交通信息處理與分析系統功能設計

趙建貴，米愛中（河南理工大學計算機科學與技術學院，河南 焦作 454000）

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交通信息處理與分析系統功能設計

趙建貴，米愛中
（河南理工大學計算機科學與技術學院，河南 焦作 454000）

摘 要：本文基于ACP方法體系中的計算實驗理論，構建智能交通管控方案評估及優化平臺。作為該平臺組成部分之一的交通信息處理與分析系統包含城市基礎信息、歷史天氣信息處理與分析和歷史交通信息處理與分析三個主要功能模塊。本文分別針對這三個模塊，詳細描述了其功能設計。

關鍵詞：智能交通；計算實驗；信息處理

1　概述

對交通解決方案進行全面、準確、及時地評估和優化是交通研究中急需解決的問題之一。評估及優化工作面臨的主要制約因素是評價實驗難以開展。交通仿真軟件的應用是實驗方法上的一次創新，它使得評價實驗可以在系統實施之前開展，并可以極小的成本多次、重復地進行。但傳統的仿真軟件一般是基于假設的數學模型，無法實現對交通系統中各種場景的再現和恰當描述，因此無法反映交通系統的復雜性特點。仿真軟件之間通常很難跨越和溝通，使得實驗結果距現實的交通現象較遠，評價結果的可信度也因此受到了很大限制。

中國科學院王飛躍研究員帶領的團隊在交通管控的研究與實踐中引入復雜系統和智能控制的相關成果，提出了平行交通系統控制與管理的理念。該理念基于人工系統（Artifcial systems）、計算實驗（Computing experiments）和平行控制（Parallel control）所組成的方法體系，簡稱為ACP方法。基于該方法體系中的計算實驗理論，構造智能交通管控方案評估及優化平臺。該平臺由交通信息處理與分析系統、交通管控與服務方案計算實驗與評估系統和交通人員學習與培訓系統三個部分組成。交通信息處理與分析系統完成對各類歷史實際信息的輸入，包括歷史交通信息、歷史天氣信息等。此外，交通信息處理與分析系統還有一個功能是為城市交通平行應用平臺提供基礎數據。該系統由城市基礎信息、歷史天氣信息處理與分析和歷史交通信息處理與分析三個功能模塊構成。本文將分別針對這三個模塊，詳細描述其功能設計。

2　城市基礎信息模塊

該模塊建立城市字典以及城市路網拓撲，為信息采集提供存儲依據。主要包括：

（1）城市字典，管理實際城市/地區信息，包含如下功能：

a） 在列表中顯示城市信息；

b） 增加城市信息；

c） 修改城市信息；

d） 刪除城市信息；

e） 城市歷史氣候采集（支持導入天氣資料）；

f） 在列表中顯示城市信息；

g） 列表按照城市/地區名稱排序顯示。

（2）城市路網拓撲，建立城市的路口、路段以及路口路段的關聯，包含如下功能：

a） 建立城市路網拓撲；

b） 修改城市路網拓撲；

c） 在城市選擇下拉列表中列出所有城市/地區，并且按照名稱排序顯示；

d） 系統默認不選擇城市/地區，而是由用戶手工指定進行操作；

e） 當選擇城市后，列出該城市的路網拓撲（路口、路段及相互關系）；

f） 路口列表中包含選擇城市的所有路口信息，并按照路口編號排序顯示。

3　歷史天氣信息處理與分析模塊

該模塊收集不同城市/地區的天氣資料，并為計算實驗提供知識參考。主要包括：

（1）歷史天氣信息采集，采集城市的歷史氣候信息，包含如下功能：

a） 系統允許從各種途徑采集天氣信息；

b） 采集的天氣信息納入天氣資料庫進行分類：指定所屬城市/地區；

c） 采集的天氣信息以地區+日期為單位進行組織；

d） 導入天氣信息。

采集及導入的天氣信息主要包括如下信息項：日期，日天氣類型，日風向，日風力，日最高溫度，日最低溫度，日降水量等。

（2）城市月/日歷史氣候分析，按月對采集的城市歷史氣候信息進行分析，包含如下功能：

a） 查看歷史天氣資料（按月/日查看）；

b） 查看歷史天氣信息：包括城市月氣候分析和城市日氣候分析；

c） 城市月/日歷史氣候分析：按照月/日為單位對一個地區的歷史天氣信息（月/日平均最高溫度、月/日平均最低溫度、月/日降水量）進行匯總分析。

d） 系統支持選擇月份，查看選擇月份內的日歷史氣候信息。

4　歷史交通信息處理與分析模塊

該模塊收集不同城市/地區的交通資料，并為平行應用提供基礎數據。主要包括：

（1）歷史交通信息采集，采集城市的歷史交通信息，包含如下功能：

a） 城市歷史交通流輸入（支持導入）；

b） 城市歷史排隊長度輸入（支持導入）；

c） 選擇城市、日期，導入該城市在該日期采集的不同路段的交通流信息；

d） 交通流信息導入，分為交通流和排隊長度兩類信息分別導入。之所以分別導入是因為這兩部分信息采集時間周期不一樣，因此存儲在不同的文件中；

（2）車輛分布統計，選擇城市路口和日期，選擇一個或多個方向（即流入到路口的路段），對該方向上的車輛按照大中小三種類型進行數量統計。

（3）交通流信息查看，選擇城市路口及日期，查看各個方向上的指定指標交通流信息，包含如下功能：

a） 選擇城市下拉列表中列出了系統中所有的城市并按照名稱排序顯示；

b） 選擇城市后，選擇路口下拉列表框中列出了該城市的所有路口并按照路口編號排序顯示；

c） 設置好路口與日期后，選擇一個或多個方向轉向，對該方向轉向上的交通流進行查看；

d） 可以選擇的方向轉向如下：由南向北左轉、由南向北直行、由南向北右轉、由北向南左轉、由北向南直行、由北向南右轉、由東向西左轉、由東向西直行、由東向西右轉、由西向東左轉、由西向東直行、由西向東右轉；

e） 可以選擇的交通流指標包括：流量、密度、速度、占有率，一次只能對一個交通流指標進行查看；

（4） 排隊長度信息查看，選擇城市路口及日期，查看各個方向上的排隊長度信息，包含如下功能：

a） 選擇城市下拉列表中列出了系統中所有的城市并按照名稱排序顯示；

b） 選擇城市后，選擇路口下拉列表框中列出了該城市的所有路口并按照路口編號排序顯示；

c） 設置好路口與日期后，選擇一個或多個方向轉向，對該方向轉向上的排隊長度進行查看；

（5）交通流對比，選擇城市路口，對比不同日期的交通流，包含如下功能：

a） 選擇城市下拉列表中列出了系統中所有的城市并按照名稱排序顯示；

b） 選擇城市后，選擇路口下拉列表框中列出了該城市的所有路口并按照路口編號排序顯示；

c） 系統允許選擇多個日期，可選擇的日期必須是選擇路口已采集信息的日期；

d） 設置好路口與日期后，系統允許選擇一個方向轉向，對該方向轉向上的交通流進行對比；

e） 系統一次只能選擇一個方向轉向進行對比；f） 系統一次只能對一個交通流指標進行對比；g） 對比時，每一天的交通流形成一條曲線，曲線上的點信息為每個采樣周期內，采集的交通流數值。

（6） 排隊長度對比，選擇城市路口，對比不同日期的排隊長度，包含如下功能：

a） 選擇城市下拉列表中列出了系統中所有的城市并按照名稱排序顯示；

b） 選擇城市后，選擇路口下拉列表框中列出了該城市的所有路口并按照路口編號排序顯示；

c） 系統允許選擇多個日期，可選擇的日期必須是選擇路口已采集信息的日期；

d） 設置好路口與日期后，系統允許選擇一個方向轉向，對該方向轉向上的排隊長度進行對比；

e） 系統一次只能選擇一個方向轉向進行對比；

f） 對比時，每一天的排隊長度形成一條曲線，曲線上的點信息為每個采樣周期截止時，距離當天凌晨0：00發生的排隊長隊累加后除以該采樣周期的平均流量。

5　總結

本文以智能交通管控與服務方案評估及優化問題為研究對象，基于ACP方法構建智能交通管控方案評估及優化平臺。針對該平臺組成部分之一的交通信息處理與分析系統，分別從城市基礎信息、歷史天氣信息處理與分析和歷史交通信息處理與分析三個主要功能模塊出發，詳細描述了其功能設計。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.144

基金項目：河南省軟科學研究計劃項目（152400410513）

作者簡介：趙建貴（1965-），男，河南延津人，本科，工程師，研究方向：電氣信息技術。