[发明专利]大规模路网下中心式实时动态交通诱导路径优化方法

说明书

技术领域

本发明属于城市交通诱导领域，涉及大规模路网下城市智能交通 诱导系统的中心式实时动态交通诱导路径优化实现方法。

背景技术

城市交通诱导主要分为分布式诱导方式和中心式诱导方式。现有 城市交通诱导大多采用分布式诱导方式，即由安装在车辆中的车载导 航装置独立进行最优路径计算，并以该计算结果为依据进行路径引 导。由于分布式诱导方式仅考虑车辆各自的出行需求进行路径优化， 容易产生交通拥挤转移问题。而中心式诱导方式从整个路网均衡的角 度出发，通过计算全路网所有点对之间的最优路径，不但能够引导驾 驶员避开拥挤，走最佳行驶路线，而且还可以有效避免分布式诱导方 式易造成的拥挤转移问题，可有效缓解城市交通拥挤，是国际公认解 决交通拥挤最有效的诱导方式。目前，由于无法攻克大规模路网路径 优化这一技术难题，无法在短时间内得到大规模路网下所有点对之间 的最优路径，中心式诱导方式还没有真正在大规模路网环境中进行工 程实际应用。

发明内容

本发明提出一种城市智能交通诱导系统的大规模路网下中心式 实时动态交通诱导路径优化实现方法，实现智能交通诱导系统对大规 模路网中车辆的中心式实时动态交通诱导。通过动态地读取存储在 Oracle数据库中实时更新的交通路网拓扑结构和路段路阻数据，中 心式诱导路径优化方法基于这些数据，在短时间内完成交通路网中所 有点对之间的最优路径优化处理，并将最优路径优化处理结果根据实 际需要，通过可变信息板(VMS)、车载终端、广播、手机、PDA或 Internet等方式进行发布处理。

本发明的技术方案采用C/S(客户端/服务器)模式实现，由2^N+1 台计算机、网线和高性能信息交换机和发布诱导路径的终端设备构 成，其中，2^N台计算机用作服务器(1台设为主节点，其他设为从节 点)，1台计算机用作客户端。客户端计算机安装Windows XP操作系 统、Oracle数据库、MapX4.5软件及路径优化客户端应用程序，路径 优化客户端应用程序由负责动态地从Oracle数据库中读取实时更新 的交通路网拓扑结构和路段路阻数据的数据获取模块、负责与服务器 主节点计算机进行连接和数据传输的客户端通信接口模块和负责向 路网中出行者发布最优路径计算结果的发布模块组成。服务器计算机 全部安装Redhad-LinuX 6.0操作系统，服务器主节点还需安装MPI消 息传递软件、路径优化服务器计算程序，路径优化服务器计算程序由 负责与客户端计算机进行数据传输的服务器通讯接口模块、负责将交 通路网进行最优分解便于最优路径求解的网络分解模块、负责全路网 所有点对之间最优路径求解计算的最短路径并行计算模块和负责检 测最优路径是否完成求解计算的终止检测模块组成。网线和高性能交 换机用作搭建局域网，实现客户端计算机和服务器计算机之间的良好 通信。

其中，数据获取模块通过将路径优化客户端应用程序与Oracle 数据库建立连接，动态读取存储在Oracle数据表中实时更新的交通 路网拓扑结构和路段路阻数据，即全路网中所有路段的起点编号、终 点编号和路段路阻数据，并赋值给一个N行3列的矩阵三元组，N为 路网中路段总数，三元组指路段起点编号、终点编号和路段路阻三个 元素。

客户端计算机通过客户端通信接口模块与服务器主节点计算机 建立连接，将数据获取模块获取的由交通路网拓扑结构和路段路阻数 据构成的N行3列的矩阵三元组上传给服务器主节点，启动路径优化 服务器计算程序。

路径优化服务器计算程序根据客户端计算机上传的N行3列的矩 阵三元组，首先通过网络分解模块将交通路网分解成几个小区，以便 于个处理器的最优路径并行计算求解。

本发明提出一种递阶式的网络分解算法，主要分两步实现：

第一步，利用光谱对分方法，按照服务器启动的处理器数量将交 通路网分解为与处理器个数相同的小区；

第二步，根据出行者喜欢尽可能走主要道路的行为特性将每个小 区分为主要路网和次要路网，并确定子区，其中，将驾驶员和居民出 行常走的道路定位主要道路，主要道路把城市路网划分成若干小区， 小区内的道路定位次要道路。