交通信息处理与分析系统功能设计

赵建贵，米爱中（河南理工大学计算机科学与技术学院，河南 焦作 454000）



交通信息处理与分析系统功能设计

赵建贵，米爱中
（河南理工大学计算机科学与技术学院，河南 焦作 454000）

摘 要：本文基于ACP方法体系中的计算实验理论，构建智能交通管控方案评估及优化平台。作为该平台组成部分之一的交通信息处理与分析系统包含城市基础信息、历史天气信息处理与分析和历史交通信息处理与分析三个主要功能模块。本文分别针对这三个模块，详细描述了其功能设计。

关键词：智能交通；计算实验；信息处理

1　概述

对交通解决方案进行全面、准确、及时地评估和优化是交通研究中急需解决的问题之一。评估及优化工作面临的主要制约因素是评价实验难以开展。交通仿真软件的应用是实验方法上的一次创新，它使得评价实验可以在系统实施之前开展，并可以极小的成本多次、重复地进行。但传统的仿真软件一般是基于假设的数学模型，无法实现对交通系统中各种场景的再现和恰当描述，因此无法反映交通系统的复杂性特点。仿真软件之间通常很难跨越和沟通，使得实验结果距现实的交通现象较远，评价结果的可信度也因此受到了很大限制。

中国科学院王飞跃研究员带领的团队在交通管控的研究与实践中引入复杂系统和智能控制的相关成果，提出了平行交通系统控制与管理的理念。该理念基于人工系统（Artifcial systems）、计算实验（Computing experiments）和平行控制（Parallel control）所组成的方法体系，简称为ACP方法。基于该方法体系中的计算实验理论，构造智能交通管控方案评估及优化平台。该平台由交通信息处理与分析系统、交通管控与服务方案计算实验与评估系统和交通人员学习与培训系统三个部分组成。交通信息处理与分析系统完成对各类历史实际信息的输入，包括历史交通信息、历史天气信息等。此外，交通信息处理与分析系统还有一个功能是为城市交通平行应用平台提供基础数据。该系统由城市基础信息、历史天气信息处理与分析和历史交通信息处理与分析三个功能模块构成。本文将分别针对这三个模块，详细描述其功能设计。

2　城市基础信息模块

该模块建立城市字典以及城市路网拓扑，为信息采集提供存储依据。主要包括：

（1）城市字典，管理实际城市/地区信息，包含如下功能：

a） 在列表中显示城市信息；

b） 增加城市信息；

c） 修改城市信息；

d） 删除城市信息；

e） 城市历史气候采集（支持导入天气资料）；

f） 在列表中显示城市信息；

g） 列表按照城市/地区名称排序显示。

（2）城市路网拓扑，建立城市的路口、路段以及路口路段的关联，包含如下功能：

a） 建立城市路网拓扑；

b） 修改城市路网拓扑；

c） 在城市选择下拉列表中列出所有城市/地区，并且按照名称排序显示；

d） 系统默认不选择城市/地区，而是由用户手工指定进行操作；

e） 当选择城市后，列出该城市的路网拓扑（路口、路段及相互关系）；

f） 路口列表中包含选择城市的所有路口信息，并按照路口编号排序显示。

3　历史天气信息处理与分析模块

该模块收集不同城市/地区的天气资料，并为计算实验提供知识参考。主要包括：

（1）历史天气信息采集，采集城市的历史气候信息，包含如下功能：

a） 系统允许从各种途径采集天气信息；

b） 采集的天气信息纳入天气资料库进行分类：指定所属城市/地区；

c） 采集的天气信息以地区+日期为单位进行组织；

d） 导入天气信息。

采集及导入的天气信息主要包括如下信息项：日期，日天气类型，日风向，日风力，日最高温度，日最低温度，日降水量等。

（2）城市月/日历史气候分析，按月对采集的城市历史气候信息进行分析，包含如下功能：

a） 查看历史天气资料（按月/日查看）；

b） 查看历史天气信息：包括城市月气候分析和城市日气候分析；

c） 城市月/日历史气候分析：按照月/日为单位对一个地区的历史天气信息（月/日平均最高温度、月/日平均最低温度、月/日降水量）进行汇总分析。

d） 系统支持选择月份，查看选择月份内的日历史气候信息。

4　历史交通信息处理与分析模块

该模块收集不同城市/地区的交通资料，并为平行应用提供基础数据。主要包括：

（1）历史交通信息采集，采集城市的历史交通信息，包含如下功能：

a） 城市历史交通流输入（支持导入）；

b） 城市历史排队长度输入（支持导入）；

c） 选择城市、日期，导入该城市在该日期采集的不同路段的交通流信息；

d） 交通流信息导入，分为交通流和排队长度两类信息分别导入。之所以分别导入是因为这两部分信息采集时间周期不一样，因此存储在不同的文件中；

（2）车辆分布统计，选择城市路口和日期，选择一个或多个方向（即流入到路口的路段），对该方向上的车辆按照大中小三种类型进行数量统计。

（3）交通流信息查看，选择城市路口及日期，查看各个方向上的指定指标交通流信息，包含如下功能：

a） 选择城市下拉列表中列出了系统中所有的城市并按照名称排序显示；

b） 选择城市后，选择路口下拉列表框中列出了该城市的所有路口并按照路口编号排序显示；

c） 设置好路口与日期后，选择一个或多个方向转向，对该方向转向上的交通流进行查看；

d） 可以选择的方向转向如下：由南向北左转、由南向北直行、由南向北右转、由北向南左转、由北向南直行、由北向南右转、由东向西左转、由东向西直行、由东向西右转、由西向东左转、由西向东直行、由西向东右转；

e） 可以选择的交通流指标包括：流量、密度、速度、占有率，一次只能对一个交通流指标进行查看；

（4） 排队长度信息查看，选择城市路口及日期，查看各个方向上的排队长度信息，包含如下功能：

a） 选择城市下拉列表中列出了系统中所有的城市并按照名称排序显示；

b） 选择城市后，选择路口下拉列表框中列出了该城市的所有路口并按照路口编号排序显示；

c） 设置好路口与日期后，选择一个或多个方向转向，对该方向转向上的排队长度进行查看；

（5）交通流对比，选择城市路口，对比不同日期的交通流，包含如下功能：

a） 选择城市下拉列表中列出了系统中所有的城市并按照名称排序显示；

b） 选择城市后，选择路口下拉列表框中列出了该城市的所有路口并按照路口编号排序显示；

c） 系统允许选择多个日期，可选择的日期必须是选择路口已采集信息的日期；

d） 设置好路口与日期后，系统允许选择一个方向转向，对该方向转向上的交通流进行对比；

e） 系统一次只能选择一个方向转向进行对比；f） 系统一次只能对一个交通流指标进行对比；g） 对比时，每一天的交通流形成一条曲线，曲线上的点信息为每个采样周期内，采集的交通流数值。

（6） 排队长度对比，选择城市路口，对比不同日期的排队长度，包含如下功能：

a） 选择城市下拉列表中列出了系统中所有的城市并按照名称排序显示；

b） 选择城市后，选择路口下拉列表框中列出了该城市的所有路口并按照路口编号排序显示；

c） 系统允许选择多个日期，可选择的日期必须是选择路口已采集信息的日期；

d） 设置好路口与日期后，系统允许选择一个方向转向，对该方向转向上的排队长度进行对比；

e） 系统一次只能选择一个方向转向进行对比；

f） 对比时，每一天的排队长度形成一条曲线，曲线上的点信息为每个采样周期截止时，距离当天凌晨0：00发生的排队长队累加后除以该采样周期的平均流量。

5　总结

本文以智能交通管控与服务方案评估及优化问题为研究对象，基于ACP方法构建智能交通管控方案评估及优化平台。针对该平台组成部分之一的交通信息处理与分析系统，分别从城市基础信息、历史天气信息处理与分析和历史交通信息处理与分析三个主要功能模块出发，详细描述了其功能设计。

参考文献：

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［2］王飞跃.关于复杂系统研究的计算理论与方法［J］.中国基础科学，2004，6（05）：3-10.

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［4］唐少虎，刘小明，陈兆盟等.基于计算实验的城市道路行程时间预测与建模［J］.自动化学报，2015，41（08）：1516-1527.

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

基金项目：河南省软科学研究计划项目（152400410513）

作者简介：赵建贵（1965-），男，河南延津人，本科，工程师，研究方向：电气信息技术。