基于车站节点度的分层分区路径搜索路网简化方法

技术领域

本发明涉及铁路路径搜索技术领域，具体涉及一种基于车站节点度的分层分区路径搜索路网简化方法。

背景技术

铁路路径搜索是进行路网规划、运量分配及运输组织的基础，铁路路径搜索通常需要在全国找出车站间的多条径路，随着铁路网规模的扩大，铁路网络中所含车站节点数目日渐扩大，目前已超过8000个车站，而路径搜索算法与网络中的节点数目有关，目前常规经典算法有迪克斯特拉、Floyd扩展算法、Yen及A*等算法，算法时间复杂度为O(Kn

发明内容

本发明的目的是提供一种基于车站节点度的分层分区路径搜索路网简化方法，可以大幅度降低路网节点规模，提高计算效率，同时又不影响路径搜索结果，满足大规模铁路网路径求解需要。

本发明所采用的技术方案为：

基于车站节点度的分层分区路径搜索路网简化方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

将路网车站划分为高层节点车站和普通车站，通过高层节点车站进行网络分层分区，形成高层图和底层图；

由高层节点车站构成高层图，节点车站之间的关系形成边，边的权值通过未简化前的铁路网络相关边的权值叠加计算得出；

底层图则由普通车站构成，依据树形结构进行分区；在进行路径搜索时，只有高层节点车站参与算法的计算，普通车站则通过相邻的高层节点车站来导出路径。

高层节点车站的确定过程为：

在铁路网络中，车站节点度表示与其相连的其他车站之间区间的总数，记为k(v

循环删除网络中车站节点度k(v

所述方法具体包括以下步骤：

步骤一：构建铁路网有向拓扑图G＝(V,E,R)；

其中：V＝{v

记连接关系r

步骤二：对于铁路拓扑网络G＝(V,E,R)，循环删除车站节点重要度为1的车站及其连接区间，直至网络中不再存在节点度为1的车站，得到简化后的网络子图G

步骤三：提取网络子图G

步骤四：调用路径搜索算法计算车站v

步骤四中，若两普通车站在同一树形结构内，则直接采用路径搜索算法即可求出，若在不同树形内，分下述四种情况：

如果v

如果

如果v

如果

本发明具有以下优点：

本发明通过车站节点重要度来抽象出高层节点车站进行网络分层分区，形成高层图和底层图。由高层节点车站构成高层图，参与路径搜索计算；底层图不直接参与路径搜索计算，而是通过邻接的高层节点车站来导出路径，底层图依据树形结构进行分区，同一分区内的车站只在该树形结构中寻找路径，不同分区的车站以邻接的高层节点车站参与路径搜索。该方法能够大幅度简化铁路路网节点，又不影响路径搜索精度，从而提高路网规划、路径查询的效率和科学性。

附图说明

图1是铁路网拓扑图。

图2是简化后的网络子图(G

图3是简化后的高层网络简化子图(G

图4是基于车站节点度的分层分区路网拓扑关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种基于车站节点度的分层分区路径搜索路网简化方法，将路网车站划分为高层节点车站和普通车站，通过高层节点车站进行网络分层分区，形成高层图和底层图。由高层节点车站构成高层图，节点车站之间的关系形成边，边的权值可以通过未简化前的铁路网络相关边的权值叠加计算得出；底层图则由普通车站构成，依据树形结构进行分区。在进行路径搜索时，只有高层节点车站参与算法的计算，普通车站则通过相邻的高层节点车站来导出路径。

节点度是一个非常基本的网络统计特征，在复杂网络中表示了一个节点和其相连的其他节点之间边的总数，考量了节点的网络连通水平及便捷性。铁路网络中，车站节点度表示与其相连的其他车站之间区间的总数，记为k(v

循环删除网络中车站节点度k(v

本发明的具体步骤如下：

第一步：

构建铁路网有向拓扑图G＝(V,E,R)：V＝{v

记连接关系r

第二步：

对于铁路拓扑网络G＝(V,E,R)，循环删除车站节点重要度为1的车站及其连接区间，直至网络中不再存在节点度为1的车站，得到简化后的网络子图G

第三步：

提取网络子图G

第四步：

调用路径搜索算法计算车站v

如果v

如果

如果v

如果

以下为本发明的具体实施例：

图1为包含20个车站的铁路网拓扑图G＝(V,E,R)，其中：

车站集V＝{1,2,3,...,20}；

区间集合E＝{e

线路集合L＝{l

连接关系集合R＝{r

车站1、2、4、6、10、20车站节点度为1，进行第一轮删除；第二轮继续循环删除节点度为1的车站3、16、5，此时该拓扑图中不再存在节点度为1的车站，得到简化后的网络子图G

提取G

可以看出，简化后的高层路网只包含7个车站(车站8、9、11、12、13、15、17)，根据简化结果，进行铁路网多路径搜索时，如分区1内的车站1～车站7之间的路径都在一个树形结构内，形成一个局部小网络分区，同一分区车站之间可以直接调用路径搜索算法；分区1和分区3普通车站之间的径路则可以通过邻接高层节点车站9、15来进行导出。因此，简化的路网相对于原始20个车站的路网规模，规模缩小了65％，极大简化了网络规模，效果十分明显。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。