[发明专利]一种动态城市交通路网的通勤路径规划方法

说明书

本发明公开了一种动态城市交通路网的通勤路径规划方法，首先对路网数据预处理；然后更新queue队列和come表，执行的过程中在拓展队列queue中不断删除已有状态和加入新的状态，当拓展队列queue为空时方法运行结束；追溯表come记录每个子状态的父状态；最后回溯追溯表come输出给定到达时间的起点到终点的时间依赖的最短路径。本发明通过考虑路网的时间依赖性，能在高动态的城市路网中为城市上班族规划一条给定到达时间的最短通勤路径。

技术领域

本发明属于计算机科学和智能交通技术领域，涉及一种通勤路径规划方法，具体涉及一种动态城市交通路网的通勤路径规划方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，越来越多的人口集中到城市，给城市交通带来很大压力。城市交通路网是所有交通参与者共同博弈的系统，路网中交通需求随时间变化而波动，而路网的通行能力又受交通需求的影响，最终表现在道路行驶成本随时间变化。由于现代城市生活区和工作区的严格分离，使人们面临着如何更好的完成在动态的城市交通路网中的通勤任务。通勤路径的规划任务相对于一般的路径规划任务有其特殊性，通勤路径必须具备一定的可靠性，能保证在规定的时间内尽可能到达目的地，因此通勤路径的规划是时间依赖路网中寻找可靠性约束前提下的最短路径问题。

时间相关的行驶时间的路网中的最短路径问题的相关研究由来已久，这种与时间有关的最短路径问题可以大致分为两个变体。第一类型就是“晚间通勤问题”，即给定出发时间求最早到达时间和相关的最短路径，第二类型就是“早间通勤问题”，即给定到达时间求最晚的出发时间和相关的最短路径。最早研究时间依赖网络中的最短路问题的是Cooke等人，他们首次提出时间依赖网络中的最短路径不仅和当前位置有关，还和当前时间有关。Chabini等人指出，当路网中的行驶时间满足一致性原则时，可以使用A^*算法在时间依赖路网上有效解决晚间通勤问题，其中路网满足一致性原则指的就是路网的通行时间满足先进先出，即先出发的车辆一定比后出发的车辆更早到达目的地。Dreyfus等人为了避免因将时间离散化而导致的巨大空间开销，提出了一种改进的Dijkstra算法，但不久被证明该算法只适用于满足一致性原则的路网中，若路网违背一致性原则就无法正确求解。Daganzo证明了时间依赖的最短路径算法在符合一致性原则的路网中是可逆的，也就是说一种解决早间通勤问题的算法也可以通过反向搜索来解决晚间通勤问题。

此外，随机静态路网中的可靠最短路径问题也引起了广泛关注，最早提出可靠最短路径概念的是Frank，可靠最短路径就是该路径可在给定的行驶时间约束内最大化准时到达概率。Chen等人也提出了新的可靠最短路径的概念，即该路径可以最大程度地减少行驶时间，在该行驶时间内能确保某个给定的准时到达的概率。基于对可靠最短路径的不同定义，学者们提出了许多算法来解决随机静态网络中可靠的最短路径问题。Nikolova等人开发了凸组合方法来确定最可靠的路径；Nie等人提出了一种标签校正算法，通过生成所有非支配路径来找到最可靠的路径；Chen等人提出了多准则标签设置和A^*算法，用于当路网道路的行驶时间遵循正态分布时找到可靠路径；Ji等人引入了一种基于仿真的遗传算法，用于找到最可靠的路径。

随机静态路网中的可靠最短路径的相关研究比较丰富，但城市交通路网交通需求具有很高的随机性质，动态城市交通路网中的时间依赖的可靠最短路径的相关研究比较匮乏。Nie等人引入了一种随机先进先出条件，以确保时间依赖路网中可靠的最短路径的非循环特性，然后基于此提出了一种标签校正算法，生成所有非支配路径来解决晚间通勤问题。Chen等人提出了在给定出发时间的动态交通路网中求解最早到达时间的时间依赖的晚间通勤算法和在给定到达时间的动态交通路网中求解最晚出发时间的时间依赖的早间通勤算法。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种动态城市交通路网的通勤路径规划方法，通过考虑路网的时间依赖性，能在高动态的城市路网中为城市上班族规划一条给定到达时间的最短通勤路径。

本发明所采用的技术方案是：一种动态城市交通路网的通勤路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：