预警在先规避拥堵

王升东 王祎 田镍

一.研究背景

随着智能手机和互联网技术的发展，电子地图在导航和路线拥堵提示方面得到了广泛的应用。通过采集智能手机上GPS的信号，综合分析车速和定位信息，可有效获取道路的通行状态。当道路出现拥堵时，目前各类电子地图通过不同颜色可有效标准出路段的通行状况。驾驶人或乘客通过观察电子地图，可有效提前获取前方道路的通行状态，并及时的对自身行驶路线进行调整。

目前，当某个车道出现交通事故或者其他非正常情况时，大量车辆被逼迫进行换道，而且在事故点附近的通行秩序往往混乱，严重降低了道路的通行效率。从目前电子地图使用角度而言，现有的方法可以提示出前方的拥堵点，但对拥堵点哪个车道被封闭、哪个车道可以通行无法做出判断。如果驾驶人能提前获知哪个车道被封闭，则可以提前变换车道，而不是到事故点才临时换道，可以有效避免不必要的拥堵。通过设计一种方案，提供一种使智能手机对事故车道进行判读的基本方法，将事故车道信息向所有正在使用电子地图的智能手机发送，告知驾驶人前方哪个车道被封闭，提醒驾驶人提前换道，达到“预警在先，规避拥堵”的效果。

二、研究目标

研究目标在于提供一种智能手机对事故车道进行判读的基本方法，通过采集智能手机的各种信号进行综合分析，获知前方道路的通行状态，再通过电子地图告知驾驶人前方哪个车道被封闭，提醒驾驶人提前换道，通过对智能手机上的信号进行统计分析，获知前方道路的通行状态以及拥堵路段的具体信息（事故瘫痪车道以及可通行车道），设计出可通行方案，并且将其通过电子地图反馈给驾驶员与司机。目前的电子地图存在的问题是：

缺点一：消息存在延时情况

在实际应用上，信息的传递导航系统上显示为橙色，表示行车缓慢。从后视镜上可以看到后面还有长长的车龙。实时路况上显示的路况与实际略有出入。

缺点二：导航路线与路况信息容易混淆

一般情况下，在导航地图上，绿色代表畅通，橙色（或黄色）代表拥挤，红色代表堵塞，紫色代表导航路线。各种颜色与导航路线重叠在一切，用户在使用的时候容易造成视觉错误，把TMC实时路况显示的信息当成是导航路线。而且当放大地图比例的时候，地图变小，这种情况更容易发生。数据未必全面。这一点随着装机人数不断增加，会持续好转。数据不能实时。即便已经很快，但多少会有时差，加之手机网络刷新时延。涉及变量太多。路上情况千变万化，偶发的一个交通事故，又或者前车的几个刹车变道，都可能引发整条道路的速度降低。即便前两项原因不断优化，但是如果你已在这条路上，错综复杂的原因，也会让你发现现实远无预计的美好。这一条对结果影响的权重可能最大。集体选择悖论，当大家都选择躲避拥堵时，会不会反而造成在推荐路线产生新的拥堵，这个问题需要算法的优化。

三、方法原理

新的方法的原理是通过安装于智能手机上的各种传感器对车辆行驶状态进行分析，并对处于一定范围内的大量智能手机的所有数据进行综合分析，进而判断这些智能手机的GPS数据和陀螺仪数据是否出现了一定的规律性，并进而判断哪个车道被封闭，然后利用先进的互联网技术将车道封闭信息发送给其他正在使用电子地图的智能手机用户。

（1）智能手机数据采集：对所有正使用电子地图的智能手机，采集智能手机GPS和陀螺仪的数据。

（2）判断路段是否出现了拥堵：对所有采集到的智能手机数据，如果在相同运行方向，在200米范围内出现平均车速低于10km/h的智能手机数量超过50，则认为该路段出现了拥堵。

（3）判断拥堵路段的车道封闭状态。对于拥堵路段，对上述平均车速低于10km/h的智能手机对应的摆角速度进行分析，如果所有的摆角速度数值的绝对值全部小于5.0°/s，则认为是所有车道处于拥堵状况，此时结束工作，进入下一次判断流程。

（4）判断哪条车道被封闭：对上述平均车速低于10km/h的智能手机对应的横摆角速度进行分析从而得到了路况信息。

（5）将车道封闭结果发送至所有正在使用电子地图的智能手机，提醒驾驶人提前换道，以提升事故拥堵路段的通行效率。

其可以简单定义为Internet上的GIS，它采用當前主流的通信、应用协议和体系结构，不但具有传统GIS系统的功能，还具有利用Internet优势的特有功能，大大增强了GIS软件的开放性。具有如下特点：

1.只需要在服务器端配备GIS软件，客户端可通过浏览器访问服务器，而不需要专门安装GIS软件，尽管有时也需要安装一些插件，但使用成本仍比完全配备整套GIS软件低得多；

2.用页面取代窗口，简单易用，用户不需要具备专业知识，大大降低了操作难度；

3.用户可以透明地访问GIS数据，实现远程数据异构共享，而不需要关心其服务器究竟采用什么GIS软件。

用户可以在浏览器上通过浏览网页向IIS/应用服务器发出请求，IIS/应用服务器响应请求并由GIS服务器接收请求，进行处理、分析、计算后，向GIS数据服务器发出请求，获得地图数据，并将地图生成为GIF图片，最后由IIS/应用服务器生成标准HTML文件，一并发回浏览器端。地图缩放主要向用户提供对地图的放大、缩小、移动、复位和更新等显示操作。用户通过点击代表各功能的按钮（其中某些操作还需要点击地图以获取地图坐标，如放大和缩小），把操作参数传递给处理函数，由该函数确定显示的地图范围

方法的优点：实时掌控路段信息，绕路防堵对于车主来说，最头疼的可能不是只涨不跌的油费，也都不是各种繁琐的保养，反而是日日活在拥堵的道路当中，过着有车比没车更缓慢的生活。而掌握了实时路况，则可以给予车主选择其他道路的主动权。部分车主也会通过交通电台等方式获取交通路况，其实这也是获取实时路况的一种方式。但是与TMC相比，就缺乏一种宏观的资讯，很容易刚逃过了一条拥堵的道路，又陷入了另外一条拥堵的道路。

四、总结

如果驾驶人能提前获知哪个车道被封闭，则可以提前变换车道，而不是到事故点才临时换道，可以有效避免不必要的拥堵，可以提醒驾驶人提前换道，达到“预警在先，规避拥堵”的效果。