CN111696354A - 一种智慧交通调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智慧交通调控系统，包括流量监测装置、包括流量监测装置、电子信息提示牌、天桥、乘降站以及停车位，其中天桥建于十字路口处，天桥两侧面向主干路的位置均安装流量监测装置和电子信息提示牌，支路道路两旁设有停车位，居民区大门旁边和主干路两旁设有乘降站；流量监控装置采集车流量监控数据并进行处理，同时将得到的数据即时无线传输到路过司机的手机导航软件的系统中和电子信息提示牌上。本发明可使司机更快速地做出选择，避免进入拥堵路段；通过新建的天桥来实现人车分流，进而来缓解交通压力；通过新建的车位可以有效的防止车乱停乱放的现象，使得主辅两路均可以畅通无阻；通过新建的乘降站可以有效地防止出租车乱停的现象。

Description

一种智慧交通调控系统

技术领域

本发明涉及一种智慧交通技术，具体为一种智慧交通调控系统。

背景技术

进入21世纪，中国城镇化、机动化进程不断加快。在过去的一年中，中国城镇化率增长为60.60％。城市化的快速增长导致汽车保有量的迅速膨胀并持续增长。城市道路交通拥堵问题成为困扰中国城市的社会问题之一，严重影响着城市的可持续发展和人们的日常工作和生活。

智慧城市的核心是信息按照业务需求进行全面、准确、实时、分类感知和掌握。这些需求恰恰与物联网的发展相符合。以智慧交通为例，车辆运行的车速、方向、轨迹、驾驶员的驾车状况，路况等监控信息传到数据中心处理，然后把处理信息再传给终端，供出行人员参考，来决定自己的行车路线和道路规划，对人、车都进行有效的协调。

近年来，居民区附近的交通拥堵现象越来越严重，居民区附近的人车混流，行人过马路耗时过长，而原有的交通调控机制往往不能达到预期的效果，无法有效地诱导机制造成的局部路段车流量过大造成的交通拥堵和交通安全的问题，因此准确分析出居民区附近的道路交通拥堵成因，计算出各个因素对通行时间的影响力，并将该结果与智慧城市目标相对比，对于制定交通改善的应对措施和具有可操作性的解决方案具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中居民区附近的交通拥堵现象越来越严重等不足，本发明要解决的问题是提供一种可快速做出路线选择，避免进入拥堵路段的智慧交通调控系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种智慧交通调控系统，包括流量监测装置、包括流量监测装置、电子信息提示牌、天桥、乘降站以及停车位，其中天桥建于十字路口处，天桥两侧面向主干路的位置均安装流量监测装置和电子信息提示牌，支路道路两旁设有停车位，居民区大门旁边和主干路两旁设有乘降站。

流量监控装置采集车流量监控数据并进行处理，同时将得到的数据即时无线传输到路过司机的手机导航软件的系统中和电子信息提示牌上。

包括到下步骤：

1)采集居民小区附近的空地面积以及路况信息；

2)将采集到的信息输入到对应的函数和约束条件中进行运算；

3)根据运算得到的最优解在相应的位置建设停车位、乘降站；

4)在主干路双方向安装流量监控装置和电子信息牌；

5)流量监控装置对车流进行监测，并将流量监控装置与手机导航软件进行联网，即时反馈测量的信息；

6)当导航软件显示该路段较为拥堵时，即时通过电子信息牌提醒过往车主进行引流，缓解主干路压力。

步骤5)中，流量监控装置对车流进行监测的监测过程如下：

501)流量监控装置对车流量进行统计，将统计到的数据实时传输到手机导航软件平台，进行数据分析；

502)将分析结果传输到电子信息牌上，并同时呈现在手机导航软件中；

503)电子信息牌将得到的处理结果进行呈现，包括道路拥堵情况以及路线选择意见；

504)当路段拥堵时，及时对车主进行即时引导，缓解主干路压力。

步骤3)中，根据运算得到的最优解在相应的位置建设乘降站通过函数(1)和约束条件(2)进行计算：

f为目标函数，x为建立乘降站的个数，t_等为行人等待车的时间，t_人为行人上车的时间，max f表示采取措施后车辆通行减少的时间，K₁为每设置一个新的出租车接客位置所减少车辆通过时间，第一个约束

表示行人等待的时间小于等于人流量倒数的倍数，其中Q_人为在高峰时期该地的最大人流量；m₁为高峰时期该地的最大流量Q_人与此时行人等待的时间乘积；

第二个约束h₁x≤L表示出租车专门接客位置所占的总面积小于等于允许的最大面积，其中h₁表示出租车专门接客位置的面积，L表示允许的最大面积。

步骤3)中，根据运算得到的最优解在相应的位置建设停车位通过以下函数(3)和约束条件(4)进行计算：

maxh＝c₁x₁+c₂x₂ (3)

其中，h为目标函数，maxh表示所有因为新建停车位而减少的停车等待时间，C₁为南路段每修一个车位所能减少的时间，C₂为北路段每修一个车位所能减少的时间；第一个约束a₁₁x₁+a₁₂x₂≤b₁表示新建停车位，维护、管理停车位所需的总费用小于等于当地政府所能提供的费用，其中a₁₁表示南路段新建的一个停车位一年所需的送费用，a₁₂表示北路段新建的一个停车位一年所需的送费用，x₁为南路段需要新建的车位，x₂为北路段需要新建的车位，b₁表示当地政府一年所能提供该项计划的总费用；第二个约束a₂₁x₂+a₂₂x₂≤b₂表示新建停车位所需的总面积小于等于该小区能提供的最大面积，其中a₂₁、a₂₂分别表示南路段和北路段每修一个停车位所占的面积；b₂表示该小区能提供的最大面积，通过此线性规划可以通过MATLAB软件求解出所建停车位的最佳个数和最佳位置。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明通过安装在路口的流量监控装置和电子信息牌以及与导航系统的联网可以对过往车辆进行有效的诱导，司机可以更快速地做出选择，避免进入拥堵路段。同时通过新建的天桥来实现人车分流，进而来缓解交通压力。通过新建的车位可以有效的防止车乱停乱放的现象，使得主辅两路均可以畅通无阻。通过新建的乘降站可以有效地防止出租车乱停的现象。

附图说明

图1为在目前比较典型的街道布局情况下本发明智慧交通调控系统的设备安装示意图；

图2为本发明系统的工作流程示意图；

图3为本发明中流量监控装置和电子信息牌的工作流程图。

其中，1为乘降站，2为地铁口，3为园区门，4为天桥，5为停车位，6为园区侧门，7为电子信息提示牌，8为流量监测装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明提供一种智慧交通调控系统，包括流量监测装置8、电子信息提示牌7、天桥4、乘降站1以及停车位5，其中天桥4建于十字路口处，天桥4两侧面向主干路的位置均安装流量监测装置8和电子信息提示牌7，支路道路两旁设有停车位5，居民区的园区门3旁边和主干路两旁设有乘降站1。

流量监控装置8采集车流量监控数据并进行处理，同时将得到的数据即时无线传输到路过司机的手机导航软件的系统中和电子信息提示牌7上。

如图2所示，本发明提供一种智慧交通调控系统的控制方法，包括到下步骤：

1)采集居民小区附近的空地面积以及路况信息；

2)将采集到的信息输入到对应的函数和约束条件中进行运算；

3)根据运算得到的最优解在相应的位置建设停车位、乘降站；

4)在主干路双方向安装流量监控装置和电子信息牌；

5)流量监控装置对车流进行监测，并将流量监控装置与手机导航软件进行联网，即时反馈测量的信息；

6)当导航软件显示该路段较为拥堵时，即时通过电子信息牌提醒过往车主进行引流，缓解主干路压力。

步骤3)中，根据运算得到的最优解在相应的位置建设乘降站通过函数(1)和约束条件(2)进行计算：

f为目标函数，x为建立乘降站的个数，t_等为行人等待车的时间，t_人为行人上车的时间，max f表示采取措施后车辆通行减少的时间，K₁为每设置一个新的出租车接客位置所减少车辆通过时间，第一个约束

表示行人等待的时间小于等于人流量倒数的倍数，其中Q_人为在高峰时期该地的最大人流量；

第二个约束h₁x≤L表示出租车专门接客位置所占的总面积小于等于允许的最大面积，其中h₁表示出租车专门接客位置的面积，L表示允许的最大面积。

步骤3)中，根据运算得到的最优解在相应的位置建设停车位通过以下函数(3)和约束条件(4)进行计算：

maxh＝c₁x₁+c₂x₂ (3)

其中，h为目标函数，max h表示所有因为新建停车位而减少的停车等待时间，C₁为南路段每修一个车位所能减少的时间，C₂为北路段每修一个车位所能减少的时间；第一个约束a₁₁x₁+a₁₂x₂≤b₁表示新建停车位，维护、管理停车位所需的总费用小于等于当地政府所能提供的费用，其中a₁₁表示南路段新建的一个停车位一年所需的送费用，a₁₂表示北路段新建的一个停车位一年所需的送费用，x₁为南路段需要新建的车位，x₂为北路段需要新建的车位，b₁表示当地政府一年所能提供该项计划的总费用；第二个约束a₂₁x₂+a₂₂x₂≤b₂表示新建停车位所需的总面积小于等于该小区能提供的最大面积，其中a₂₁、a₂₂分别表示南路段和北路段每修一个停车位所占的面积；b2表示该小区能提供的最大面积，通过此线性规划可以通过MATLAB软件求解出所建停车位的最佳个数和最佳位置；

如图3所示，步骤5)中，流量监控装置对车流进行监测的监测过程如下：

501)流量监控装置对车流量进行统计，将统计到的数据实时传输到手机导航软件平台，进行数据分析；

502)将分析结果传输到电子信息牌上，并同时呈现在手机导航软件中；

503)电子信息牌将得到的处理结果进行呈现，包括道路拥堵情况以及路线选择意见；

504)当路段拥堵时，及时对车主进行即时引导，缓解主干路压力。

本发明将电子信息牌安装在十字路口处的各个方向。电子信息牌与流量监控装置相连并将处理的结果呈现在信息牌上以供过往那个车辆参考，以便引导司机选择更快捷的路线通过该区域。

天桥4建于十字路口处且各个方向均有入口。天桥4的建立可以实现人车分流，减少行人的等红绿灯的时间，同时可以防止行人闯红灯的现象发生，还可以大大缓解该区域的交通压力。

停车位5建于用于分流的支路两旁。停车位5的建立可以有效的预防小区业主将车乱停乱放的现象，从而使支路可以较为畅通，方便选择从支路绕行的车主快速通过。

乘降站1建于园区位于主路方向的园区门旁。乘降站1的建立可以有效的为出租车司机和居民提供停靠以及上车的位置，以防止车辆随意停车而造成交通拥堵的现象发生。

本实施例通过对某一区域的车流量和人流量进行的综合计算，进而建立一个流量调控系统。通过建设流量监控装置，电子信息提示牌7、天桥4、乘降站1、停车位5等设施，来实现交通调流的目的，缓解该区域拥堵的情况。

该系统由一个数学模型进行计算求解。对于一个小区而言，往往附件会有地铁口2，而这导致人流量非常大，在斑马线附近，行人的不规则通行大大降低了车辆的通行时间；在地铁口2附近出租车拉客占道行为也是交通堵塞的一个主要因素。

建立乘降站1通过函数(1)和约束条件(2)进行计算，以确定所建立乘降站的面积和数量；建立停车位5通过函数(3)和约束条件(4)进行计算，以确定南北路段所建立的停车位的数量

以上措施可以大大减少通过分流支路所需要的时间，车主将更容易选择支路通过，从而缓解主干路的交通压力。在进入该路口之前放置的电子信息提示牌，在主干路上安装的流量监测装置，并将通过流量监测装置得到的路况经导航软件的平台处理后将道路拥堵情况以及预计通行时间反映给电子信息提示牌，并给出通行建议，让路过的车主及时了解车流情况，实现智能管理，将拥堵情况避免。同时本发明还可以将监测到的动态信息即时反馈到用户的手机导航系统中。当用户规划行驶路线时，导航系统可以给出参考意见，让车主提前避开这一拥堵路段，进而缓解这一路段的交通压力。

下面为本发明对于辽宁沈阳某小区的一个具体应用实例。通过该小区所在的十字路口有两条路径可以选择:主干路和分流支路，但这两条线路都实际存在堵车问题。在主干路，虽然路径较短，但车流密度较大，由于在主干路一旁有地铁口2，并且地铁口2距离园区的园区门3很近，导致人流量非常大，在斑马线附近，行人的不规则通行大大降低了车辆的通行时间，在地铁口2附近出租车拉客占道行为也是降低交通堵塞的一个主要因素。在分流支路，路程较远，道路为单车道，道旁商店较多，路况复杂，小区内居住人口较多，相应的车辆也比较多，而停车位5较少，使得停车位5较少成为影响堵车的主要因素。

通过在该路段早晚高峰时的多次实际实验，计算出在早晚高峰时通过主干路和分路的时间分别为112秒和126秒，其中由于停车让行人通过的时间为6.4秒。

对于主干路，经过分析调查，总结，得到如下数据：t＝10s，t_等＝50s，t_人＝10s，K₁＝5s/个，h1＝5，L＝23m。将以上数据带入到目标函数(1)和约束条件(2)中，不难得出目标值为23.3，即采用该发明时车辆通过时间减少了23.3秒。

对于分流支路，经过观察，分析，以及查资料得到以下数据：C₁取2，C₂取1.5，a₁₁取100，a₁₂取60，a₂₁取5，a₂₁取5，b₁取1500，b₂取90。将上述数据代入目标函数(3)和约束条件(4)中，并应用MATLAB软件进行编程可得到最优解：x₁＝10，x₂＝8。带入到目标函数可得f＝36。即当南路段新建10个停车位，北路段新建8个停车位时，车辆从此通过时相对于优化前减少了36秒。

通过上述计算不难得出应用本发明后，走支路的时间减少为90s。走主路的时间为82.3秒。因此在应用本发明后可以进行有效的分流并且节约车主的时间，使得行人过马路更迅速更安全，进而实现智慧城市的目的。

Claims (6)

1.一种智慧交通调控系统，其特征在于：包括流量监测装置、包括流量监测装置、电子信息提示牌、天桥、乘降站以及停车位，其中天桥建于十字路口处，天桥两侧面向主干路的位置均安装流量监测装置和电子信息提示牌，支路道路两旁设有停车位，居民区大门旁边和主干路两旁设有乘降站。

2.根据权利要求1所述的智慧交通调控系统，其特征在于：流量监控装置采集车流量监控数据并进行处理，同时将得到的数据即时无线传输到路过司机的手机导航软件的系统中和电子信息提示牌上。

3.根据权利要求1所述的智慧交通调控系统的控制方法，其特征在于包括到下步骤：

1)采集居民小区附近的空地面积以及路况信息；

2)将采集到的信息输入到对应的函数和约束条件中进行运算；

3)根据运算得到的最优解在相应的位置建设停车位、乘降站；

4)在主干路双方向安装流量监控装置和电子信息牌；

5)流量监控装置对车流进行监测，并将流量监控装置与手机导航软件进行联网，即时反馈测量的信息；

6)当导航软件显示该路段较为拥堵时，即时通过电子信息牌提醒过往车主进行引流，缓解主干路压力。

4.根据权利要求3所述的智慧交通调控系统的控制方法，其特征在于：步骤5)中，流量监控装置对车流进行监测的监测过程如下：

501)流量监控装置对车流量进行统计，将统计到的数据实时传输到手机导航软件平台，进行数据分析；

502)将分析结果传输到电子信息牌上，并同时呈现在手机导航软件中；

503)电子信息牌将得到的处理结果进行呈现，包括道路拥堵情况以及路线选择意见；

504)当路段拥堵时，及时对车主进行即时引导，缓解主干路压力。

5.根据权利要求3所述的智慧交通调控系统的控制方法，其特征在于：步骤3)中，根据运算得到的最优解在相应的位置建设乘降站通过函数(1)和约束条件(2)进行计算：

f为目标函数，x为建立乘降站的个数，t_等为行人等待车的时间，为行人上车的时间，maxf表示采取措施后车辆通行减少的时间，K₁为每设置一个新的出租车接客位置所减少车辆通过时间，第一个约束

表示行人等待的时间小于等于人流量倒数的倍数，其中Q_人为在高峰时期该地的最大人流量；m₁为高峰时期该地的最大流量Q_人与此时行人等待的时间乘积；第二个约束h₁x≤L表示出租车专门接客位置所占的总面积小于等于允许的最大面积，其中h₁表示出租车专门接客位置的面积，L表示允许的最大面积。

6.根据权利要求3所述的智慧交通调控系统的控制方法，其特征在于：步骤3)中，根据运算得到的最优解在相应的位置建设停车位通过以下函数(3)和约束条件(4)进行计算：

maxh＝c₁x₁+c₂x₂ (3)

其中，h为目标函数，maxh表示所有因为新建停车位而减少的停车等待时间，C₁为南路段每修一个车位所能减少的时间，C₂为北路段每修一个车位所能减少的时间；第一个约束a₁₁x₁+a₁₂x₂≤b₁表示新建停车位，维护、管理停车位所需的总费用小于等于当地政府所能提供的费用，其中a₁₁表示南路段新建的一个停车位一年所需的送费用，a₁₂表示北路段新建的一个停车位一年所需的送费用，x₁为南路段需要新建的车位，x₂为北路段需要新建的车位，b₁表示当地政府一年所能提供该项计划的总费用；第二个约束a₂₁x₂+a₂₂x₂≤b₂表示新建停车位所需的总面积小于等于该小区能提供的最大面积，其中a₂₁、a₂₂分别表示南路段和北路段每修一个停车位所占的面积；b₂表示该小区能提供的最大面积，通过此线性规划可以通过MATLAB软件求解出所建停车位的最佳个数和最佳位置。

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