一种城市道路保洁车辆路径规划方法及装置

技术领域

本发明涉及道路保洁领域，特别涉及一种城市道路保洁车辆路径规划方法及装置。

背景技术

环卫车是用于城市市容整理、清洁的专用车辆。环卫车主要分为洒水车系列和垃圾车系列为主。清扫车是集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。是一种适合工厂、公路、公园、广场等路面全方位清扫工作的车型设备。这种全新的车型可一次完成地面清扫、马路道牙边清扫、马路道牙清洗及清扫后对地面的洒水等工作，适用于各种气候和不同干燥路面的清扫作业。

我国清扫车行业历经数十年的发展，产品从单一的纯扫式发展到多种型式，产品性能和产品质量迅速提高，特别是在改革开放以后，通过进口关键外购件使扫路车产品性能和可靠性大大提高。但如今我国扫路车的水平与国外发达国家相比，还存在一定的差距，特别是在产品的可靠性方面。为尽快提高我国扫路车的水平，缩小与先进国家扫路车水平的差距，满足我国环卫部门对路面清扫作业的要求，扫路车生产企业应选择一个合适的扫路车研究方向。随着社会的发展、进步，不再满足于单纯意义上的吸尘车，将从多功能、环保、经济等方面提出更多的要求，市场呼唤能满足各种需求的吸尘车对城市道路的环境质量进行提高，对环保车辆的道路配置进行优化。

然而现有的保洁车辆大多数都是按照固定路线行驶，在很多路段都是空跑状态，保洁效率不高，而且增加长此以往增加了车辆的损耗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能够减少保洁车辆空跑，保洁效率高的城市道路保洁车辆路径规划方法及装置。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种城市道路保洁车辆路径规划方法，包括：

获取分管保洁的区域内部所有路段的路段信息以及地理信息；其中所述路段信息包括机动车道和非机动车道，所述地理信息包括所有路段的路径和所有路段经纬度以及所有路段的长度；

根据所述路段信息和地理信息将所有路段划分为多个有向段；其中每个有向段的起点和终点都是节点；

获取保洁车辆在所有的有向段内实施保洁作业和未实施保洁作业时的耗时时间；

获取分管保洁区域内所有的有向段的保洁方式以及每种保洁方式对应的保洁次数；其中，所述保洁方式包括保洁或清扫作业、洒水或冲洗作业；

根据所述保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径；

根据所述规划路径确定所述配置车辆需要行驶的总里程，根据所述需要行驶的总里程与，工作辖区内规定的考虑各有向路段作业趟数的作业总里程确定所有规划路径的有效率；

根据所述所有规划路径有效率确定保洁车辆保洁的最优路径。

可选的，所述根据所述路段信息和地理信息将所有路段划分为多个有向段，进一步包括：

对分管保洁的辖区内部的机动车道和非机动车道进行标记，对机动车道和非机动车道之间未标记的中央分隔带和机非分隔带进行二次标记；

对机动车道和非机动车道的所有路段进行划分，将每一分段标记为有向路段；

对每一路段的长度进行测量，对每一有向路段的起始点和终点的经纬度进行测量后形成坐标；

根据所述坐标生成保洁辖区内有向路段的路径画像。

可选的，所述获取保洁车辆在所有的有向段内实施保洁作业和未实施保洁作业时的耗时时间，进一步包括：

记录保洁车辆在不进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间；

记录保洁车辆进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间。

可选的，所述根据所述保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径，进一步包括：

根据公式(1)确定保洁车辆的作业趟数

根据公式(2)确定保洁车辆的起始节点

根据公式3确定保洁车辆的终止节点

其中，i和j表示节点；c

可选的，所述根据所述规划路径确定所述配置车辆需要行驶的总里程，根据所述需要行驶的总里程与，工作辖区内规定的在考虑各有向路段作业趟数的情况下的作业总里程，确定所有规划路径的有效率，进一步包括：

将所述规划路径的所有长度叠加得到需要行驶的总里程L2；

根据公式(4)确定规划路径的有效率

其中，Ln表示规划路径的有效率；L

另一方面，本发明还提供一种城市道路保洁车辆路径规划装置，包括：

第一获取单元，用于获取分管保洁的区域内部所有路段的路段信息以及地理信息；其中所述路段信息包括机动车道和非机动车道，所述地理信息包括所有路段的路径和所有路段经纬度以及所有路段的长度；

划分单元，用于根据所述路段信息和地理信息将所有路段划分为多个有向段；其中每个有向段的起点和终点都是节点；

第二获取单元，用于获取保洁车辆在所有的有向段内实施保洁作业和未实施保洁作业时的耗时时间；

第三获取单元，用于获取分管保洁区域内所有的有向段的保洁方式以及每种保洁方式对应的保洁次数；其中，所述保洁方式包括保洁或清扫作业、洒水或冲洗作业；

规划单元，用于根据所述保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径；

第一确定单元，用于根据所述规划路径确定所述配置车辆需要行驶的总里程，根据所述需要行驶的总里程与，工作辖区内规定的考虑各有向路段作业趟数的作业总里程确定所有规划路径的有效率；

第二确定单元，用于根据所述所有规划路径有效率确定保洁车辆保洁的最优路径。

在上述城市道路保洁车辆路径规划装置中，可选的，所述划分单元包括：

标记模块，用于对分管保洁的辖区内部的机动车道和非机动车道进行标记，对机动车道和非机动车道之间未标记的中央分隔带和机非分隔带进行二次标记；

有向路段划分模块，用于对机动车道和非机动车道的所有路段进行划分，将每一分段标记为有向路段；

测量模块，用于对每一路段的长度进行测量，对每一有向路段的起始点和终点的经纬度进行测量后形成坐标；

生成模块，用于根据所述坐标生成保洁辖区内有向路段的路径画像。

在上述城市道路保洁车辆路径规划装置中，可选的，所述第二获取单元包括：

第一记录模块，用于记录保洁车辆在不进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间；

第二记录模块，用于记录保洁车辆进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间。

在上述城市道路保洁车辆路径规划装置中，可选的，所述规划单元包括：

作业趟数确定模块，用于根据公式(1)确定保洁车辆的作业趟数

起始节点确定模块，用于根据公式(2)确定保洁车辆的起始节点

终止节点确定模块，用于根据公式(3)确定保洁车辆的终止节点

其中，i和j表示节点；c

本发明相对于现有技术的有益效果是：该城市道路保洁车辆路径规划方法首先根据分管保洁的区域内部所有路段的路段信息以及地理信息将所有路段划分为多个有向路段，接着根据保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径，最后根据规划路径的有效率选择最优的一个路径，综合了保洁过程中的各种因素，大大的减小了车辆的空跑率，提高了保洁车辆的使用效率，同时也减少了保洁车辆的损耗，以精细化测算辖区内保洁机械化作业车辆成本，智能化分析范围内不同段路网机动车道及非机动车道保洁机械化作业的车辆最优配置及线路。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划方法的整体流程图；

图2-4是本发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划方法中一步骤的流程图；

图5是本发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划装置的结构图；

图6是本发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划装置中划分单元的结构图；

图7是本发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划装置中第二获取单元的结构图；

图8是本发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划装置中规划单元的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

参照图1，图1是发明实施例提供的一种道路保洁车辆路径规划方法的流程图，本实施例提供一种城市道路保洁车辆路径规划方法，包括：

S10：获取分管保洁的区域内部所有路段的路段信息以及地理信息；其中所述路段信息包括机动车道和非机动车道，所述地理信息包括所有路段的路径和所有路段经纬度以及所有路段的长度；

具体的，首先通过地图获取到分管保洁的区域内部所有路段的线路，并标出其中的机动车道和非机动车道，同时根据地图信息确定所有路段的路径以及各个路段起始点的经纬度，根据经纬度或者地图信息确定所有路段的长度。

S20：根据所述路段信息和地理信息将所有路段划分为多个有向段；其中每个有向段的起点和终点都是节点；

具体的，参照图2，该步骤具体包括：

S201：对分管保洁的辖区内部的机动车道和非机动车道进行标记，对机动车道和非机动车道之间未标记的中央分隔带和机非分隔带进行二次标记；

S202：对机动车道和非机动车道的所有路段进行划分，将每一分段标记为有向路段；

具体的，划分的方式有很多种，可以按照长度进行划分，例如以一定的距离为单位，一个单位或者多个单位则为一个有向路段；或者以路口来划分，两个路口之间的路段为一个有向路段；又或者随机划分，划分规则没有具体的要求，只需要将所有的路段划分为多个有向路段即可。

S203：对每一路段的长度进行测量，对每一有向路段的起始点和终点的经纬度进行测量后形成坐标；

S204：根据所述坐标生成保洁辖区内有向路段的路径画像。

S30：获取保洁车辆在所有的有向段内实施保洁作业和未实施保洁作业时的耗时时间；

具体的，参照图3，该步骤包括：

S301：记录保洁车辆在不进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间；

需要说明的是，该运行耗时时间指的是运行一趟所用的时间。

S302：记录保洁车辆进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间；

需要说明的是，该运行耗时时间指的是运行一趟所用的时间。

S40：获取分管保洁区域内所有的有向段的保洁方式以及每种保洁方式对应的保洁次数；其中，所述保洁方式包括保洁或清扫作业、洒水或冲洗作业。

需要说明的是，保洁次数即为保洁车辆所需要作业的趟数。

S50：根据所述保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径；

具体的，参照图4，该步骤包括：

S501：根据公式(1)确定保洁车辆的作业趟数

S502：根据公式(2)确定保洁车辆的起始节点

S503：根据公式(3)确定保洁车辆的终止节点

其中，i和j表示节点；c

另外需要说的是，为了保证流量守恒，利用公式(4)对上述确定过程进行约束

另外，对于不同的作业趟数，通过公式(5)来进行确定

其中，E

需要说明的是，

另外，对于上述x

另外，由于上述问题的本质是一个大型整数规划问题，同时也是一个NP-hard问题。这类问题往往难以求解，同时求解的精度不高，导致难以到达最优的运营效果。因此在本实施例中，将时间离散化为一个预先设定的时间颗粒度Δt的整数倍。从而在最优效果及运算成本中找到均衡，即令：

在不失通用性的前提下，令t

需要说明的是，公式(10)到(16)中的符号所表述的含义与公式(1)到(7)中符号所表述的含义相同。

通过上述的简化，这样能够在最优效果及运算成本中找到均衡。

S60：根据所述规划路径确定所述配置车辆需要行驶的总里程，根据所述需要行驶的总里程与，工作辖区内规定的考虑各有向路段作业趟数的作业总里程确定所有规划路径的有效率；

具体的，首先将所述规划路径的所有长度叠加得到需要行驶的总里程L2；接着根据公式(17)确定规划路径的有效率

其中，Ln表示规划路径的有效率；L

S70：根据所述所有规划路径有效率确定保洁车辆保洁的最优路径。

应当理解的是，当计算出所有规划路径的有效率之后，选择有效率最高的一条路径为当前车辆的作业路径，这样说明规划路径中需要绕行的非作业路段最少，能够大大的减少车辆的空跑率。

该城市道路保洁车辆路径规划方法首先根据分管保洁的区域内部所有路段的路段信息以及地理信息将所有路段划分为多个有向路段，接着根据保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径，最后根据规划路径的有效率选择最优的一个路径，综合了保洁过程中的各种因素，大大的减小了车辆的空跑率，提高了保洁车辆的使用效率，同时也减少了保洁车辆的损耗，以精细化测算辖区内保洁机械化作业车辆成本，智能化分析范围内不同段路网机动车道及非机动车道保洁机械化作业的车辆最优配置及线路。

在一些实施例中，参照图5，图5是本实施例提供的一种城市道路保洁车辆路径规划装置的结构图；在图5中，本实施例提供的城市道路保洁车辆路径规划装置包括：

第一获取单元100，用于获取分管保洁的区域内部所有路段的路段信息以及地理信息；其中所述路段信息包括机动车道和非机动车道，所述地理信息包括所有路段的路径和所有路段经纬度以及所有路段的长度；需要说明的是，由于具体的获取过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S10中已经详细阐述，故在此不再赘述。

划分单元200，用于根据所述路段信息和地理信息将所有路段划分为多个有向段；其中每个有向段的起点和终点都是节点；需要说明的是，由于具体的划分过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S20中已经详细阐述，故在此不再赘述。

第二获取单元300，用于获取保洁车辆在所有的有向段内实施保洁作业和未实施保洁作业时的耗时时间；需要说明的是，由于具体的获取过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S30中已经详细阐述，故在此不再赘述。

第三获取单元400，用于获取分管保洁区域内所有的有向段的保洁方式以及每种保洁方式对应的保洁次数；其中，所述保洁方式包括保洁或清扫作业、洒水或冲洗作业。需要说明的是，由于具体的获取过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S40中已经详细阐述，故在此不再赘述。

规划单元500，用于根据所述保洁次数、运行耗时时间对所有需要保洁的有向段配置保洁车辆并规划路径；需要说明的是，由于具体的规划过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S50中已经详细阐述，故在此不再赘述。

第一确定单元600，用于根据所述规划路径确定所述配置车辆需要行驶的总里程，根据所述需要行驶的总里程与，工作辖区内规定的考虑各有向路段作业趟数的作业总里程确定所有规划路径的有效率；需要说明的是，由于具体的确定过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S60中已经详细阐述，故在此不再赘述。

第二确定单元700，用于根据所述所有规划路径有效率确定保洁车辆保洁的最优路径。需要说明的是，由于具体的确定过程在上述城市道路保洁车辆路径规划方法的步骤S70中已经详细阐述，故在此不再赘述。

在一些实施例中，参照图6，划分单元200包括：

标记模块201，用于对分管保洁的辖区内部的机动车道和非机动车道进行标记，对机动车道和非机动车道之间未标记的中央分隔带和机非分隔带进行二次标记；

有向路段划分模块202，用于对机动车道和非机动车道的所有路段进行划分，将每一分段标记为有向路段；

测量模块203，用于对每一路段的长度进行测量，对每一有向路段的起始点和终点的经纬度进行测量后形成坐标；

生成模块204，用于根据所述坐标生成保洁辖区内有向路段的路径画像。

在一些实施例中，参照图7，所述第二获取单元300包括：

第一记录模块301，用于记录保洁车辆在不进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间；

第二记录模块302，用于记录保洁车辆进行保洁作业的情况下，通过各个有向路段的运行耗时时间。

在一些实施例中，参照图8，所述规划单元500包括：

作业趟数确定模块501，用于根据公式(1)确定保洁车辆的作业趟数

起始节点确定模块502，用于根据公式(2)确定保洁车辆的起始节点

终止节点确定模块503，用于根据公式(3)确定保洁车辆的终止节点

其中，i和j表示节点；c

另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种城市道路保洁车辆路径规划方法的部分或全部步骤。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。