[发明专利]一种考虑转向延误的城市路网时变K最短路径搜索方法

摘要

本发明公开了一种考虑转向延误的城市路网时变K最短路径搜索算法，包括在获得连续等时间间隔的交叉口转向延误和路段行程时间数据序列的基础上，结合扩展网络法得到网络中各交叉口边界线之间的时变阻抗；采用A*算法搜索指定起点边界线至终点边界线的最短路径及行程时间；进一步循环采用连接线删除法和A*算法搜索删除部分连接线条件下的最短路，直到完成对指定K条时变最短路径的搜索。本发明提出的时变K最短路径搜索算法同时考虑了城市路网阻抗的时变性和交叉口延误对路径搜索的影响，并能够用较快的计算速度获得全局最优结果，具有良好的可操作性。

主权项

一种考虑转向延误的城市路网时变K最短路径搜索方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)读取路网中研究时间范围及扩展研究时间范围内的所有离散等时间间隔的交叉口转向延误和路段行程时间；(2)根据研究时间范围扩展研究时间范围及离散时间间隔分别确定离散时刻集合S和S′，定义指定路径搜索的出发时刻t0，t0∈S，定义所需搜索的K最短路径的K值；其中，集合S和S′中存储的时刻分别为研究时间范围和扩展研究时间范围内各个离散时间间隔的起始时刻；(3)采用扩展网络法将交叉口扩展为若干个交叉口边界，并将与出发地小区紧邻的交叉口边界线确定为起点边界线，将与目的地小区紧邻的交叉口边界线确定为终点边界线；其中，以blij()代表交叉口i中与交叉口j相邻的边界线位置，blij(1)表示该边界线位置处交叉口i的进口道边界线，blij(2)表示该边界线位置处交叉口i的出口道边界线；(4)将交叉口转向延误和路段行程时间转换为紧邻两条交叉口边界线之间的连接线阻抗，并建立以连接线阻抗为元素的初始阻抗矩阵W；(5)在阻抗矩阵为W的前提下，采用A*算法搜索t0时刻由起点边界线至终点边界线的最短路径，记为第k条最短路径，此时k＝1；(6)判断k是否小于K，若“是”则进入步骤(7)，若“否”则进入步骤(14)；(7)定义n为交叉口边界线在第k‑1条最短路径中的序号，并且从起点边界线至终点边界线按顺序排列，N为第k‑1条最短路径中所有交叉口边界线的总数，令k＝k+1，n＝1；(8)将第k‑1条最短路径中第n条交叉口边界线作为当前边界线，记该路径中从起点边界线出发到达当前边界线的时刻为t；(9)令阻抗矩阵k_W等于原始阻抗矩阵W，并进一步将阻抗矩阵k_W中当前边界线与符合条件的边界线之间连接线的阻抗更改为正无穷，其中，符合条件的边界线作如下定义：在第k‑1条最短路径中，当前边界线的下一边界线视为符合条件的边界线，若第k‑1条最短路径中起点边界线至当前边界线的子路径存在于前k‑2条最短路径中，则当前边界线在前k‑2条最短路径中的下一边界线同样视为符合条件的边界线；(10)在阻抗矩阵为k_W的前提下，采用A*算法搜索t时刻由当前边界线至终点边界线的最短路径；(11)将步骤(10)搜索得到的最短路径与第k‑1条最短路径中起点边界线至当前边界线的路径组合得到一条完整路径，并放入列表CANDIDATE中；(12)判断n是否等于N‑1，若“是”则进入步骤(14)，若“否”则返回步骤(9)；(13)从列表CANDIDATE中挑选出行程时间最短的路径作为第k条最短路径，并将其从列表CANDIDATE中移除，返回步骤(6)；(14)输出t0时刻由起点边界线到达终点边界线的K条最短路径及行程时间。