K-th Path Search Algorithms with the Link Label Correcting

링크표지갱신 다수경로탐색 알고리즘

  • 이미영 (위스콘신대학교 토목환경공학부) ;
  • 백남철 (한국건설기술연구원 첨단도로시스템연구센터) ;
  • 최대순 (한국건설기술연구원 첨단도로시스템연구센터) ;
  • 신성일 (서울시정개발연구원 도시교통연구부)
  • Published : 2004.04.30

Abstract

Given a path represented by a sequence of link numbers in a graph, the vine is differentiated from the loop in a sense that any link number can be visited in the path no more than once, while more than once in the loop. The vine provides a proper idea on complicated travel patterns such as U-turn and P-turn witnessed near intersections in urban transportation networks. Application of the link label method(LLM) to the shortest Path algorithms(SPA) enables to take into account these vine travel features. This study aims at expanding the LLM to a K-th path search algorithm (KPSA), which adopts the node-based-label correcting method to find a group of K number of paths. The paths including the vine type of travels are conceptualized as drivers reasonable route choice behaviors(RRCB) based on non-repetition of the same link in the paths, and the link-label-based MPSA is proposed on the basis of the RRCB. The small-scaled network test shows that the algorithm sequence works correctly producing multiple paths satisfying the RRCB. The large-scaled network study detects the solution degeneration (SD) problem in case the number of paths (K) is not sufficient enough, and the (K-1) dimension algorithm is developed to prevent the SD from the 1st path of each link, so that it may be applied as reasonable alternative route information tool, an important requirement of which is if it can generate small number of distinct alternative paths.

최적경로 알고리즘에서 링크표지를 활용하면 도시가로망 상에 나타나는 유턴이나 피턴과 같은 주행했던 교차로를 다시 주행하는 통행에 대한 설명이 가능하다. 본 연구에서는 링크표지기법을 표지갱신기반 다수경로탐색알고리즘으로 확대하는 것이 목적이다. 이를 위해 도시가로망에서 발생하는 운전자의 합리적 통행행태를 링크기반으로 개념화하고, 이들 행태가 반영되도록 링크표지갱신 다경로 알고리즘을 제안하였다. 소규모 네트워크 테스트를 통하여 알고리즘의 수행과정과 결과의 적정성을 확인하였다. 대규모 네트워크 컴퓨터 수행을 통해 해의 퇴화현상을 파악하고 소수의 대안경로 정보제공에 활용 가능한 (K-1)차원 알고리즘을 제안하였다. 결론적으로 제안된 다수경로 알고리즘으로 링크표지기법이 제공하는 합리적 통행행태의 고려가 다수의 경로에도 가능해졌을 뿐만 아니라, 효율적인 대안경로 제공의 활용단계를 위해 한단계 전진되었다.

Keywords

References

  1. 김현명 . 임용택(1999),'유전 알고리듬을 이용한 전역탐색 최단경로 알고리듬개발' 대한교통학회지, 제17권 제2호, 대한교통학회. pp.163-178
  2. 노정현 . 남궁성(1995), '도시가로망에 적합한 최단경로탐색기법의 개발', 국토계획, 제30권 제5호, 대한국토도시계획학회, pp.153-168
  3. 이미영 . 유기윤 . 김정현 . 신성일(2003), '덩굴망 통행 패턴을 고려한 One-To-One 다경로알고리즘', 대한교통학회지, 제21권 제6호, 대한교통학회, pp.89-99
  4. 이승환 . 최기주 . 김원길(1996),'도시부 ATIS 효율적 적용을 위한 탐색영역기법 및 양방향 링크탐색 알고리즘의 구현', 대한교통학회지, 제14권 제 3호, pp.45-59
  5. 임강원 . 임용택(2003), 교통망분석론, 서울대학교출판부
  6. 장인성(2000), '서비스시간 제약이 존재하는 도시부 복합교통망을 위한 링크기반의 최단경로탐색 알고리즘', 대한교통학회지, 제18권 제6호, 대한교통학회, pp.111-121
  7. Azevedo J. A., Costa M. E. O. S., Madeira J. J. E. R. S., and Martins E. Q. V.(1993), An Algorithm from the Ranking of Shortest Paths, European Journal of Operational Research, Vol.69, pp.97-106 https://doi.org/10.1016/0377-2217(93)90095-5
  8. Bellman R.(1957), Dynamic Programming, Princeton University Press, Princeton, New Jersey
  9. Bellman R. and Kalaba R.(1968), On Kth Best Policies. J. SIAM 8, pp.582-588
  10. Dijkstra E. W.(1959) A Note of Two Problems in Connected with Graphs. Numerical Mathematics. I, pp.269-271
  11. Kirby R. F. and Potts R. B.(1969) The Minimum Route Problem for Networks with Turn Penalties and Prohibitions. Transportation Research 3, pp.397-408 https://doi.org/10.1016/S0041-1647(69)80022-5
  12. Martins E. Q. V.(1984) An Algorithm for Ranking Paths that May Contain Cycles, European Journal of Operational Research, Vol.18, pp.123-130 https://doi.org/10.1016/0377-2217(84)90269-8
  13. Moore E. F.(1957) The Shortest Path through A Maze. Proc. Int. Conf. on the Theory of Switching. Harvard Univ., Cambridge, MA.
  14. Pollack M.(1961) The Kth Best Route Through A Network, Operations Research, Vol.9, pp.578-580 https://doi.org/10.1287/opre.9.4.578
  15. Potts R. B. and Oliver R. M.(1972) Flows in Transportation Networks. Academic Press
  16. Shier R. D.(1979) On Algorithms from Finding the k Shortest Paths in a Network. Networks, Vol.9, pp.195-214 https://doi.org/10.1002/net.3230090303
  17. Yen J. Y.(1971) Finding the K shortest Loopless Paths in a Network, Management Science, Vol.17, pp.711-715