CN106781490A - 城市道路交通运行分析评价系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种城市道路交通运行分析评价系统,包括数据采集与预处理模块、数据融合与处理模块以及交通信息分析与评价模块,其中,数据采集与预处理模块设有浮动车路况采集单元和固定型视频检测器单元,以获取浮动车实时交通信息和视频检测器交通信息,数据融合与处理模块以获取到的浮动车实时交通信息、视频检测器交通信息为基础数据,结合地理信息系统基础信息,利用数学模型进行融合与处理计算,生成综合交通信息数据,并将计算结果存储到交通信息数据库,以提供给数据融合与处理模块,交通信息分析与评价模块用于对交通信息数据库中的数据进行分析评价,实现对城市道路交通运行以及拥堵情况分析,方便市民提前规划出行路线,提高出行便利。
Description
技术领域
本发明涉及交通运行分析技术领域,特别是指一种城市道路交通运行分析评价系统。
背景技术
随着城市的发展,汽车保有量的增长速度远远超过了道路长度和道路面积的增长速度,致使汽车交通需求,特别是小汽车交通需求,与市区路网总容量之间的缺口日益扩大。城市交通拥堵已经逐步成为北京、上海、广州等大城市交通问题的主要表现,给人们的工作与生活造成较大影响。
城市的智能交通管理,必须能够提供综合的统计分析和初级辅助决策能力,但目前一方面各种动态信息分离采集,开放性差,无法共享与融合,另一方面也缺乏对动态交通信息进行融合、统计和分析的手段和模型,因此无法为城市管理部门等提供实时的城市各主要道路的交通流量、车速、交通密度、事故发生情况等可视化、可量化的辅助决策信息,当然也就不可能为公众提供这些信息。为有效提高广州城市交通的管理和组织水平,急需通过信息技术手段掌握城市道路运行状态,对重要的道路交通基础数据进行分析,为城市交通组织提供全面的决策支持。
因此,有必要设计一种新的城市道路交通运行分析评价系统,以解决上述技术问题。
发明内容
针对背景技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种城市道路交通运行分析评价系统,可以方便市民及时掌握了解城市交通情况,提前规划出行路线,提高出行便利。
本发明的技术方案是这样实现的:一种城市道路交通运行分析系统,包括数据采集与预处理模块、数据融合与处理模块以及交通信息分析与评价模块,其中,所述数据采集与预处理模块设有浮动车路况采集单元和视频检测系统单元,以获取浮动车实时交通信息和视频检测器交通信息,所述数据融合与处理模块以获取到的浮动车实时交通信息、视频检测器交通信息为基础数据,结合地理信息系统基础信息,利用数学模型进行融合与处理计算,生成综合交通信息数据,并将计算结果存储到交通信息数据库,以提供给数据融合与处理模块,所述交通信息分析与评价模块用于对交通信息数据库中的数据进行分析评价,实现对城市道路交通运行以及拥堵情况分析,所述交通信息分析与评价模块设有城市道路交通运行分析单元、城市道路交通运行评价单元和城市道路交通运行信息发布单元。
在上述技术方案中,所述基础数据的收集是连续性而非断性。
在上述技术方案中,所述基础数据包括浮动车路况采集单元采集的车辆速度和固定型视频检测器采集到的交通流量、断面车速和时间占有率。
在上述技术方案中,所述浮动车数据来源出租车、公交车的GPS数据,通过数据融合与处理模块对数据进行融合,计算出每一个路段的平均通行速度。
在上述技术方案中,所述城市道路交通运行信息发布单元用于通过网络向市民客户端提供城市实时道路交通的运行状态信息,以便市民在出行前做好线路规划,为市民的出行提供便利。
在上述技术方案中,所述交通信息分析与评价模块用于分析评价路段指标和道路指标以及路网指标。
在上述技术方案中,所述路段指标包括路段交通量、路段平均行驶速度、路段单位里程平均延误、路段饱和度和车公里数。
在上述技术方案中,所述道路指标包括道路平均速度、拥堵范围、拥堵路段比例和拥堵强度。
在上述技术方案中,所述路网指标包括加权平均速度、道路网拥堵里程比例和道路交通运行指数。
在上述技术方案中,所述道路交通运行指数采用0-10的评分制,把拥堵时空范围比例换算为道路交通运行指数,用于向公众发布。
本发明城市道路交通运行分析评价系统,包括数据采集与预处理模块、数据融合与处理模块以及交通信息分析与评价模块,通过数据采集与预处理模块设有浮动车路况采集单元和固定型视频检测器单元,以获取浮动车实时交通信息和视频检测器交通信息,数据融合与处理模块以获取到的浮动车实时交通信息、视频检测器交通信息为基础数据,结合地理信息系统基础信息,利用数学模型进行融合与处理计算,生成综合交通信息数据,并将计算结果存储到交通信息数据库,以提供给数据融合与处理模块,交通信息分析与评价模块用于对交通信息数据库中的数据进行分析评价,实现对城市道路交通运行以及拥堵情况分析,方便市民提前规划出行路线,提高出行便利。
附图说明
图1为本发明城市道路交通运行分析评价系统框架示意图。
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作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。
如图1所示,本发明所述的一种城市道路交通运行分析评价系统,包括数据采集与预处理模块1、数据融合与处理模块2以及交通信息分析与评价模块3。
其中,数据采集与预处理模块1设有浮动车路况采集单元11和视频检测系统单元12,以获取浮动车实时交通信息和视频检测器交通信息;数据融合与处理模块2以获取到的浮动车实时交通信息、视频检测器交通信息为基础数据,结合地理信息系统基础信息,利用数学模型进行融合与处理计算,生成综合交通信息数据,并将计算结果存储到交通信息数据库,以提供给数据融合与处理模块;这里的基础数据的收集是连续性而非断性,确保数据连续性是对道路交通运行评价的持续性要求。这里的基础数据包括浮动车路况采集单元采集的车辆速度和固定型视频检测器采集到的交通流量、断面车速和时间占有率。浮动车数据来源出租车、公交车的GPS数据,通过数据融合与处理模块2对数据进行融合,计算出每一个路段的平均通行速度。
而交通信息分析与评价模块3用于对交通信息数据库中的数据进行分析评价,实现对城市道路交通运行以及拥堵情况分析,交通信息分析与评价模块3设有城市道路交通运行分析单元31、城市道路交通运行评价单元32和城市道路交通运行信息发布单元33。这里的城市道路交通运行信息发布单元33用于通过互联网、手机等多渠道向市民提供城市实时道路交通的运行状态信息,以便市民在出行前做好线路规划,为市民的出行提供便利。
具体的,交通信息分析与评价模块3用于分析评价路段指标和道路指标以及路网指标,路段指标包括路段交通量、路段平均行驶速度、路段单位里程平均延误、路段饱和度和车公里数;道路指标包括道路平均速度、拥堵范围、拥堵路段比例和拥堵强度;路网指标包括加权平均速度、道路网拥堵里程比例和道路交通运行指数,每个指标的意义和计算方式如下:
1、路段指标
(1)路段交通量(单位:pcu/h)
指标定义:在单位时间段内通过道路某断面的车辆数量,在这里所有车辆均应转换为当量小客车数。各种车型当量小客车换算系数如下表1所示。断面交通量会随着时间的变化而变动。
表1各种车型当量小客车换算系数
计算算法:
计算公式中:t为计时时间段(s),取5分钟;q为该时间段内通过断面的当量小客车数。
(2)指标名称:路段平均行程速度(单位:m/s)
指标定义:统计时间间隔内通过路段所有车辆运行总距离与运行总时间的比值,计算算法如下:。
计算公式中:是路段Si的长度;是通过路段Si的交通量;是车辆i通过路段Si的行程时间。
(3)指标名称:路段单位里程平均延误(单位:分钟/公里)
指标定义:单位车辆通过道路路段的实际行驶时间与车辆在理想条件下通过路段所需时间(标准运行时间)之差,计算算法如下:
计算公式中:t1j第j辆车通过该路段的实际运行时间;t2j第j辆车通过该路段的标准运行时间;Vj为车辆行驶速度;Vf为车辆的畅行速度,不能高于城市道路的最高限速值;m为研究路段内行驶的车辆数;L为路段长度。
(4)指标名称:路段饱和度(单位:无)
指标定义:路段的实际交通流量与其理论通行能力的比值,计算算法如下:计算该指标需要的数据为路段的实际交通流量和基本通行能力。计算公式如下所述:
(5)指标名称:车公里数(代表符号:VKT;单位:veh*km)
指标定义:在研究路段内所有车辆的行驶里程累积值,计算算法如下:
车公里数=一定时间内的交通量×路段里程。
2、道路指标
(1)指标名称:道路平均速度(单位:m/s)
指标定义:对多个路段的速度进行加权,评价道路整体交通运行情况,计算算法如下:
计算公式中:VKTi为第i个路段的车公里数(车公里数按照年统计),为第i个路段的平均车速。
(2)指标名称:拥堵范围(单位:km)
指标定义:各路段排队长度的总和,可用来识别排队长度超过储备能力的路段,计算算法如下:
计算公式中:n——严重拥堵路段数
(3)指标名称:拥堵路段比例(代表符号:单位:%)
指标定义:拥堵的范围占整个道路的比例,计算算法如下:
(4)指标名称:拥堵强度(代表符号:I;单位:km·h(辆*小时))
指标定义:计算指定时间范围内,单条道路的拥堵时空范围,即一个时间段内单条道路一次或多次拥堵的长度乘以持续时间,即为该道路的拥堵强度计算算法如下:
I为道路的拥堵强度,计算公式如下所示。在实际应用中,由于路段的速度是按照一定的时间间隔而发布的,例如5分钟、3分钟等等,因此统计时间段内的拥堵时长也需按照一定的时间间隔分别进行考察:
其中,
xi为拥堵判别函数,为道路在第i个时间间隔内的平均车速,vc为拥堵状态判别阈值。a为道路的车道数,li为道路在第i个时间间隔内的拥堵长度,ti为第i个时间间隔的时长。
3、路网指标
(1)指标名称:加权平均速度(代表符号:单位:km/h)
指标定义:对多条道路(路段)的速度进行加权,评价路网的交通运行情况,计算算法如下:
计算公式中:是统计间隔内路段Si的权重系数;是统计间隔内路段Si的平均速度;N1是评价路段组合或路网中的路段数。
(2)指标名称:道路网严重拥堵里程比例(代表符号:Ip;单位:%)
指标定义:拥堵路段的时空范围占路网中所有路段总时空范围的比例,计算算法如下:
计算公式中,ρi是第i等级道路VKT比例;n是道路等级数量,按照广州现有的主要道路网构成,n=4。;Ii是第i等级道路的严重拥堵里程比例:
计算公式中:Lij是第i等级道路处于严重拥堵等级的路段长度;N2是第i等级道路的严重拥堵路段数;Lik是第i等级道路中各路段的长度;m是第i等级道路的路段数。
(3)指标名称:道路交通运行指数
指标定义:为道路网拥堵里程比例的相对数,采用0-10的评分制,把拥堵时空范围比例换算为道路交通运行指数,可用于向公众发布,计算算法如下:
综合考虑道路网拥堵里程比例和道路网交通运行指数的正相关关系,建立二者的线性函数关系式,将道路网拥堵时空范围比例转化为道路网交通运行指数。若综合拥堵时空范围比例为Ip=a%,则
确定了运行指数的变化范围0-10,以2作为间隔将交通状态划分为五个级别,如下表3所示,分别是:畅通、基本畅通、轻度拥堵、中度拥堵和严重拥堵,则交通运行指数、拥堵时空范围比例以及拥堵状态的对应关系如下表2所示:
表2道路网拥堵里程比例与道路交通运行指数转换关系
表3道路网交通运行指数评价等级参考标准表
本发明城市道路交通运行分析评价系统,包括数据采集与预处理模块、数据融合与处理模块以及交通信息分析与评价模块,通过数据采集与预处理模块设有浮动车路况采集单元和固定型视频检测器单元,以获取浮动车实时交通信息和视频检测器交通信息,数据融合与处理模块以获取到的浮动车实时交通信息、视频检测器交通信息为基础数据,结合地理信息系统基础信息,利用数学模型进行融合与处理计算,生成综合交通信息数据,并将计算结果存储到交通信息数据库,以提供给数据融合与处理模块,交通信息分析与评价模块用于对交通信息数据库中的数据进行分析评价,实现对城市道路交通运行以及拥堵情况分析,方便市民提前规划出行路线,提高出行便利。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:包括数据采集与预处理模块、数据融合与处理模块以及交通信息分析与评价模块,其中,所述数据采集与预处理模块设有浮动车路况采集单元和视频检测系统单元,以获取浮动车实时交通信息和视频检测器交通信息,所述数据融合与处理模块以获取到的浮动车实时交通信息、视频检测器交通信息为基础数据,结合地理信息系统基础信息,利用数学模型进行融合与处理计算,生成综合交通信息数据,并将计算结果存储到交通信息数据库,以提供给数据融合与处理模块,所述交通信息分析与评价模块用于对交通信息数据库中的数据进行分析评价,实现对城市道路交通运行以及拥堵情况分析,所述交通信息分析与评价模块设有城市道路交通运行分析单元、城市道路交通运行评价单元和城市道路交通运行信息发布单元。
2.根据权利要求1所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述基础数据的收集是连续性而非断性。
3.根据权利要求1所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述基础数据包括浮动车路况采集单元采集的车辆速度和固定型视频检测器采集到的交通流量、断面车速和时间占有率。
4.根据权利要求3所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述浮动车数据来源出租车、公交车的GPS数据,通过数据融合与处理模块对数据进行融合,计算出每一个路段的平均通行速度。
5.根据权利要求1所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述城市道路交通运行信息发布单元用于通过网络向市民客户端提供城市实时道路交通的运行状态信息,以便市民在出行前做好线路规划,为市民的出行提供便利。
6.根据权利要求1所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述交通信息分析与评价模块用于分析评价路段指标和道路指标以及路网指标。
7.根据权利要求6所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述路段指标包括路段交通量、路段平均行驶速度、路段单位里程平均延误、路段饱和度和车公里数。
8.根据权利要求6所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述道路指标包括道路平均速度、拥堵范围、拥堵路段比例和拥堵强度。
9.根据权利要求6所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述路网指标包括加权平均速度、道路网拥堵里程比例和道路交通运行指数。
10.根据权利要求9所述的城市道路交通运行分析评价系统,其特征在于:所述道路交通运行指数采用0-10的评分制,把拥堵时空范围比例换算为道路交通运行指数,用于向公众发布。
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