交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)的應(yīng)用分析

長(zhǎng)安大學(xué)　鐘晨昊

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交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)的應(yīng)用分析

長(zhǎng)安大學(xué)鐘晨昊

【摘要】交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，能夠獲取實(shí)時(shí)交通參數(shù)，包括交通流量、車型、車速、車道占有率等，為系統(tǒng)提供支撐作用。本文重點(diǎn)介紹了視頻類交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)，并分析了其數(shù)據(jù)采集方法與處理方式，從而更好地指導(dǎo)實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)；視頻類；數(shù)據(jù)處理

交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)ITS (Intelligent Transportation System)的重要組成部分，是目前ITS獲取詳盡的、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，在整個(gè)ITS系統(tǒng)中起到支撐作用。由于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，還需要進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)在流量數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、高效性等方面。

1　視頻類交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)

視頻檢測(cè)系統(tǒng)是一種新型交通檢測(cè)系統(tǒng)，在智能交通行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，可以有效解決大多數(shù)交通問(wèn)題，該系統(tǒng)有著先進(jìn)性、通用性和多用性等優(yōu)點(diǎn)[1]。在視頻檢測(cè)系統(tǒng)中，由一臺(tái)或多臺(tái)視頻攝像機(jī)為處理器傳輸路面的圖像，然后圖像在處理器中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，然后處理，從而獲取車輛的位置、速度參數(shù)和車流量等信息。美國(guó)Vantage視頻交通流量采集系統(tǒng)是其中最為先進(jìn)的一種，在設(shè)計(jì)Vantage視頻交通流量采集系統(tǒng)時(shí)，主要目的是為交通交流采集工作提供幫助。該系統(tǒng)所采用的數(shù)字視頻技術(shù)在國(guó)際上比較領(lǐng)先，不僅可以較好的與道路交通流量采集系統(tǒng)相結(jié)合，同時(shí)還可以與電子警察抓拍系統(tǒng)、感應(yīng)式十字路口信號(hào)燈控制系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)無(wú)縫整合，該系統(tǒng)所具備的雙重功能，在當(dāng)前城市道路事故監(jiān)控、交通誘導(dǎo)、高速公路交通流量采集、橋梁和公路隧道意外事故監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用比較多。

2　數(shù)據(jù)采集方法

2.1路段觀測(cè)

為在數(shù)據(jù)分析工作中有可靠數(shù)據(jù)，在路段觀測(cè)過(guò)程中選擇單斷面觀測(cè)法（SVQ）、區(qū)間觀測(cè)法（LTT）兩種方法，前一種方法適用于橫向干擾少、線形平直的路段，這種方法能夠得到各種交通特性數(shù)據(jù)（不包括超車率），可以觀測(cè)得到道路橫斷面、車頭時(shí)距、交通量、速度、調(diào)查路段200米內(nèi)橫向干擾等數(shù)據(jù)[2]。單斷面觀測(cè)法布置情況如圖1所示：

圖1　單斷面觀測(cè)法布置情況示意圖

區(qū)間觀測(cè)法由兩個(gè)斷面觀測(cè)法構(gòu)成，將兩個(gè)SVQ分別布置在起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，路段通常約為2000米，能夠調(diào)街道化程度、平縱曲線對(duì)通行能力的影響。這種觀測(cè)方法能夠收集到很多種數(shù)據(jù)，主要包括車輛行程時(shí)間及區(qū)間速度、超車率及超車次數(shù)、橫向干擾，以及調(diào)查路段進(jìn)出口雙向交通流量、橫斷面形式、路段平縱線形。

此外還需要注意的是，所有觀測(cè)點(diǎn)都要做好對(duì)交通情況的連續(xù)錄像，這是一種后備手段，在檢測(cè)器或者其他設(shè)備發(fā)生故障后，能夠通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)室中的錄像，獲取交通量及交通構(gòu)成的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2匝道調(diào)查

匝道調(diào)查需要采集匝道交通量、車頭時(shí)距、車速、延誤等交通流參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)具體布置情況如圖2所示：

圖2　匝道調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)布置圖

2.3加減速車道調(diào)查

對(duì)加減速車道進(jìn)行調(diào)查，能夠獲得加減速車道長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。通過(guò)調(diào)查加減速車道，能夠采集到分、合流區(qū)的幾何參數(shù)、交通量數(shù)據(jù)、車輛行為特征，以及進(jìn)出變速車道車輛速度等數(shù)據(jù)。

圖3

2.4交織區(qū)調(diào)查

對(duì)交織區(qū)進(jìn)行調(diào)查，能夠獲得交織區(qū)車流運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，讓交織區(qū)交通運(yùn)行規(guī)律的分析、模型的建立與檢驗(yàn)、對(duì)參數(shù)的標(biāo)定等有一個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。通過(guò)調(diào)查交織區(qū)，能夠采集到的數(shù)據(jù)主要包括：相交道路等級(jí)、交織區(qū)構(gòu)形、交織區(qū)上下游道路狀況，以及交織區(qū)縱坡、車道數(shù)、長(zhǎng)度、總交通量、交織交通量、交通量分布情況、交織速度、非交織速度、總平均速度、變換車道需要的時(shí)間與長(zhǎng)度、交織區(qū)內(nèi)速度變化狀況、車型比例等?，F(xiàn)場(chǎng)具體布置情況如圖4所示：

圖4　交織區(qū)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖

2.5交叉口調(diào)查

在觀測(cè)平面交叉口時(shí)，野外主要進(jìn)行攝像，并且將交通量數(shù)據(jù)采集儀設(shè)置在所有進(jìn)出口道，對(duì)交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，如速度、流量等[3]。在所有進(jìn)口道和交叉口中央地帶，要用攝像機(jī)進(jìn)行連續(xù)攝像，以回放室內(nèi)錄像的方式，將各種車型的流向、流量及延誤確定下來(lái)，這樣能夠得到T型、環(huán)島、十字等各種交叉口的流量—延誤曲線。十字交叉口觀測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)布置情況如圖5所示：

圖5　交叉口調(diào)查示意圖

將手提鍵盤(pán)和數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行連接，室內(nèi)觀測(cè)員用其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，分別記錄下選定觀測(cè)路段的車型特點(diǎn)、通過(guò)時(shí)間、進(jìn)口道處排隊(duì)車輛數(shù)，認(rèn)真辨認(rèn)進(jìn)出口的車輛，之后將各種車型的延誤與通行時(shí)間計(jì)算出來(lái)，得到各種交叉口流量—延誤曲線。同時(shí)根據(jù)這個(gè)曲線，將服務(wù)水平合理劃分出來(lái)，并將各種影響因素對(duì)通行能力的影響系數(shù)確定下來(lái)。

3　數(shù)據(jù)處理

對(duì)野外收集的數(shù)據(jù)而言，僅僅為單車信息數(shù)據(jù)，分析過(guò)程中不能直接使用，先要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)此，專門(mén)設(shè)計(jì)了ANAL-YSIS.EXE分析軟件，與交通量采集設(shè)備配套使用，可以處理分析所有原始數(shù)據(jù)文件，無(wú)論哪個(gè)時(shí)間周期，都能夠顯示出交通及其流量的構(gòu)成情況，同時(shí)還可以生成空間平均運(yùn)行速度、速度分布曲線等初步結(jié)果。此外，為更好的統(tǒng)計(jì)和分析后期數(shù)據(jù)，建立起標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)格式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在每個(gè)觀測(cè)路段建立一個(gè)交通情況數(shù)據(jù)庫(kù)TRAFDATA，其中包括的指標(biāo)有車型組成、車速、交通量、自由流速度等，并對(duì)道路幾何、環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行采集，通過(guò)歸納建立現(xiàn)場(chǎng)情況數(shù)據(jù)庫(kù)SITEDATA，內(nèi)容包括地形地貌、公路等級(jí)、路面路肩寬度，以及行人程度、街道化程度、臨近設(shè)施進(jìn)出口、停車等橫向干擾情況。通過(guò)整合交通情況數(shù)據(jù)庫(kù)與現(xiàn)場(chǎng)情況數(shù)據(jù)庫(kù)，形成道路通行能力研究數(shù)據(jù)庫(kù)（HCS），并將其和相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析軟件（SPSS）共同使用，保證之后的數(shù)學(xué)模型分析更好進(jìn)行。

圖6　交通流數(shù)據(jù)采集與基本處理示意

圖7　交通流數(shù)據(jù)采集與處理一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

在轉(zhuǎn)換和處理數(shù)據(jù)之后，可以得到基本數(shù)據(jù)文件，主要有流量信息、車隊(duì)信息和速度信息，并用于統(tǒng)計(jì)分析中。近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，交通事業(yè)也發(fā)展的越來(lái)越快，社會(huì)公眾對(duì)交通信息

提出了更高的要求。公路交通狀況調(diào)查工作有著諸多缺點(diǎn)，如觀測(cè)點(diǎn)分布較廣、線路較長(zhǎng)，觀測(cè)人員也不夠穩(wěn)定，加之在站房的土地征用、日常經(jīng)費(fèi)開(kāi)支、人員投入等方面，都有很多問(wèn)題。特別是在調(diào)查高速公路的過(guò)程中，無(wú)法使用人工檢測(cè)的方法，因此需要充分應(yīng)用自動(dòng)交調(diào)系統(tǒng)，只有這樣才能有效解決這個(gè)問(wèn)題。

對(duì)未來(lái)流量采集而言，必然會(huì)朝著公路交通流量全自動(dòng)化的檢查與監(jiān)測(cè)方向發(fā)展，在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步過(guò)程中，交通量檢測(cè)技術(shù)也會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，功能也更加齊全，使用也更加簡(jiǎn)單、方便。因此，在今后公路管理領(lǐng)域中，交通流量自動(dòng)采集系統(tǒng)必然會(huì)發(fā)揮出關(guān)鍵性作用。

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