[发明专利]基于时间的路径优化方法

权利要求书

1.一种基于时间的路径优化方法，其特征在于，包括：

将路网模型化为有向图，基于扩展的转换对数正态分布建立可靠路径模型；

根据所述的可靠路径模型，基于给定时间和可靠度，通过行程时间边界的收敛算法计算目的时间及对应的可靠路径；

所述的给定时间为出发时间，所述的目的时间为最早到达时间；所述的建立可靠路径模型，包括：以最早到达时间为目标函数，以流量守恒约束和二元变量约束为约束条件，建立可靠路径模型；

所述的可靠路径模型如下式(1)所示：

Min y_D＝y_O+γ_P+exp(Φ^-1(R_P)·σ_P+μ_P) (1)

其中Min y_D表示最早到达时间，y_O为给定的出发时间，R_P为可靠度，Φ^-1(·)表示累积概率密度函数Φ(·)的反函数，x_τf和x_fg是0-1变量，判断路段是否在路径上，x_τf＝1表示路段a_τf在路径P上，x_τf＝0表示路段a_τf不在路径P上；x_fg＝1表示路段a_fg在路径P上，x_fg＝0表示路段a_fg不在路径P上；N_G表示有向图的节点集，{τ,f,g}∈N_G，A_G表示有向弧集，{a_fg,a_τf}∈A_G，σ_P表示路径P额外行程时间的标准差，μ_P表示路径P额外行程时间的均值，γ_P表示路径P自由流行程时间，O和D分别表示路径的起点和终点；所述的根据所述的可靠路径模型，基于给定时间和可靠度，通过行程时间边界的收敛算法计算目的时间及对应的可靠路径，包括：不断迭代更新行程时间的上界值和下界值，当行程时间上界值和下界值之间的差值小于期望阈值时，对应的行程时间和路径为最小行程时间及对应的可靠路径，进而根据给定出发时间得到最早到达时间；

所述的不断迭代 更新行程时间的上界值和下界值，包括：

当额外行程时间M_P≤M₀时，将路径存放在路径集合中；当M_PM₀时，将路径存放到路径集中；从路径集中得到逐渐增加的序列的行程时间下界值T_KLB；在路径集中，行程时间最小的值是期望行程时间的上界值T_KUB；

其中，max(·)表示取最大值，V_min表示给定OD对之间任何路径的行程时间方差的最小值，Φ^-1(·)表示Φ(·)的反函数，Φ(·)表示正态分布累积概率密度函数；

所述的行程时间T_P的计算公式如下式(2)所示：

其中，R_P为可靠度，Φ^-1(·)表示累积概率密度函数Φ(·)的反函数，σ_P表示路径P额外行程时间的标准差，μ_P表示路径P额外行程时间的均值，γ_P表示路径P自由流行程时间；

所述的给定时间为到达时间，所述的目的时间为最晚出发时间；所述的建立可靠路径模型，包括：以最晚出发时间为目标函数，以流量守恒约束和二元变量约束为约束条件，建立可靠路径模型；

所述的可靠路径模型如下式(3)所示：

Max y_O＝y_D-γ_P-exp(Φ^-1(R_P)·σ_P+μ_P) (3)

其中，Max y_O表示最晚出发时间，y_D为给定到达时间，R_P为可靠度，Φ^-1(·)表示累积概率密度函数Φ(·)的反函数，σ_P表示路径P额外行程时间的标准差，μ_P表示路径P额外行程时间的均值，γ_P表示路径P自由流行程时间；x_τf和x_fg是二元变量，x_τf＝1表示路段a_τf在路径P上，x_τf＝0表示路段a_τf不在路径P上，x_fg＝1表示路段a_fg在路径P上，x_fg＝0表示路段a_fg不在路径P上，路段a_fg的尾节点是f，头节点是g；路段a_τf的尾节点是τ，头节点是f，O和D分别表示路径的起点和终点；所述的根据所述的可靠路径模型，基于给定时间和可靠度，通过行程时间边界的收敛算法计算目的时间及对应的可靠路径，包括：初始化出发时间，并迭代更新出发时间，每次迭代更新的出发时间，都重新计算行程时间最小值，以及对应的到达时间，如果计算的到达时间与所述给定的到达时间之间的差值小于第二设定阈值，所述的到达时间对应的出发时间为最晚的出发时间；

所述的每次迭代更新的出发时间，都重新计算行程时间最小值，包括：不断迭代更新行程时间的上界值和下界值，当行程时间上界值和下界值之间的差值小于第一设定阈值时，则对应的行程时间和路径为行程时间最小值和对应的可靠路径；

所述的不断迭代更新行程时间的上界值和下界值，包括：

当额外行程时间M_P≤M₀时，将路径存放在路径集合中；当M_PM₀时，将路径存放到路径集中；从路径集中得到逐渐增加的序列的行程时间下界值T_KLB；在路径集中，行程时间最小的值是期望行程时间的上界值T_KUB；

其中，max(·)表示取最大值，V_min表示给定OD对之间任何路径的行程时间方差的最小值，Φ^-1(·)表示Φ(·)的反函数，Φ(·)表示正态分布累积概率密度函数；

所述的行程时间T_P的计算公式如下式(4)所示：

其中，R_P为可靠度，Φ^-1(·)表示累积概率密度函数Φ(·)的反函数，σ_P表示路径P额外行程时间的标准差，μ_P表示路径P额外行程时间的均值，γ_P表示路径P自由流行程时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将路网模型化为有向图，包括：将路网模型化为有向图G(N_G,A_G,T_G)，其中，N_G表示节点集，A_G表示有向弧集，T_G表示离散化的时间，每个节点有一组前置节点和一组后续节点，每条路段有一个尾节点和一个头节点。