长沙市交通网络分析系统的设计与实现

摘要要：最近十年，中国城市化进程在显著加快。道路基础建设不够完善、机动车辆迅速增长及城市人口密度大等原因致使中国一些主要城市都出现了较为严重的交通拥堵问题。本文以长沙为例，以Visual Basic6.0为开发工具，以ARCGIS为平台开发了长沙市道路交通分析系统。该系统具备对各道路及各时段的拥挤程度查询分析之功能，从而为相关人员解决拥堵现象提供决策，为市民外出提供路径选择参照。

关键词：交通拥堵；ARCGIS；visual Basic6.0；交通分析系统

0 引言

长沙市作为中国中南部较大的枢纽型城市，在经济突飞猛进、城市日益繁荣的同时，城市交通拥堵问题也越来越明显，在一些主要路段经常发生堵车现象，对市民的生活造成了不可忽略的负面影响。

本文以Visual Basic6.0集成环境为开发工具，采用面向对象技术与模块化软件开发思想，二次开发了长沙市道路交通分析系统，该系统具备对各交通路段及各时段交通拥挤状况的查询及分析功能，为相关部门或市民及时了解交通状况及选择出发路线提供了有益的参考。

1 道路交通拥堵相关概念及评价指标

1.1 道路交通拥堵的定义

交通拥堵的具体定义各国尚无统一标准，日本建设省1994年在制定新交通拥堵对策计划时，确定一般道路拥堵长1km以上或拥堵时间10min以上定义为交通拥堵，首都高速公路拥堵量（拥堵时间×持续时间）在15h km/d以上定义为交通拥堵；美国道路通行能力手册在对城市干线街道的服务水平的等级划分中，将车速为22km/h以下的不稳定车流称为拥堵车流；我国公安部则对拥堵路口和拥堵路段分别给出了定义：车辆在无信号灯控制的交叉路口外车行道上受阻且排队长度超过250m，或车辆在信号灯控制的交叉路口，3次绿灯显示未通过路口的状态定义为拥堵路口；拥堵路段则定义为车辆在车行道上受阻且排队长度超过1km的状态[1]。

1.2 可接受拥堵和不可接受拥堵

（1）可接受拥堵（acceptable congestion）：当出行时间或延误超过自由流状态下正常发生的时间或延误时形成的拥堵。

（2）不可接受拥堵（unacceptable congestion）：当出行时间或延误超过了共同接受标准（agreed-upon norm）时，则为不可接受拥堵。这个统一标准随着交通设施类型、出行方式、地理位置和出行时段的不同而不同[2]。

1.3 交通拥堵评价指标

本文交通拥堵主要以V/C比作为评价指标，其比例曲线如图1：

2 系统设计及实现

2.1 系统的开发工具

该部分在前面论述的基础上，以GIS为依托，建立长沙市道路交通系统。开发GIS系统有很多方法，而Visual Basic是Windows环境下主要的系统开发工具之一，针对系统的具体情况，考虑到系统的数据和系统的框架结构的要求，本系统选择Visual Basic6.0集成环境为开发工具。

2.2 系统架构设计

由于空间数据库技术在存储和管理地理空间数据方面的有效性和先进性，系统采用了对象-关系型空间数据库为主的数据存储和管理方案。系统采用面向对象技术与模块化软件开发思想相结合的开发模式，系统架构如图2所示。

2.3 系统的功能框架

长沙市道路交通系统主要由电子地图的成图和动态控制、系统数据管理和信息查询等模块组成。其中地图控制模块包括了地图移动、地图的缩放显示和鹰眼功能。系统数据管理模块包括道路管理、地物点管理、公交路线管理。查询模块包括道路查询、道路拥挤分析查询、道路拥挤统计查询和地图设置查询，系统的功能框架图如图3所示。

2.4 数据库设计与关键表设计

这里根据系统基本数据需求仅对系统的主体数据库结构进行设计，主要包括三个子库，即空间数据库、属性数据库和模型数据库。数据库系统各个部分的逻辑组成及关系如下图4所示。

关键表字段设计如表1所示。

2.5 交通拥堵判别

采用式P=V/C 进行拥堵判别计算。P是交通量与通行能力之比，是一个无量纲量。由于交通量数据的采集相对比较简单，且可直观的反映出基于交通设施容量的拥堵评价。因此，V/C在交通系统评价中应用非常广泛，并且可以有V/C比间接的得出道路的服务水平。如表2所示。

其中：V表示车道实际交通量（当量小汽车/小时）；C表示车道通行能力（当量小汽车/小时）。

2.6 查询功能设计与实现

查询功能的设计与实现如图5所示。用户根据需要可以查询各路段的交通拥堵状况。

2.7 分析功能设计与实现

以不同颜色显示各时段的交通拥挤状况，其中红色表示很拥挤，处在上午时段；中淡红表示拥挤；黄色表示较空闲。下午时段中交通拥挤状况处在蓝、绿、黄状态。如图6所示。

3 结束语

本文介绍了交通拥堵的定义及筛选P（P=V/C）作为城市道路交通拥堵评价指标。在此基础上建立了长沙市交通分析系统，详细地进行了该系统的整体设计、数据库设计、算法设计、数据结构组织等，采用ArcEngine结合Visual Basic开发了长沙市交通分析系统。实现了道路查询、交通拥挤分析与统计等功能，可对长沙道路交通状况做出相关的统计分析，从而可为长沙市交通规划提供决策支持，实用性显著。

参考文献

[1]陆化普.解析城市交通[M].北京：中国水利水电出版社，2001.

[2] Herbert S Levinsion et al.Traffic Congestion-past-present-future ，Traffic Congestion and Traffic Safety，2002.1-3.

[3] 长沙市公安局交通警察支队.长沙市交通秩序方面有关情况统计[R].2006，5.

[4]李林波，万燕花，张勇平.城市交通拥堵发生的一般规律[J].山东交通学院学报，2004，3：55-59.</