[发明专利]一种基于定位查询的限行管制网络数据组织与交通诱导路径优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市道路交通网络管理及交通诱导领域，具体涉及一种交通限行管制及交通诱导路径优化方法。

技术背景

交通诱导路径优化计算是根据道路交通网络实时信息求解道路交通网络中任一起讫点之间的最优路径，以为驾驶员提供避开拥挤的最佳出行路线。在城市交通拥挤问题日益加剧的今天，单行线、交叉口转向限制及单双号通行等限行管制策略被广泛应用于各大中城市的道路交通网络管理中，限行管制下的道路交通网络已成为一种带约束的有向加权图。而传统的交通诱导诱导路径优化计算方法仅将道路交通网络抽象为由节点和连接线构成的简单图，通过邻接矩阵法或链表法来进行节点编号、边编号、节点和节点之间以及节点和边之间的连接关系的网络数据存储，路径优化计算过程中较少考虑这些限行管制信息，致使路径优化计算结果不符合道路交通管制，经常给驾驶员造成错误的路径引导和经济损失。

目前解决上述问题的方法主要包括两种：即对原有网络的改造和增设转向费用两种方法。其中对原有网络的改造方法包括增设虚拟边法、对偶法及它们的改进方法，但是这类方法均需要在原有网络中增设一定数量的节点或边来实现，因此，增加了原有网络的复杂性。增设转向费方法是通过增设节点与下游节点间连接边的转向费用属性实现对转向限制的表达与存储，但无形中增加了路径搜索过程中对转向限制的判别过程和转向费用的处理时间。加上现有网络数据组织方法本身在数据查询过程中均存在一定的遍历式搜索特点，随着网络规模的增大，上述方法将直接导致网络数据组织的复杂化，以及网络数据查询时间和路径优化计算复杂度的增加。

因此，如何将限行管制信息在不增加计算复杂度的前提下有机地引入到网络数据组织结构设计及交通诱导路径优化计算方法中是目前交通诱导领域理论研究和工程应用的重点和难点问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于定位查询的限行管制网络数据组织与交通诱导路径优化方法，从而利用限行管制和巧妙地网络数据组织提升交通诱导路径优化计算效率，且普遍适用于交通诱导路径优化的各种最短路。

本发明的技术解决方案：

一种基于定位查询的限行管制网络数据组织与交通诱导路径优化计算方法，其特点在于通过以下步骤实现：

1．建立限行管制网络数据组织结构并存到网络数据文件中

本发明首先将道路交通网络抽象为由节点、边、节点和边之间的拓扑关系及边权值构成的带约束有向加权图，这里的节点通常是指交叉口，边是每条路段允许行驶的一个方向（非实际的路段或图的连接线），任意一条边都是由两个不相同的节点确定。对图中所有节点和边分别进行编号，每个节点和每条边均有且仅有唯一的编号，编号均从1开始递增，进而构成节点集合N，边集合E。如图1（a）所示的简单网络共包括四个节点（节点1、节点2、节点3、节点4）和五条边（边1：4→2、边2：1→2、边3：2→1、边4：2→3、边5：3→2）。然后，建立一个数据文件用于存储限行管制下的道路交通网络数据，该数据文件共包括如下三列数据：

第一列数据名称为ADJLINE，用来按边编号的大小顺序依次存储各边的所有可达邻接节点编号，这里的可达是指边到邻接边之间是单方向连通的，以便有效考虑单行线、转向限制和单双号通行等限行管制对网络连通性造成的影响。具体处理方法如下示例：

单行线管制：如图1（a）所示，路段2-4是单行线且方向为由4到2，其边编号为1，路段1-2是双向行驶路段，包括边2和边3两条边，路段2-3是双向行驶的路段，包括边4和边5两条边。因此，当车辆在边2上时，仅边4是可达的，即边2的可达邻接边为4，同理，边5的可达邻接边仅为边3，边1的可达邻接边为边3和边4。

转向限制管制：图1（b）中边2上的车辆在节点2处禁止左转弯，则边2的可达邻接边仅为边4，边5的可达邻接边为边3和边6，边1的可达邻接边为边3和边4。

单双号通行管制：图1（c）中对于牌照尾号为单号的车辆允许在路段2-4上通行，则对于尾号为单号的车辆，边2的可达邻接边为边6和边4，边5的可达邻接边为边3和边6，边1的可达邻接边为边3和边4；对于尾号为双号的车辆，边1和边均6为非可达，边2的可达邻接边为边4，边5的可达邻接边为边3。由于单双号是随着日期改变的，因此对于可以提前制定两套方案，双号通行与单号通行的设定方法原理相同。