廣州城市道路交通運行分析系統(tǒng)的設計與實現

張 孜,湯 杰,黃智超,李家華

（1.廣州交通運輸委員會，廣州，510620；2.廣州交通信息化建設投資營運有限公司，廣州，510620；3.廣州科技職業(yè)技術學院，廣州，510550）

廣州城市道路交通運行分析系統(tǒng)的設計與實現

張 孜1,湯 杰2,黃智超2,李家華3

（1.廣州交通運輸委員會，廣州，510620；2.廣州交通信息化建設投資營運有限公司，廣州，510620；3.廣州科技職業(yè)技術學院，廣州，510550）

利用已有的城市道路交通基礎數據，對道路的交通運行情況進行分析，是城市道路交通運行管理的基礎，對城市交通管理具有重要意義。本文首先闡述了城市道路交通運行分析系統(tǒng)的必要性，接著進行了系統(tǒng)的邏輯設計和功能設計，并總結了系統(tǒng)的創(chuàng)新點，最后展示了系統(tǒng)的實際應用情況，包括實時路況、日擁堵路段和交通擁堵指數。目前該平臺在廣州市應用狀態(tài)良好，每天采集6604萬條浮動車數據，每5分鐘更新一次分析評價結果，為廣州城市道路交通運行的調整優(yōu)化、輔助決策和信息服務提供支持，實踐表明效果良好，具有推廣應用前景。

城市道路；交通運行分析系統(tǒng)；系統(tǒng)設計；系統(tǒng)應用

0 前言

隨著經濟的發(fā)展，城市的規(guī)模不斷擴大，城市交通問題日益嚴重，為了緩解城市交通問題，需要對路網的交通運行狀態(tài)進行分析, 眾多學者在交通運行評價領域開展了大量研究工作，積累了一定的實踐經驗。國外很早開始就對交通運行狀況進行研究，主要集中在美國、歐洲和日本等發(fā)達國家，這些國家主要通過道路交通服務水平來衡量交通運行狀況。美國自上世紀六十年代后，主要集中在城市道路交通的運行分析上，通過采集實時交通數據進行分析和研究，以此來判斷城市道路交通的運行狀況。歐洲和日本等其它發(fā)達國家和地區(qū)在交通運行狀況方面也有相關的研究。北京從2005年開始逐步研究并建立了一整套城市道路交通運行狀態(tài)分析體系和應用系統(tǒng)，從時間、空間、頻率、波動等多角度對交通運行狀態(tài)進行分析。廣州在浮動車交通數據方面做了相應的研究，為分析和研究廣州市的交通運行狀況提供依據。本文結合廣州交通運行的特征與實際情況，利用先進的交通狀態(tài)獲取與融合、交通特征提取與態(tài)勢分析以及集成應用基礎技術，建立符合廣州特色的區(qū)域交通狀態(tài)評估、預報預警和統(tǒng)計分析的信息系統(tǒng)，系統(tǒng)已在廣州交通信息指揮中心應用，每天對外發(fā)布道路交通擁堵指數。

2 必要性和需求分析

廣州城市道路交通運行分析系統(tǒng)的需求主體有交通行業(yè)主管部門、政府決策部門以及市民。交通行業(yè)主管部門需要掌握每天的道路交通運行情況，包括實時分析、趨勢分析、預警分析和措施分析，需要對常發(fā)性擁堵區(qū)域進行判斷、預測，為交通治理、交通優(yōu)化調整等具體交通管理措施提供數據支持；政府決策部門需要該系統(tǒng)提供宏觀層面的分析評價結果，為城市交通管理、交通規(guī)劃、交通政策制定等提供決策支持；市民需要了解每天的道路實時路況、道路擁堵情況等交通信息，進而更好地進行出行規(guī)劃。

3 系統(tǒng)總體設計

3.1 系統(tǒng)邏輯框架設計

廣州城市道路交通運行分析系統(tǒng)邏輯框架設計如圖1所示。系統(tǒng)首先采集出租車、公交車和客運車等浮動車的GPS數據以及公交專用道的視頻流量監(jiān)控數據；然后對采集的數據源進行數據抽取和數據預處理，將處理后的數據存儲于廣州城市道路交通運行分析系統(tǒng)基礎數據庫中；接著對存儲的數據進行相應的數據分析，包括實時路況分析、道路預警分析、統(tǒng)計分析、報表分析、基礎信息管理和系統(tǒng)管理等功能模塊；最后對分析的結果進行展示，包括統(tǒng)計分析展示、GIS地圖展示和信息發(fā)布展示三種展示形式。

圖1 系統(tǒng)邏輯框架設計

3.2 系統(tǒng)功能設計

基于廣州已有的道路交通基礎數據、廣州城市道路交通運行評價指標體系以及系統(tǒng)需求分析進行系統(tǒng)功能設計。系統(tǒng)功能分為實時路況、預警分析、統(tǒng)計分析等3大板塊內容。

（1）實時路況

實時路況功能主要實現廣州城市道路的實時運行情況，可在地圖上進行多種交互式查詢和多維分析，主要功能模塊包括路況地圖、區(qū)域實時路況監(jiān)控、道路實時路況監(jiān)控等道路路況詳細監(jiān)控功能。

（2）預警分析

道路路況預警是對現行道路的路況進行分析統(tǒng)計，綜合道路各項進行實時評價，當評價項超過預定臨界值時，系統(tǒng)自動啟動預警程序。

（3）統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析板塊分為區(qū)域多維度分析、道路多維度分析和潮汐道分析三大功能。

◆區(qū)域多維度分析

主要從不同指標、不同時間、不同區(qū)域進行多維度分析城市道路交通狀況，該功能包括三方面：同一時間段內不同指標模式，同一指標不同時間段模式和同一指標同一時間段不同區(qū)域模式。

◆道路多維度分析

包括城市道路分析和高快速路分析兩個功能模塊，主要從同一道路不同指標和不同道路同一指標進行分析的模式。

◆潮汐道路分析

對城市中同一道路，不同方向的兩條道路（南北或東西向），分析其雙向擁堵級別（按照擁堵級別差換算為值）的差值，進行城市道路的潮汐性分析。

4 系統(tǒng)創(chuàng)新點

（1）動態(tài)交通信息的采集發(fā)布

本系統(tǒng)能夠對交通信息進行實時匯報。在對交通信息的采集、融合、處理基礎上，通過應用軟件為出行者提供實時路況、交通預測、路徑規(guī)劃等消息。出行者可以及時獲得實時更新信息，提前安排出行計劃，變更出行路線，使出行更安全、更便捷、更可靠。

（2）基于移動互聯(lián)網信息發(fā)布

移動通信和互聯(lián)網成為當今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務，移動互聯(lián)網是最新的應用發(fā)展趨勢；本系統(tǒng)適合多種平臺，支持android和iphone系統(tǒng)，用戶登錄聯(lián)通官方網站和AppStore下載軟件后，發(fā)送相關指令完成注冊后即可免費使用。

5 系統(tǒng)應用實踐

該系統(tǒng)已在廣州交通信息指揮中心應用，每天采集6604萬條浮動車數據，每5分鐘更新一次分析評價結果，對道路交通的“線—區(qū)域—全市”進行實時分析、趨勢分析、預警分析和措施分析，從而增強對城市總體、重點區(qū)域、主干道交通運行的超前研判，為城市道路交通運行的調整優(yōu)化、輔助決策和信息服務提供支持。

圖2是系統(tǒng)實時路況地圖。電子地圖上不同的顏色代表不同的交通狀況，共五種顏色，其中深綠色代表暢通、淺綠色代表基本暢通，黃色代表輕度擁堵、橙色代表中度擁堵、紅色代表嚴重擁堵。市民可以通過廣州交通信息網和手機客戶端軟件“行訊通”等途徑，查詢廣州市中心城區(qū)及中心五區(qū)的道路交通擁堵狀況。

圖 2 系統(tǒng)實時路況地圖

6 結語

本文結合廣州市的實際交通情況，設計了廣州城市道路交通運行分析系統(tǒng)，對廣州道路交通運行狀態(tài)進行多層面的定量與定性分析，并在廣州成功應用，實現對廣州道路交通運行的實時分析和超前研判，變“被動管理”為“主動管理”，為交通管理部門和政府決策部門提供了決策支持，同時向市民發(fā)布道路交通運行情況，為市民出行提供實時、準確、權威的交通信息服務。

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[3] 飯?zhí)锕Ь粗?邵春福等譯.《交通工程學》[M]. 北京：人民交通出版社，1994.

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[5] 孫曉亮，董宏輝，郭敏等.北京市區(qū)域交通狀態(tài)和服務水平評價系統(tǒng)的設計與實現[J].道路交通與安全，2010.08.

[6] 張孜，林曉麗，林思.基于浮動車數據的交通事件參數特性研究[J].交通信息與安全，2011.06.

The Design and Application of Guangzhou Urban Road Traffic Analysis System

Zhang Zi1,Tang Jie2,Huang Zhichao2,Li Jiahua3
(1.Communications Commission of Guangzhou Municipality,Guangzhou 510620,China; 2.Guangzhou Transportation Information Construction Investment and Operation Co.Ltd,Guangzhou 510620; 3.Guangzhou Vocational College of Science and Technology,Guangdong Guangzhou,510550)

Traffic operation of transport network is analyzed with the use of existing urban road traffic data.It is the foundation of urban road traffic operation and management.And it is of great significance for urban traffic management.In the reminder of this paper,we firstly describe the necessity of urban traffic analysis system.Next,we depict logic design and functional design of the system.Thirdly,we summarize innovations of the system.Finally,we show examples of the system at Guangzhou traffic,include real time traffic,congestion road of days and traffic performance index. The platform is currently running well with collecting 66.04 million of floating car data everyday and updating the result of analysis and evaluation once every five minutes.It provides support for the optimization,decision and information service. Practices indicate that the platform shows good results and worth to be popularized.

Urban road；Traffic operation analysis system；System design；System application

U491

A

張孜（1979-），男，福建晉江人，高級工程師，工學博士

交通運輸部交通運輸信息化技術研究項目(2012-364-x18-112) ；廣東省交通運輸廳重大工程項目（科技-2011-01-003）；廣州市科技計劃項目（2011J3300013）；廣東省交通運輸廳科技項目（科技-2014-05-002）