交通信息處理與分析系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

趙建貴，米愛中（河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 焦作 454000）

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交通信息處理與分析系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

趙建貴，米愛中
（河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 焦作 454000）

摘 要：本文基于ACP方法體系中的計(jì)算實(shí)驗(yàn)理論，構(gòu)建智能交通管控方案評(píng)估及優(yōu)化平臺(tái)。作為該平臺(tái)組成部分之一的交通信息處理與分析系統(tǒng)包含城市基礎(chǔ)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(gè)主要功能模塊。本文分別針對(duì)這三個(gè)模塊，詳細(xì)描述了其功能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：智能交通；計(jì)算實(shí)驗(yàn)；信息處理

1　概述

對(duì)交通解決方案進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、及時(shí)地評(píng)估和優(yōu)化是交通研究中急需解決的問題之一。評(píng)估及優(yōu)化工作面臨的主要制約因素是評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)難以開展。交通仿真軟件的應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)方法上的一次創(chuàng)新，它使得評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)可以在系統(tǒng)實(shí)施之前開展，并可以極小的成本多次、重復(fù)地進(jìn)行。但傳統(tǒng)的仿真軟件一般是基于假設(shè)的數(shù)學(xué)模型，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)交通系統(tǒng)中各種場景的再現(xiàn)和恰當(dāng)描述，因此無法反映交通系統(tǒng)的復(fù)雜性特點(diǎn)。仿真軟件之間通常很難跨越和溝通，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果距現(xiàn)實(shí)的交通現(xiàn)象較遠(yuǎn)，評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度也因此受到了很大限制。

中國科學(xué)院王飛躍研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在交通管控的研究與實(shí)踐中引入復(fù)雜系統(tǒng)和智能控制的相關(guān)成果，提出了平行交通系統(tǒng)控制與管理的理念。該理念基于人工系統(tǒng)（Artifcial systems）、計(jì)算實(shí)驗(yàn)（Computing experiments）和平行控制（Parallel control）所組成的方法體系，簡稱為ACP方法?；谠摲椒w系中的計(jì)算實(shí)驗(yàn)理論，構(gòu)造智能交通管控方案評(píng)估及優(yōu)化平臺(tái)。該平臺(tái)由交通信息處理與分析系統(tǒng)、交通管控與服務(wù)方案計(jì)算實(shí)驗(yàn)與評(píng)估系統(tǒng)和交通人員學(xué)習(xí)與培訓(xùn)系統(tǒng)三個(gè)部分組成。交通信息處理與分析系統(tǒng)完成對(duì)各類歷史實(shí)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(tǒng)還有一個(gè)功能是為城市交通平行應(yīng)用平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由城市基礎(chǔ)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(gè)功能模塊構(gòu)成。本文將分別針對(duì)這三個(gè)模塊，詳細(xì)描述其功能設(shè)計(jì)。

2　城市基礎(chǔ)信息模塊

該模塊建立城市字典以及城市路網(wǎng)拓?fù)洌瑸樾畔⒉杉峁┐鎯?chǔ)依據(jù)。主要包括：

（1）城市字典，管理實(shí)際城市/地區(qū)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(dǎo)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(qū)名稱排序顯示。

（2）城市路網(wǎng)拓?fù)洌⒊鞘械穆房?、路段以及路口路段的關(guān)聯(lián)，包含如下功能：

a） 建立城市路網(wǎng)拓?fù)洌?/p>

b） 修改城市路網(wǎng)拓?fù)洌?/p>

c） 在城市選擇下拉列表中列出所有城市/地區(qū)，并且按照名稱排序顯示；

d） 系統(tǒng)默認(rèn)不選擇城市/地區(qū)，而是由用戶手工指定進(jìn)行操作；

e） 當(dāng)選擇城市后，列出該城市的路網(wǎng)拓?fù)洌房?、路段及相互關(guān)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(hào)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(qū)的天氣資料，并為計(jì)算實(shí)驗(yàn)提供知識(shí)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(tǒng)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(jìn)行分類：指定所屬城市/地區(qū)；

c） 采集的天氣信息以地區(qū)+日期為單位進(jìn)行組織；

d） 導(dǎo)入天氣信息。

采集及導(dǎo)入的天氣信息主要包括如下信息項(xiàng)：日期，日天氣類型，日風(fēng)向，日風(fēng)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(duì)采集的城市歷史氣候信息進(jìn)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(duì)一個(gè)地區(qū)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(jìn)行匯總分析。

d） 系統(tǒng)支持選擇月份，查看選擇月份內(nèi)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(qū)的交通資料，并為平行應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。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(dǎo)入）；

b） 城市歷史排隊(duì)長度輸入（支持導(dǎo)入）；

c） 選擇城市、日期，導(dǎo)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(dǎo)入，分為交通流和排隊(duì)長度兩類信息分別導(dǎo)入。之所以分別導(dǎo)入是因?yàn)檫@兩部分信息采集時(shí)間周期不一樣，因此存儲(chǔ)在不同的文件中；

（2）車輛分布統(tǒng)計(jì)，選擇城市路口和日期，選擇一個(gè)或多個(gè)方向（即流入到路口的路段），對(duì)該方向上的車輛按照大中小三種類型進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

（3）交通流信息查看，選擇城市路口及日期，查看各個(gè)方向上的指定指標(biāo)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(tǒng)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(hào)排序顯示；

c） 設(shè)置好路口與日期后，選擇一個(gè)或多個(gè)方向轉(zhuǎn)向，對(duì)該方向轉(zhuǎn)向上的交通流進(jìn)行查看；

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

e） 可以選擇的交通流指標(biāo)包括：流量、密度、速度、占有率，一次只能對(duì)一個(gè)交通流指標(biāo)進(jìn)行查看；

（4） 排隊(duì)長度信息查看，選擇城市路口及日期，查看各個(gè)方向上的排隊(duì)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(tǒng)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(hào)排序顯示；

c） 設(shè)置好路口與日期后，選擇一個(gè)或多個(gè)方向轉(zhuǎn)向，對(duì)該方向轉(zhuǎn)向上的排隊(duì)長度進(jìn)行查看；

（5）交通流對(duì)比，選擇城市路口，對(duì)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(tǒng)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(hào)排序顯示；

c） 系統(tǒng)允許選擇多個(gè)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(shè)置好路口與日期后，系統(tǒng)允許選擇一個(gè)方向轉(zhuǎn)向，對(duì)該方向轉(zhuǎn)向上的交通流進(jìn)行對(duì)比；

e） 系統(tǒng)一次只能選擇一個(gè)方向轉(zhuǎn)向進(jìn)行對(duì)比；f） 系統(tǒng)一次只能對(duì)一個(gè)交通流指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比；g） 對(duì)比時(shí)，每一天的交通流形成一條曲線，曲線上的點(diǎn)信息為每個(gè)采樣周期內(nèi)，采集的交通流數(shù)值。

（6） 排隊(duì)長度對(duì)比，選擇城市路口，對(duì)比不同日期的排隊(duì)長度，包含如下功能：

a） 選擇城市下拉列表中列出了系統(tǒng)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(hào)排序顯示；

c） 系統(tǒng)允許選擇多個(gè)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(shè)置好路口與日期后，系統(tǒng)允許選擇一個(gè)方向轉(zhuǎn)向，對(duì)該方向轉(zhuǎn)向上的排隊(duì)長度進(jìn)行對(duì)比；

e） 系統(tǒng)一次只能選擇一個(gè)方向轉(zhuǎn)向進(jìn)行對(duì)比；

f） 對(duì)比時(shí)，每一天的排隊(duì)長度形成一條曲線，曲線上的點(diǎn)信息為每個(gè)采樣周期截止時(shí)，距離當(dāng)天凌晨0：00發(fā)生的排隊(duì)長隊(duì)累加后除以該采樣周期的平均流量。

5　總結(jié)

本文以智能交通管控與服務(wù)方案評(píng)估及優(yōu)化問題為研究對(duì)象，基于ACP方法構(gòu)建智能交通管控方案評(píng)估及優(yōu)化平臺(tái)。針對(duì)該平臺(tái)組成部分之一的交通信息處理與分析系統(tǒng)，分別從城市基礎(chǔ)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(gè)主要功能模塊出發(fā)，詳細(xì)描述了其功能設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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

基金項(xiàng)目：河南省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)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(shù)。