Development of a n-path algorithm for providing travel information in general road network

For improving the effectiveness of travel information, some rational paths are needed to provide them to users driving in real road network. To meet it, k-shortest path algorithms have been used in general. Although the k-shortest path algorithm can provide several alternative paths, it has inherent limit of heavy overlapping among derived paths, which nay lead to incorrect travel information to the users. In case of considering the network consisting of several turn prohibitions popularly adopted in real world network, it makes difficult for the traditional network optimization technique to deal with. Banned and penalized turns are not described appropriately for in the standard node/link method of network definition with intersections represented by nodes only. Such problem could be solved by expansion technique adding extra links and nodes to the network for describing turn penalties, but this method could not apply to large networks as well as dynamic case due to its overwhelming additional works. This paper proposes a link-based shortest path algorithm for the travel information in real road network where exists turn prohibitions. It enables to provide efficient alternative paths under consideration of overlaps among paths. The algorithm builds each path based on the degree of overlapping between each path and stops building new path when the degree of overlapping ratio exceeds its criterion. Because proposed algorithm builds the shortest path based on the link-end cost instead or node cost and constructs path between origin and destination by link connection, the network expansion does not require. Thus it is possible to save the time or network modification and of computer running. Some numerical examples are used for test of the model proposed in the paper.

일반가로망에서 교통정보제공을 위한 n-path 알고리듬의 개발

교통정보에 의한 교통량분산 효과를 실질적으로 얻기 위해서는 좌회전금지, U-turn, P-turn과 같은 교차로내 회전제약이 존재하는 일반 가로망에서 적정수의 경로를 도출하여 제공해야 한다. 이를 위하여 k-path 알고리듬이 주로 이용되고 있으나 도출된 경로들간에 중복성이 문제가 되고 있다. 본 연구는 교차로내 회전제약들을 고려하면서 교통정보제공을 위한 n개의 최단경로탐색(n-path) 알고리듬을 개발하는 데 연구의 목적이 있다 여기서 n-path 알고리듬은 기존 k-path 알고리듬과는 차이가 있는데, k-path 알고리듬은 기종점간 통행비용을 기초로 첫 번째 최단경로외 2번째 최단경로, 3번째 최단경로,....식으로 k개의 최단경로를 찾는 데 비해, n-path 알고리듬은 각 경로간 일정수준 이상의 경로중첩(path overlap)이 발생하지 않도록 하면서 n개의 경로를 탐색하는 방법이다. 이를 위하여 첫 번째 탐색된 경로를 중심으로 통행비용과 경로중복수준을 판단하여 이후 경로들을 탐색하게 된다. 또한, 본 연구에서 제시하는 n-path 알고리듬은 기존 연구와는 달리 교차로상 회전제약을 반영하기 위하여 가로망을 확장할 필요가 없다는 장점이 있다. 개발된 알고리듬을 몇 개의 예제 네트워크에 적용하여 평가하였으며 평가결과 원하는 결과를 도출하고 있음을 확인할 수 있었다.