CN114166233A - 一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法，以设定的周期从交通管理信息系统获取诱导屏上所显示道路的交通状态，并通过最优诱导路径算法，计算当前情报板设置点作为起点到各端点的最优路径；在外场诱导屏上，将道路交通状态和最优路径信息分别以周期交替显示，以灯带颜色显示交通饱和度大小，以最优路径上的道路灯带和道路旁箭头同步亮起显示当前点到诱导屏上道路主要终端的最优路径方向。本发明的方法可以使驾驶员更直接获取诱导路径信息，提升交通诱导成效，提高交通效率。

Description

一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法
技术领域
本发明属于道路导航技术领域。
背景技术
交通诱导对均衡道路网交通流量、缓解交通拥堵具有重要作用，交通诱导屏是重要手段之一。目前，交通诱导屏显示前方主要路网布局并通过红、黄、绿三状态提醒驾驶员道路的拥堵程度，但驾驶员并不能直观获取其当前所在位置与目的地之间的最短路径信息，只能根据经验调整行驶路径。
发明内容
本发明目的：鉴于目前交通诱导屏路况信息显示有限无法向驾驶员传达动态最优路径的问题，本发明提出了一种实时分析道路交通、计算动态最优诱导路径，并通过交通诱导屏动态显示出来的方法，以帮助驾驶员获取关于最优行驶路径的信息，从而提高道路交通整体运行效率。
技术方案：本发明提供了一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法，包括最优诱导路径计算方法和外场诱导屏上显示最优诱导路径的方法，其中最优诱导路径计算方法用于计算以当前情报板设置点作为起点到各端点的最优路径；外场诱导屏上显示最优诱导路径的方法用于显示道路交通饱和度与当前诱导屏设置点到情报板所显示道路网终端的最优路径。
进一步的，以设定的周期从交通管理信息系统获取诱导屏上所显示道路的平均行驶时间，对每一个诱导终点，通过以下算法计算最优诱导路径：
使用有向网络G(V,E)中表示诱导屏所显示的城市道路网，V、E分别为G的点集合和弧集合，点集合的元素为诱导屏上道路网节点vi,vi∈V，弧集合中元素为诱导屏上道路网路段，弧对应的权值表示道路阻抗，为正值，用v1表示诱导屏所在位置对应的节点，vs表示诱导屏上的道路诱导终点，P＝(v1,v2,…,vm,…,vi)表示一条从起点出发的路径，其中：(vm,vm+1)，为道路路段，m＝1,…,i-1，如果路径中所经过的点是各不相同的道路节点，则该路径为一条诱导路径；
定义tij为弧段(vi,vj)的道路阻抗，vj∈V，pi、pj分别表示从起点出发到道路节点vi、vj的阻抗量；
设计迭代计算：令P为迭代路径，在迭代过程中，始终保持P为一条从起点v1出发的诱导路径，并且满足：pi≤tij+pj’，
Figure BDA0003383027540000021
vj’∈V；pi＝tij+pj，
Figure BDA0003383027540000022
迭代步骤如下：
步骤1：初始化P,p，P＝(v1)，pj＝0，表示V中所有的点的阻抗量的初始值为0；
步骤2：令路径P＝(v1,v2,…,vk)中最后一个节点为当前节点vi，对所有以vi为起始节点的弧检查tij+pj的最小值，若
Figure BDA0003383027540000023
转至步骤3，否则转至步骤4。
步骤3：将当前vi点的pi更新为
Figure BDA0003383027540000024
并将当前路径去掉最后一个节点，即用(v1,v2,…,vk-1)代替P，并转步骤2；
步骤4：将节点
Figure BDA0003383027540000025
加入P延长路径，即用(v1,v2,…,vk+1)代替P；当vk+1为所求终点vs时，算法结束，最优路径求得，否则，转至步骤2。
进一步的，道路交通状态和最优路径信息分别以周期交替显示；道路交通状态以道路灯带的红黄绿三色显示；最优路径信息则通过最优路径上的道路灯带和道路旁箭头同步亮起显示当前点到诱导屏上道路主要终端的最优路径方向。
有益效果
(1)成本方面：对现有的交通诱导屏增加了诱导方向箭头，生产成本不会增加太大。
(2)成效方面：这种诱导屏增加了最优路径的显示，方便驾驶员获取最优行驶路径信息，增强诱导效果，均衡道路网的交通流量，降低道路拥堵。
附图说明
图1为在诱导屏上显示动态最优路径的方法图示；
图2为诱导屏所示道路网网络模型图；
图3为诱导屏上带编号的灯带和诱导方向箭头布局图。
具体实施方式
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
本实施例提供了一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法，如图1所示，包括诱导路径计算方法和外场诱导屏上显示最优诱导路径的方法。其中诱导路径计算方法用于计算当前情报板设置点作为起点到各端点的最优路径；外场诱导屏上显示最优诱导路径的方法用于显示道路交通饱和度与当前情报板设置点到情报板所显示道路网终端的最优路径。
诱导路径计算方法包括：以设定的周期从交通管理信息系统获取诱导屏上所显示道路的平均行驶时间，并通过以下算法计算最优路径：
使用有向网络G(V,E)中表示诱导屏所显示的城市道路网，V、E分别为G的点集合和弧集合，点集合的元素为诱导屏上道路网节点(vi,vj∈V)，弧集合中元素为诱导屏上道路网路段，弧对应的权表示道路阻抗，为正值。用v1表示诱导屏所在位置对应的节点，vs表示诱导屏上的道路诱导终点，P＝(v1,v2,…,vi)表示一条从起点出发的路径，其中：(vm,vm+1)(m＝1,…,i-1)均为道路路段。如果路径中所经过的点是各不相同的道路节点，则该路径为一条诱导路径。
定义tij为弧段(vi,vj)的道路阻抗，vj∈V，pi、pj分别表示从起点出发到道路节点vi、vj的阻抗量；
设计迭代计算：令P为迭代路径，在迭代过程中，始终保持P为一条从起点v1出发的诱导路径，并且满足：pi≤tij+pj’，
Figure BDA0003383027540000031
vj’∈V；pi＝tij+pj，
Figure BDA0003383027540000032
迭代步骤如下：
步骤1：初始化P,p，P＝(v1)，pj＝0，表示V中所有的点的阻抗量的初始值为0；
步骤2：令路径P＝(v1,v2,…,vk)中最后一个节点为当前节点vi，对所有以vi为起始节点的弧检查tij+pj的最小值，若
Figure BDA0003383027540000033
转至步骤3，否则转至步骤4。
步骤3：将当前vi点的pi更新为
Figure BDA0003383027540000034
并将当前路径去掉最后一个节点，即用(v1,v2,…,vk-1)代替P，并转步骤2；
步骤4：将节点
Figure BDA0003383027540000035
加入P延长路径，即用(v1,v2,…,vk+1)代替P；当vk+1为所求终点vs时，算法结束，最优路径求得，否则，转至步骤2。
在诱导屏上显示最优诱导路径的方法为：
道路交通状态和最优路径信息分别以1s周期交替显示；
道路交通状态显示是以灯带颜色显示交通饱和度大小，交通饱和度为交通流量与通行能力的比值。当交通饱和度不大于0.3时，灯带显示为绿色；当饱和度介于0.3与0.8时，灯带显示为黄色；当饱和度超过0.8时，灯带显示为红色。最优路径信息是通过最优路径上的道路灯带和道路旁箭头同步亮起显示当前点到诱导屏上道路主要终端的最优路径方向。
进一步的，假设诱导屏显示路网的基本信息和实时交通状态如表1所示，如图2为对应的网络模型，①～⑩为节点编号，弧段上数值为道路行驶时间。图3为对应的显示最优路径的诱导屏，1～13为灯带编号，(1)～(19)为诱导方向箭头。
表1
Figure BDA0003383027540000041
当所有道路均为正常通行状态时，根据最优诱导路径算法进行迭代求最优路径可得(①节点为起点)：从起点到⑧号点的最优诱导路径为：①-⑤-④-⑧；从起点到⑨号点的最优诱导路径为：①-⑤-⑨；从起点到⑩号点的最优诱导路径为：①-③-⑥-⑦-⑩。在显示交通状态时，因所有路段的饱和度均为0.3～0.8，诱导屏上所有灯带1～13显示为黄色；在显示最优诱导路径时，编号为(1)、(5)、(10)、(11)、(17)、(18)、(19)的诱导方向箭头显示为绿色，相应的1、4、6、7、11、12、13灯带保持黄色同时亮起。
当有路段发生事故完全阻塞时，如图2中节点①至节点⑤之间路段发生事故完全阻塞，则可将节点①至节点⑤的道路行驶时长设置为10000s，重新计算最优诱导路径。从起点到⑧号点的最优诱导路径为：①-②-④-⑧。从起点到⑨号点的最优诱导路径为：①-③-⑥-⑤-⑨；从起点到⑩号点的最优诱导路径为：①-③-⑥-⑦-⑩。在显示交通状态时，编号为7的灯带显示为红色，其他灯带显示为黄色；在显示最优诱导路径时，编号为(1)、(2)、(7)、(10)、(14)、(16)、(17)、(18)、(19)的诱导方向箭头显示为绿色，相应的1、2、5、6、9、10、11、12、13灯带保持黄色同时亮起。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法，其特征在于：包括最优诱导路径计算方法和外场诱导屏上显示最优诱导路径的方法，其中最优诱导路径计算方法用于计算以当前情报板设置点作为起点到各端点的最优路径；外场诱导屏上显示最优诱导路径的方法用于显示道路交通饱和度与当前诱导屏设置点到情报板所显示道路网终端的最优路径。
2.根据权利要求1所述的一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法，其特征在于：以设定的周期从交通管理信息系统获取诱导屏上所显示道路的平均行驶时间，对每一个诱导终点，通过以下算法计算最优诱导路径：
使用有向网络G(V,E)中表示诱导屏所显示的城市道路网，V、E分别为G的点集合和弧集合，点集合的元素为诱导屏上道路网节点vi,vi∈V，弧集合中元素为诱导屏上道路网路段，弧对应的权值表示道路阻抗，为正值，用v1表示诱导屏所在位置对应的节点，vs表示诱导屏上的道路诱导终点，P＝(v1,v2,…,vm,…,vi)表示一条从起点出发的路径，其中：(vm,vm+1)，为道路路段，m＝1,…,i-1，如果路径中所经过的点是各不相同的道路节点，则该路径为一条诱导路径；
定义tij为弧段(vi,vj)的道路阻抗，vj∈V，pi、pj分别表示从起点出发到道路节点vi、vj的阻抗量；
设计迭代计算：令P为迭代路径，在迭代过程中，始终保持P为一条从起点v1出发的诱导路径，并且满足：
Figure FDA0003383027530000011
Figure FDA0003383027530000012
迭代步骤如下：
步骤1：初始化P,p，P＝(v1)，pj＝0，表示V中所有的点的阻抗量的初始值为0；
步骤2：令路径P＝(v1,v2,…,vk)中最后一个节点为当前节点vi，对所有以vi为起始节点的弧检查tij+pj的最小值，若
Figure FDA0003383027530000013
转至步骤3，否则转至步骤4。
步骤3：将当前vi点的pi更新为
Figure FDA0003383027530000014
并将当前路径去掉最后一个节点，即用(v1,v2,…,vk-1)代替P，并转步骤2；
步骤4：将节点
Figure FDA0003383027530000021
加入P延长路径，即用(v1,v2,…,vk+1)代替P；当vk+1为所求终点vs时，算法结束，求得最优路径；否则，转至步骤2。
3.根据权利要求1所述的一种在诱导屏上显示动态最优路径的方法，其特征在于，道路交通状态和最优路径信息分别以周期交替显示；道路交通状态以道路灯带的红黄绿三色显示；最优路径信息则通过最优路径上的道路灯带和道路旁箭头同步亮起显示当前点到诱导屏上道路主要终端的最优路径方向。
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