专利名称：一种可变信息板诱导区域动态划分方法
技术领域：
本发明属于现代交通控制与诱导技术领域，主要涉及一种在交通中用于出
行诱导的可变信息板诱导区域动态划分。
背景技术：
随着交通道路的发展以及交通运输工具的大量增加，交通状况也越来越 受到政府和人们的重视。特别是在城市交通中，道路网络更加复杂，交通车辆 数目更加庞大，由交通拥挤或交通突发事故造成大量经济损失和对人们的曰常 生活造成了巨大的负面影响。
在城市公路交通网络中，可变信息板(Variable Message Sign, VMS)得
到了越来越多的应用。它不仅可以对车辆进行诱导，而且技术相对简单，成本
相对低廉，已受到广泛关注，具有良好的应用前景。在国内，可变信息板还远
未有发挥出其应有的作用，当前一些可变信息板起到的作用仅仅是一种宣传标
语的作用，而另外的可变信息板基本上都是针对其下游道路近邻的几个固定交
叉口进行诱导，它所诱导的区域是一个静态区域，限制了可变信息板发挥更大
的作用。因此，研究可变信息板的动态区域诱导具有重大的现实意义。
国内对于利用可变信息板如何提高诱导区域交通能力的研究阶段还处于
很不成熟的阶段，国外的许多研究仅仅研究可变信息板应用在单条交通线上，
如高速公路，面向高速公路的车速侦测、报警，然后利用可变信息板发布诱导
信息，使得车速理想化，是一个线控模型，而不是针对交通网络。
发明内容
针对上述背景技术中提到的问题，本发明提供了一种在交通流时刻变化 的环境下求得整个区域的交通趋向于最优状况的可变信息板诱导区域动态划分方法。
本发明的目的是在交通流时刻变化的环境下求得整个区域的交通趋向于 最优的状况。根据可变信息板下游道路的交通状况生成对车辆进行诱导的信 息，通过可变信息板将信息向外发布，诱导出行者改变行车路线，改变每一个 交叉口的交通转向比例，将交通流引向较不拥挤的道路上，从而达到均衡交通 流分布、改善交通状况的目的。
本发明采用的技术方案如下 一种可变信息板诱导区域动态划分方法， 该方法包括如下步骤
a、 利用前向关联边存储结构建立路网数据结构，同时引入表示交叉口的动
态数组Node，表示道路的最大流量maxflux动态数组和表示交叉口的转向流量 的二维TurnFlux数组，建立扩展的前向关联边数据结构，maxflux动态数组 和TurnFlux数组可以确定由当前道路转向相邻其他道路的转向比例；
b、 获取交通实时信息、每块可变信息板相关信息以及交通管理者配置信息；
c、 修改路网数据结构，建立动态网络流模型；
d、 利用所建立的路网数据结构和网络流模型，针对每一块可变信息板，计 算该时段的诱导区域。
本发明的可变信息板诱导区域动态划分方法中步骤d的计算诱导区域的方 法步骤如下
步骤l:初始化，将路网图中所有道路都置为未被访问，并将子区域道路 列表置为空；从该可变信息板所背向的道路出发，将此条道路作为当前道路， 转步骤2执行；
步骤2:依次访问与当前道路相连的道路，若该相连的道路未被访问过， 而且从当前道路转向该条道路转向比例非负，以及该相连的道路上无可变信息板，则将该相连道路置为已访问，并将其加入道路列表，将该相连道路作为当 前道路，转步骤3;否则，终止这条相连道路的计算，选择与当前道路相连的 另一条道路，将其作为当前道路，转步骤3。
步骤3:继续执行步骤2直至图中所有道路都被访问或转向比例为负值， 或者直至所计算的所有比例之积小于交通管理者所设定的转向比例上限P值 为止，或者该道路上有可变信息显示板，则终止这条道路的计算；最后终止时，
当前可变信息板所负责的子区域中所有的道路就存储在道路列表中。
本发明的可变信息板诱导区域动态划分方法，步骤a中扩展的前向关联边 数据结构的建立过程如下读入路网中所有交叉口，读入所有道路对象，且每
个道路对象包括道路的权重，生成一个交叉口动态数组和一个表示道路的动态
数组；将交叉口动态数组以及道路的动态数组里的数据插入到前向关联边存储 结构中的PointedNode与Pointer、 Delays数组中。
本发明的可变信息板诱导区域动态划分方法，步骤c中修改路网数据结构 的过程如下根据每一块可变信息板的背向的道路id列表，将路网数据结构 中的这些道路的长度置为无穷大，流量置为无穷小；根据步骤b取得的实时数 据，和交通管理者所设置的需要更新可变信息板上的诱导信息的时间间隔"， 计算从上次信息更新以来到本次需更新的时间段内所流过的车辆比例。
本发明的可变信息板诱导区域动态划分方法，步骤c中建立动态网络流模 型的步骤如下
1. 时间间隔a未到，则计算每条道路转向相邻的下一条道路的交通流量， 增加到二维数组TurnFlux相应位置中。
2. 如果从上次刷新到此时已经大于《时，则执行d步骤，同时将TurnFlux 中的值非负的项置为O，否则继续执行步骤l。本发明具有如下优点
1) 本发明针对实际情况的交通环境，建立基于实际情况的路网模型，能够 提供合理、可实际操作的动态区域诱导。
2) 本发明能够根据交通管理者的需求，考虑交通实时变化特征，自动对诱 导区域进行动态地划分，使得可变信息板所起的诱导作用发挥得更好， 更有效率。
3) 本发明根据交通流的特性，通过改变交叉口的车辆转向比例，将交通流 引向较通畅的道路上。
图1是本发明实施例的路网示意图； 图2是本发明实施例的数据结构图； 图3是本发明实施例的处理流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步介绍 图1是一种多灾难点多庇护所的路网图，包含有设置在节点3和5处的可 变信息板。图中有向弧代表的为道路，其方向表示该道路上的车流方向，若此 道路不为单行道，则用两条方向相反的有向弧。每一个节点代表一个交叉口， 有向弧方向表示道路中车流的方向，有向弧中的权值有两个部分，分别表示该 条道路的最大流量以及其平均行驶时间。
图2是处理图1所示的路网图及该可变信息板和网络流模型的数据结构 图。Node表示交叉口集合，Pointer表示一个指针，指向另外一个交叉口，代 表由起点出发的第一条道路。PointedNocles表示一条有向弧所指向的终点，即交叉口， MaxFlux表示每条弧所表示的道路上的最大流量。TravleTime表示每 条弧所表示的道路上的平均时间。TurnFlux表示的是该弧是否可以转向以该弧 终点为起点的其他道路，负数表示不可以转向，非负数表示可以转向，其值代 表由该条道路转向对应道路的车辆数量。
一、建立路网数据结构
路网作为大型稀疏网络，具有交叉口转向限制的特点，针对这些特点，所 设计的路网数据结构要使得存储量尽可能小，正确表达交叉口转向限制以及每 条道路的最大流量以及长度。首先将道路的相关数据从外部，如xml文件或其 他数据源中读入内存。利用前向关联边存储结构，同时引入一个二维数组 TurnFlux。
前向关联边存储结构将每一条有向单行道视为一条有向弧，每一条双向道 路视为两条有向弧，每一条弧的方向表示该道路的车流方向。并且将由同一个 结点发出的所有弧存放在一起，同时引进了一个指针数组Pointer,该数组中 的每一个指针对应一个结点，记录由此结点发出的第一条弧在整个弧集中的起 始位置，该数组的长度值与所有交叉口的数量相等。此外，前向关联边存储结 构还用一个数组PointedNodes存储Pointer数组中的指针所指向的结点，数 组PointedNodes的长度与所有表示有向道路的弧的数量相等。若Pointer数 组的下标从1开始，则该下标恰好是每一条弧的起点，PointedNodes数组中存 储的是每一条弧的终点，两者结合起来正好完整地描述了每一条弧。
二维TurnFlux数组存储在Pointer数组的下标与PointedNodes数组元素 合在一起所描述的弧处，下一步允许的所有转向操作对应的车流量，车流量的 值如果为负，则不允许转向该条道路，若不为负，则说明可以转向该道路，其值表示在这段时间内转向该道路的车流量。其第一维的长度与数组
PointedNode数组的长度相同，第二维的长度等于该PointedNodes数组元素。 建立路网数据结构的步骤
1、 首先读入所有交叉口，包含交叉口ID的对象，再读入所有道路对象， 一个对象就表示一条有向弧，弧的起点与终点就用其所在的交叉口的ID表示， 若道路为双向，则分为两条方向相逆的有向弧，每个道路对象包括道路的权重。 生成一个交叉口动态数组和一个表示道路的数组。
2、 将交叉口动态数组以及道路的动态数组里的数据插入到PointedNode 与Pointer、 Delays数组中，从而建立扩展的前向关联边数据结构。
二、 获取交通实时信息、每块可变信息板相关信息以及交通管理者配置信
自
必o
将每条道路的交通实时信息以及可变信息板的相关信息，如位置、朝向、
所在的道路或交叉口 ID等信息从交通信息采集系统或者外部配置文件中读入 内存中。
确定每一块所在的道路的id号，即该可变信息板所背向的道路id号，如 果该可变信息板处于某交叉口，则其背向的道路id即为可以看到该可变信息 板的车辆的下游道路所组成的列表；若该可变信息板位于某道路上，则该道路 id即为该可变信息板所背向的道路id，同时确定其所在的背向道路的起始交 叉口设为属于改可变信息板的交叉口 id。
由交通管理者输入更新可变信息板上的诱导信息的时间间隔"以及转向比 例上限々。
三、 修改路网数据结构，建立动态网络流模型。根据每一块可变信息板的背向的道路id列表，将路网数据结构中的这些道 路的长度置为无穷大，流量置为无穷小。
根据步骤二取得的实时数据，和诱导信息的更新时间间隔《以及转向比例 上限々，计算从上次信息更新以来到本次需更新的时间段内所流过的车辆比例。
建立动态M络流模型的步骤
1. 时间间隔"未到，则计算每条路转向相邻的下一条路的交通流量，增加 到二维数组TurnFlux相应位置中。
2. 如果从上次刷新到此时已经大于《时，则执行本发明所述的计算诱导区 域算法，该算法具体见歩骤四。同时将TurnFlux中的值非负的项置为O。否则 继续执行歩骤l。
四、基于建立好的数据结构和路网模型，计算诱导区域。
利用所建立的路网数据结构和网络流模型，针对每一块可变信息板，计算 该时段的诱导区域。
该计算诱导区域的算法流程如下
歩骤l:初始化。将路网图中所有道路都置为未被访问，并将子区域道路 列表(roadList)置为空。转步骤2。
歩骤2:依次访问以与当前道路相连的道路，若该道路未被访问过，而且
从当前道路转向该条道路转向比例非负，则将该道路置为已访问，将其加入
roadList，并将该道路置为己访问；否则，终止这条道路的计算。转步骤3。
步骤3:继续执行直至图中所有道路都被访问或转向比例为负值，或者直 至所计算的所有比例之积小于所设定的"值为止，则终止这条道路的计算。最后算法终止时当前可变信息板所负责的子区域中所有的道路就存储在
roadList中。
图3是本发明基于网络流的动态诱导区域划分算法流程。具体如下
1、 获取交通实时信息与每块可变信息板相关信息。
2、 建立能表示实际路网的数据结构。
3、 修改路网数据结构，建立动态网络流模型。
4、 基于建立好的数据结构和路网模型，计算诱导区域。 本发明根据网络流模型，综合平衡考虑多种因素，如道路的转向限制，道
路的通行能力，在灾难点以及救援点的位置，并考虑道路网络中交通流随时间 而改变的特征，建立基于实际路网的道路模型，从交通信息采集系统中，如磁 频车辆检测器、波频车辆检测器或者视频车辆检测器，铺设在交通道路下的线 圈感应系统来采集交通信息，诸如某条道路上的驶入的交通流量以及驶出的交 通流量，还可以统计在某个时间段内的由一条道路转向另一条道路的车辆比 例，根据这些交通实时信息，利用所建立的道路模型以及网络流模型从而确定 可变信息板的动态诱导区域，增强可变信息板的诱导作用，减少交通网络中的 全体出行人员在道路网络中的总体出行时间，从而方便交通管理者对交通的诱 导与管理。
本发明根据每一块可变信息板所在的交叉口或者最近的交叉口以及其所朝 向的道路，这条道路是根据道路的首尾两个端点，即交叉口的顺序来确定其面 向，利用诱导区域动态划分算法来确定该块可变显示板的诱导区域。该诱导区 域是满足这样条件的道路集合在某时间段内，该区域的道路上是从该块可变
信息板所处的道路所行驶下来的车辆占整个经过该可变信息板所处的道路的车辆的比例不低于交通管理者所设定的区域。更新可变信息板上的显示内容的 时间间隔，即为调用动态区域划分算法的时间间隔，记为"，它可以由交通管 理人员给定，也可以是一个可以调节的变量。为此，区域中的每个交叉口都要 保存所连接的几条道路的转向比例，确定子区域算法就可以利用这些变量来确 定经过这条道路的车辆所占的比例大小。
权利要求
1、一种可变信息板诱导区域动态划分方法，其特征在于该方法包括如下步骤a、利用前向关联边存储结构建立路网数据结构，同时引入表示交叉口的动态数组Node，表示道路的最大流量maxflux动态数组和表示交叉口的转向流量的二维TurnFlux数组，建立扩展的前向关联边数据结构，maxflux动态数组和TurnFlux数组可以确定由当前道路转向相邻其他道路的转向比例；b、获取交通实时信息、每块可变信息板相关信息以及交通管理者配置信息；c、修改路网数据结构，建立动态网络流模型；d、利用所建立的路网数据结构和网络流模型，针对每一块可变信息板，计算该时段的诱导区域。
2、 如权利要求1所述的可变信息板诱导区域动态划分方法，其特征在于 步骤d中计算诱导区域的方法步骤如下步骤l:初始化，将路网图中所有道路都置为未被访问，并将子区域道路列 表置为空；从该可变信息板所背向的道路出发，将此条道路作为当前道路，转步骤2执行； '步骤2:依次访问与当前道路相连的道路，若该相连的道路未被访问过，而 且从当前道路转向该条道路转向比例非负，以及该相连的道路上无可变信息板， 则将该相连道路置为已访问，并将其加入道路列表，将该相连道路作为当前道 路，转步骤3;否则，终止这条相连道路的计算，选择与当前道路相连的另一条 道路，将其作为当前道路，转步骤3。步骤3:继续执行步骤2直至图中所有道路都被访问或转向比例为负值，或 者直至所计算的所有比例之积小于交通管理者所设定的转向比例上限"值为止，或者该道路上有可变信息显示板，则终止这条道路的计算；最后终止时，当前 可变信息板所负责的子区域中所有的道路就存储在道路列表中。
3、 如权利要求1所述的可变信息板诱导区域动态划分方法，其特征在于 步骤a中扩展的前向关联边数据结构的建立过程如下读入路网中所有交叉口，读入所有道路对象，且每个道路对象包括道路的权重，生成一个交叉口动态数组和一个表示道路的动态数组；将交叉口动态数组以及道路的动态数组里的数据插入到前向关联边存储结构中的PointedNode与Pointer、 Delays数组中。
4、 如权利要求1所述的可变信息板诱导区域动态划分方法，其特征在于 步骤C中修改路网数据结构的过程如下根据每一块可变信息板的背向的道路 id列表，将路网数据结构中的这些道路的长度置为无穷大，流量置为无穷小； 根据步骤b取得的实时数据，和交通管理者所设置的需要更新可变信息板上的 诱导信息的时间间隔《 ，计算从上次信息更新以来到本次需更新的时间段内所流 过的车辆比例。
5、 如权利要求1所述的可变信息板诱导区域动态划分方法，其特征在于 步骤C中建立动态网络流模型的步骤如下1. 时间间隔a未到，则计算每条道路转向相邻的下一条道路的交通流量，增 加到二维数组TurnFlux相应位置中。2. 如果从上次刷新到此时已经大于"时，则执行d步骤，同时将TurnFlux 中的值非负的项置为0，否则继续执行步骤l。
全文摘要
本发明属于现代交通控制与诱导技术领域，公开了一种可变信息板诱导区域动态划分方法，步骤如下a.利用前向关联边存储结构建立路网数据结构，同时引入表示交叉口的动态数组Node，表示道路的最大流量maxflux动态数组和表示交叉口的转向流量的二维TurnFlux数组，建立扩展的前向关联边数据结构；b.获取交通实时信息、每块可变信息板相关信息以及交通管理者配置信息；c.修改路网数据结构，建立动态网络流模型；d.利用所建立的路网数据结构和网络流模型，针对每一块可变信息板，计算该时段的诱导区域。本发明具有使整个区域的交通趋向于最优状况的优点。
文档编号G08G1/09GK101299300SQ200810062260
公开日2008年11月5日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者健 吴, 吴朝晖, 周少林, 尹建伟, 莹 李, 邓水光 申请人:浙江大学