广州城市道路交通运行分析系统的设计与实现

张 孜,汤 杰,黄智超,李家华

（1.广州交通运输委员会，广州，510620；2.广州交通信息化建设投资营运有限公司，广州，510620；3.广州科技职业技术学院，广州，510550）

广州城市道路交通运行分析系统的设计与实现

张 孜1,汤 杰2,黄智超2,李家华3

（1.广州交通运输委员会，广州，510620；2.广州交通信息化建设投资营运有限公司，广州，510620；3.广州科技职业技术学院，广州，510550）

利用已有的城市道路交通基础数据，对道路的交通运行情况进行分析，是城市道路交通运行管理的基础，对城市交通管理具有重要意义。本文首先阐述了城市道路交通运行分析系统的必要性，接着进行了系统的逻辑设计和功能设计，并总结了系统的创新点，最后展示了系统的实际应用情况，包括实时路况、日拥堵路段和交通拥堵指数。目前该平台在广州市应用状态良好，每天采集6604万条浮动车数据，每5分钟更新一次分析评价结果，为广州城市道路交通运行的调整优化、辅助决策和信息服务提供支持，实践表明效果良好，具有推广应用前景。

城市道路；交通运行分析系统；系统设计；系统应用

0 前言

随着经济的发展，城市的规模不断扩大，城市交通问题日益严重，为了缓解城市交通问题，需要对路网的交通运行状态进行分析, 众多学者在交通运行评价领域开展了大量研究工作，积累了一定的实践经验。国外很早开始就对交通运行状况进行研究，主要集中在美国、欧洲和日本等发达国家，这些国家主要通过道路交通服务水平来衡量交通运行状况。美国自上世纪六十年代后，主要集中在城市道路交通的运行分析上，通过采集实时交通数据进行分析和研究，以此来判断城市道路交通的运行状况。欧洲和日本等其它发达国家和地区在交通运行状况方面也有相关的研究。北京从2005年开始逐步研究并建立了一整套城市道路交通运行状态分析体系和应用系统，从时间、空间、频率、波动等多角度对交通运行状态进行分析。广州在浮动车交通数据方面做了相应的研究，为分析和研究广州市的交通运行状况提供依据。本文结合广州交通运行的特征与实际情况，利用先进的交通状态获取与融合、交通特征提取与态势分析以及集成应用基础技术，建立符合广州特色的区域交通状态评估、预报预警和统计分析的信息系统，系统已在广州交通信息指挥中心应用，每天对外发布道路交通拥堵指数。

2 必要性和需求分析

广州城市道路交通运行分析系统的需求主体有交通行业主管部门、政府决策部门以及市民。交通行业主管部门需要掌握每天的道路交通运行情况，包括实时分析、趋势分析、预警分析和措施分析，需要对常发性拥堵区域进行判断、预测，为交通治理、交通优化调整等具体交通管理措施提供数据支持；政府决策部门需要该系统提供宏观层面的分析评价结果，为城市交通管理、交通规划、交通政策制定等提供决策支持；市民需要了解每天的道路实时路况、道路拥堵情况等交通信息，进而更好地进行出行规划。

3 系统总体设计

3.1 系统逻辑框架设计

广州城市道路交通运行分析系统逻辑框架设计如图1所示。系统首先采集出租车、公交车和客运车等浮动车的GPS数据以及公交专用道的视频流量监控数据；然后对采集的数据源进行数据抽取和数据预处理，将处理后的数据存储于广州城市道路交通运行分析系统基础数据库中；接着对存储的数据进行相应的数据分析，包括实时路况分析、道路预警分析、统计分析、报表分析、基础信息管理和系统管理等功能模块；最后对分析的结果进行展示，包括统计分析展示、GIS地图展示和信息发布展示三种展示形式。

图1 系统逻辑框架设计

3.2 系统功能设计

基于广州已有的道路交通基础数据、广州城市道路交通运行评价指标体系以及系统需求分析进行系统功能设计。系统功能分为实时路况、预警分析、统计分析等3大板块内容。

（1）实时路况

实时路况功能主要实现广州城市道路的实时运行情况，可在地图上进行多种交互式查询和多维分析，主要功能模块包括路况地图、区域实时路况监控、道路实时路况监控等道路路况详细监控功能。

（2）预警分析

道路路况预警是对现行道路的路况进行分析统计，综合道路各项进行实时评价，当评价项超过预定临界值时，系统自动启动预警程序。

（3）统计分析

统计分析板块分为区域多维度分析、道路多维度分析和潮汐道分析三大功能。

◆区域多维度分析

主要从不同指标、不同时间、不同区域进行多维度分析城市道路交通状况，该功能包括三方面：同一时间段内不同指标模式，同一指标不同时间段模式和同一指标同一时间段不同区域模式。

◆道路多维度分析

包括城市道路分析和高快速路分析两个功能模块，主要从同一道路不同指标和不同道路同一指标进行分析的模式。

◆潮汐道路分析

对城市中同一道路，不同方向的两条道路（南北或东西向），分析其双向拥堵级别（按照拥堵级别差换算为值）的差值，进行城市道路的潮汐性分析。

4 系统创新点

（1）动态交通信息的采集发布

本系统能够对交通信息进行实时汇报。在对交通信息的采集、融合、处理基础上，通过应用软件为出行者提供实时路况、交通预测、路径规划等消息。出行者可以及时获得实时更新信息，提前安排出行计划，变更出行路线，使出行更安全、更便捷、更可靠。

（2）基于移动互联网信息发布

移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，移动互联网是最新的应用发展趋势；本系统适合多种平台，支持android和iphone系统，用户登录联通官方网站和AppStore下载软件后，发送相关指令完成注册后即可免费使用。

5 系统应用实践

该系统已在广州交通信息指挥中心应用，每天采集6604万条浮动车数据，每5分钟更新一次分析评价结果，对道路交通的“线—区域—全市”进行实时分析、趋势分析、预警分析和措施分析，从而增强对城市总体、重点区域、主干道交通运行的超前研判，为城市道路交通运行的调整优化、辅助决策和信息服务提供支持。

图2是系统实时路况地图。电子地图上不同的颜色代表不同的交通状况，共五种颜色，其中深绿色代表畅通、浅绿色代表基本畅通，黄色代表轻度拥堵、橙色代表中度拥堵、红色代表严重拥堵。市民可以通过广州交通信息网和手机客户端软件“行讯通”等途径，查询广州市中心城区及中心五区的道路交通拥堵状况。

图 2 系统实时路况地图

6 结语

本文结合广州市的实际交通情况，设计了广州城市道路交通运行分析系统，对广州道路交通运行状态进行多层面的定量与定性分析，并在广州成功应用，实现对广州道路交通运行的实时分析和超前研判，变“被动管理”为“主动管理”，为交通管理部门和政府决策部门提供了决策支持，同时向市民发布道路交通运行情况，为市民出行提供实时、准确、权威的交通信息服务。

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[5] 孙晓亮，董宏辉，郭敏等.北京市区域交通状态和服务水平评价系统的设计与实现[J].道路交通与安全，2010.08.

[6] 张孜，林晓丽，林思.基于浮动车数据的交通事件参数特性研究[J].交通信息与安全，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

张孜（1979-），男，福建晋江人，高级工程师，工学博士

交通运输部交通运输信息化技术研究项目(2012-364-x18-112) ；广东省交通运输厅重大工程项目（科技-2011-01-003）；广州市科技计划项目（2011J3300013）；广东省交通运输厅科技项目（科技-2014-05-002）