口道之间的邻接关系，最后建立基于各交叉口、各进口道的邻接表，作为基于交叉口各进口道的节点抽象方案。

本发明方法的优选方案中，步骤3)中计算路段交通阻抗的具体步骤为：

首先，根据下式计算车辆到达路段k起点时所属时段在系统工作时段序列中的序号X_k：