CN109243176A - 一种城市交通管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种城市交通管理系统，包括：道路监控系统，通信系统，中央控制系统，所述道路监控系统通过所述通信系统与所述中央控制系统实现数据交换；所述道路监控系统包括设置在城市道路上的数据采集装置，用于对道路进行实时监控，将获取的监控数据传输到中央控制系统；中央控制系统对所述监控数据进行分析，评估道路的交通状态，根据所述交通状态生成调度信息发送到调度终端，并将所述交通状态整合到地图中，显示实时交通地图。本发明系统能够准确地对道路监控数据进行分析，智能地评估道路交通状态，并通过实时交通地图直观地对城市各道路交通状态进行显示。

Description

一种城市交通管理系统

技术领域

本发明涉及城市交通管理技术领域，特别是一种城市交通管理系统。

背景技术

城市交通是指城市道路的公众出行和客货输送，在人类把车辆作为交通工具之前，城市公众出行以步行为主，或以骑牲畜和乘轿等代步，货物转移多靠肩挑或利用简单的运送工具运输，现代城市交通多以动力设备为主，道路监控系统是公安指挥系统的重要组成部分，提供对现场情况最直观的反映，是实施准确调度的基本保障，重点场所和监测点的前端设备将视频图像以光纤或专线等形式传送至交通指挥中心，进行信息的存储、处理和发布，使交通指挥管理人员对交通违章、交通堵塞、交通事故及其它突发事件做出及时、准确的判断，并相应调整各项系统控制参数与指挥调度策略。

随着城市交通网络规模越来越大，道路的复杂程度和交通压力也越来越大，现有的城市交通管理系统依靠指挥管理人员对交通状态做出判断，容易产生因管理人员疲劳等主观因素导致对交通状态判断不准确的情况。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种城市交通管理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种城市交通管理系统，包括道路监控系统，通信系统，中央控制系统，所述道路监控系统通过所述通信系统与所述中央控制系统实现数据交换；

所述道路监控系统包括设置在城市道路上的数据采集装置，用于对道路进行实时监控，将获取的监控数据传输到中央控制系统；

中央控制系统对所述监控数据进行分析，评估道路的交通状态，根据所述交通状态生成调度信息发送到调度终端，并将所述交通状态整合到地图中，显示实时交通地图。

本发明的有益效果为：通过道路监控系统中设置在城市的奥卢上的数据采集装置对道路进行实时监控，并将获取的监控数据经通信系统传输到中央控制系统，由中央控制系统对获取的实时监控数据进行分析和评估，获取道路的实时交通状态，本发明系统能够准确地对道路监控数据进行分析，智能地评估道路交通状态，并通过实时交通地图直观地对城市各道路交通状态进行显示。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图；

图2为本发明道路监控系统的框架结构图；

图3为本发明中央控制系统的框架结构图；

图4为本发明调度模块的框架结构图。

附图标记：

道路监控系统100、通信系统200、中央控制系统300、数据采集装置110、车速传感器111、车流量探测器112、定位装置113、摄像头114、地图模块310、分析模块320、调度模块330、存储模块340、关键道路获取单元331、关键道路组合获取单元332

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种城市交通管理系统，包括：道路监控系统100，通信系统200，中央控制系统300，所述道路监控系统100通过所述通信系统200与所述中央控制系统300实现数据交换；

所述道路监控系统100包括设置在城市道路上的数据采集装置110，用于对道路进行实时监控，将获取的监控数据传输到中央控制系统300；

中央控制系统300对所述监控数据进行分析，评估道路的交通状态，根据所述交通状态生成调度信息发送到调度终端，并将所述交通状态整合到地图中，显示实时交通地图。

上述实施例中，通过道路监控系统100中设置在城市的道路上的数据采集装置110对道路进行实时监控，并将获取的监控数据经通信系统200传输到中央控制系统300，由中央控制系统300对获取的实时监控数据进行分析和评估，获取道路的实时交通状态，本发明系统能够准确地对道路监控数据进行分析，智能地评估道路交通状态，并通过实时交通地图直观地对城市各道路交通状态进行显示。

在一个实施例中，参见图2，所述数据采集装置110，包括设置在道路上的车速传感器111、车流量探测器112、定位装置113、摄像头114，用于采集道路车速数据、车流量数据、定位信息、道路图像信息并发送到中央控制系统300。

上述实施例中，数据采集装置110通过设置在道路上的车速传感器111来采集该道路的平均车速，通过车流量探测器112采集该道路的平均车流量，通过定位装置113确定目标道路的位置，通过摄像头114获取该道路的视频监测画面，数据采集装置110将采集到的监测数据传输到中央控制系统300作进一步处理。

在一个实施例中，参见图3，所述中央控制系统300具体包括：

地图模块310，用于将获取的道路监控数据整合到地图中并进行实时更新，显示实际交通地图；

分析模块320，用于根据道路监控数据评估所述交通地图中道路的交通状态；

调度模块330，用于当所述交通地图中关键道路的交通状态发生异常时，生成相应的调度消息并发送到调度终端。

上述实施例中，中央控制系统300获取由道路监控系统100采集的道路监控数据后，分别对获取的道路监控数据进行处理，一方面将获取的数据整合到地图中进行显示并实时更新；二方面对获取的道路监控数据进行分析处理，评估道路的交通状态；三方面当发现地图中的关键道路存在异常状态是，生成相应的调度消息并发送到调度终端指示交通疏导员到达状态异常(拥堵或缓慢)道路进行及时的指挥和交通疏导。

在一个实施例中，所述调度终端包括交通疏导员持有的通信设备、设置在交通状态异常道路的电子显示屏等。

上述实施例中，一方面，调度终端为交通疏导原持有的手机，交通疏导员接收到由中央控制系统300发送的调度消息后根据调度消息到达指定的道路进行指挥或疏通；另一方面，调度终端还可以为设置在道路上的电子显示屏，当中央控制系统300发现某道路存在拥堵或缓慢状态时，向该道路周边的店子显示屏发送调度消息，提醒该道路拥堵或缓慢的信息，有助于车辆提前更新行车路线规划。

在一个实施例中，所述中央控制系统300还包括：

存储模块340，用于存储获取的道路监控数据。

上述实施例中，存储模块340对获取的道路监控数据进行储存，有助于系统对道路监控数据的调用、处理或历史记录查阅。

在一个实施例中，所述分析模块320进一步包括：

获取由数据采集装置110采集的实时道路监控数据，其中所述道路监控数据包括车速数据和车流量数据；

对获取的车速数据进行处理：若道路在一个时间段内的平均车速小于设定的阈值，则标记该道路为缓慢拥堵路段；

对获取的车流量数据进行处理：采用初始宽度为u的数据窗对获取的车流量数据进行处理，当获取的车流量数据数目达到u时，根据设定的拟合函数模型对该u个状态数据采用最小二乘法获取该数据窗的拟合函数，其中设定的拟合函数模型为H(T)＝μ(T-T₀)+G，获取的拟合函数为其中c＝1,2,…,u，ΔT表示获取所述状态数据的时间间隔，G₁表示拟合函数中T₀₁时刻对应的取值；

采用获取的拟合函数拟合后续获取的车流量数据，并计算累积和，其中采用的自定义累积和函数为：

式中，ER(T₁+CΔT)表示T₁+CΔT时刻的数据累积和，H′(T₁+rΔT)表示T₁+rΔT时刻的实际获取的车流量数据，表示T₁+rΔT时刻根据拟合函数获取的车流量数据，C＝u’+1，u’表示当前数据窗的宽度；

若累积和小于设定的阈值，则扩大数据窗的宽度，并继续拟合后续获取的状态数据，及输出更新后的拟合函数；如果累积和大于设定的阈值，则输出该数据窗的车流量数据拟合函数，并采用新的数据窗，处理后续新获取的车流量数据；

根据所述输出的拟合函数的斜率μ对道路交通状态进行评估，若斜率μ大于设定的阈值U₁，则标记该道路为即将拥堵路段；若斜率μ小于设定的阈值U₂，则标记该道路为拥堵放缓路段。

上述实施例中，分析模块320采用上述的方式评估道路的交通状态，根据采集的监测数据，一方面通过判断道路的平均车速来判断道路的拥堵情况，当平均车速小于设定的阈值时，表示该道路上的车辆行驶缓慢，即将该路段判定为拥堵状态；另一方面采用数据窗对获取的车流量数据进行处理，获取数据窗内车流量变化的拟合函数，通过计算累积和扩大数据窗将车流量变化趋势相同的时间段统一到统一时间窗内进行处理，再获取车流量变化速率，当道路车流量变化速率过大时，标记该道路为拥堵预警状态，系统生成相应的调度消息指挥交通疏导员前往该道路进行指挥和疏导，避免道路拥堵的行程；分析模块320能够智能地分析评估道路的交通状态，智能化水平高。

在一个实施例中，参见图4，所述调度模块330还进一步包括：关键道路获取单元331，用于获取所述交通地图中的关键道路；

所述关键道路获取单元331进一步包括：对每一条道路进行评估，获取道路的关键度评估分数KP_e，并根据关键度评估分数对道路进行排列，将序列中前N％的道路标记为关键道路；

其中，所述关键度评估分数KP_e由下列函数获取：

式中，KP_e表示道路e的关键度评估分数，M_R表示道路e的车辆驶入口总数，表示不同车辆驶入口周期内向道路e驶入的平均车流量之和，JS′_e表示道路e在实际道路网络结构中的边介数，M_E表示道路e的车辆驶出口总数，表示不同车辆驶入口周期内向道路e驶入的平均车流量之和，A_R和A_E分别表示设定的道路e的车辆驶入口和驶出口的权重因子，表示道路e的能够疏导的最大车流量，CL_e表示道路e监测到当前的车流量。

在一个实施例中，N＝20。

实际操作中，由于道路网络规模十分庞大，其中包含的道路数量也是十分庞大的，然而道路网络中一些关键的道路的交通状态能够该片区道路的整体交通状态，且该道路处于道路网络中相对重要的位置；同时，仅对道路网络中的关键道路进行监控，能够有效地降低系统的工作负荷，同时能够筛选出最重要的情况进行处理，最大化交通疏导资源的利用。

上述实施例中，关键道路获取单元331采用上述方式获取关键道路，根据道路对车流量和该道路在道路网络中的介数判断该道路的重要程度，并通过关键度评估分数道路的关键度进行量化，能够直观、准确地评估道路网络中不同道路的重要性，选取重要性最高的道路进行重点监控。

在一个实施例中，所述调度模块330还进一步包括：关键道路组合获取单元332，用于获取所述交通地图中的关键道路组合；

将实际道路网络结构中不同道路组成道路组合，获取该道路组合不同属性的属性值，根据获取的属性值构造属性值矩阵其中hp_ik表示道路组合i的属性k的属性值，a_o表示道路网络结构中道路组合的数量，b_o表示属性的数量，其中所述属性包括下列中的一项或多项：道路组合中道路的介数指标、道路组合中道路划分节点的介数指标、连通规模指标、网络失效度指标等；

对所述属性值矩阵进行规范化处理，获取规范化属性值矩阵其中，

获取不同道路组合之间的介数比，构成介数比矩阵其中dp_ij表示道路组合i相对于道路组合j的介数比，其中其中F(i)表示道路组合i的介数；其中道路组合的介数为组成该道路组合的元素的加权介数之和；

获取道路组合的综合关键程度评估分数其中的获取函数为：

式中，表示道路组合i的综合关键程度评估分数，表示优化权重集合，该优化权重集合由下列自定义优化模型获取：

根据上述自定义优化模型，利用二次规划法求解自定义优化模型，获取各属性对应的最优权重集合y⁰；

将综合关键程度评估分数排序前M％的的道路组合标记为关键道路组合。

其中，所述连通规模指标，表示道路网络中所述道路组合断开后的最大网络连通区域规模的变化量；

所述网络失效度指标，表示道路网络中所述道路组合断开后出现被孤立道路的数量。

在一个实施例中，M＝20。

实际情况中，在关键道路获取单元331获取关键道路的基础上，一些道路的组合同样值得进行重点监控，例如，当地图中一个闭合区域仅有两条道路与外界连通，当其中一条道路发生拥堵时，车流便会流向另外一条道路中，当该两条道路同时拥堵时，该闭合区域内便无法与外接顺畅地连通，因此，该两条道路同时拥堵时会产生严重的拥堵连锁效应，因此该两条道路的组合关键程度也十分高，当其中一条道路发生缓慢或拥堵时，应当同时对该另一条道路进行现场指挥和疏导的安排，避免关键道路组合中的道路同时拥堵。

上述实施例中，采用上述方式获取关键道路组合，首先对道路进行组合，并且根据道路组合进行整体评判，采用不同指标对道路组合的关键程度进行评判，并通过自定义综合关键程度评估函数对道路组合的关键程度进行量化，避免了人为认定的主观性，客观地评估出道路网络中的关键道路组合，为系统对道路的监控及拥堵预防提供了准确的依据。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种城市交通管理系统，其特征在于，包括：道路监控系统，通信系统，中央控制系统，所述道路监控系统通过所述通信系统与所述中央控制系统实现数据交换；

所述道路监控系统包括设置在城市道路上的数据采集装置，用于对道路进行实时监控，将获取的监控数据传输到中央控制系统；

中央控制系统对所述监控数据进行分析，评估道路的交通状态，根据所述交通状态生成调度信息发送到调度终端，并将所述交通状态整合到地图中，显示实时交通地图。

2.根据权利要求1所述的一种城市交通管理系统，其特征在于，所述数据采集装置，包括设置在道路上的车速传感器、车流量探测器、定位装置、摄像头，用于采集道路车速数据、车流量数据、定位信息、道路图像信息并发送到中央控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种城市交通管理系统，其特征在于，所述中央控制系统具体包括：

地图模块，用于将获取的道路监控数据整合到地图中并进行实时更新，显示实际交通地图；

分析模块，用于根据道路监控数据评估所述交通地图中道路的交通状态；

调度模块，用于当所述交通地图中关键道路的交通状态发生异常时，生成相应的调度消息并发送到调度终端。

4.根据权利要求3所述的一种城市交通管理系统，其特征在于，所述调度终端包括交通疏导员持有的通信设备、设置在交通状态异常道路的电子显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种城市交通管理系统，其特征在于，所述中央控制系统还包括：存储模块，用于存储获取的道路监控数据。

6.根据权利要求3所述的一种城市交通管理系统，其特征在于，所述分析模块进一步包括：

获取由数据采集装置采集的实时道路监控数据，其中所述道路监控数据包括车速数据和车流量数据；

对获取的车速数据进行处理：若道路在一个时间段内的平均车速小于设定的阈值，则标记该道路为缓慢拥堵路段；

对获取的车流量数据进行处理：采用初始宽度为u的数据窗对获取的车流量数据进行处理，当获取的车流量数据数目达到u时，根据设定的拟合函数模型对该u个状态数据采用最小二乘法获取该时间窗的拟合函数，其中设定的拟合函数模型为H(T)＝μ(T-T₀)+G，获取的拟合函数为其中c＝1,2,…,u，ΔT表示获取所述状态数据的时间间隔；

采用获取的拟合函数拟合后续获取的车流量数据，并计算累积和，其中采用的自定义累积和函数为：

式中，ER(T₁+CΔT)表示T₁+CΔT时刻的数据累积和，H′(T₁+rΔT)表示T₁+rΔT时刻的实际获取的车流量数据，表示T₁+rΔT时刻根据拟合函数获取的车流量数据，C＝u’+1，u’表示当前数据窗的宽度；

若累积和小于设定的阈值，则扩大数据窗的宽度，并继续拟合后续获取的状态数据，及输出更新后的拟合函数；如果累积和大于设定的阈值，则输出该数据窗的车流量数据拟合函数，并采用新的数据窗，处理后续新获取的车流量数据；

根据所述输出的拟合函数的斜率μ对道路交通状态进行评估，若斜率μ大于设定的阈值U₁，则标记该道路为即将拥堵路段；若斜率μ小于设定的阈值U₂，则标记该道路为拥堵放缓路段。