交通流量管理信息系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p><b>　　物流信息系統(tǒng)</b></p><p>　　班 級 物流工程1班 </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　物流工程系<

2、/b></p><p>　　2012年 6月 8日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　說明：1、學院、專業(yè)、年級均填全稱，如：光電工程學院、測控技術(shù)、2003。</p><p>　　2、本表除簽名外均可采用計算機打印。本表不夠，可另附頁，但應(yīng)在頁腳添加頁碼。</p>

3、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　正文</b></p><p>　　1、交通流量管理系統(tǒng)簡介………………06</p><p>　　2、系統(tǒng)產(chǎn)生的背景及作用………………06</p>

4、<p>　　3、需求分析………………………………07</p><p>　　4、可行性分析……………………………08..</p><p>　　5、模塊介紹………………………………09</p><p>　　6、系統(tǒng)分析………………………………15</p><p>　　7、系統(tǒng)設(shè)計………………………………20</p><

5、;p>　　8、設(shè)計說明書……………………………27</p><p>　　9、仿真建?！?0</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　交通流量信息系統(tǒng)是通過對公路交通流狀況進行定期或不定期調(diào)查，掌握其車輛流量、構(gòu)成、分布和運行規(guī)律等特性，并進行分析和預(yù)測，從而為管理人員或用戶提供服務(wù)。</p

6、><p>　　該系統(tǒng)包含5個相關(guān)但獨立運行的子系統(tǒng)：采集系統(tǒng)、前臺發(fā)布系統(tǒng)、前臺發(fā)布系統(tǒng)。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　交通流量 公路 信息管理 預(yù)警 仿真 查詢</p><p><b>　　正文</b></p><p>　　交通流量管理信

7、息系統(tǒng)</p><p>　　1、交通流量管理系統(tǒng)簡介</p><p>　　交通流量信息系統(tǒng)，是為了監(jiān)測、管理交通流量，為交通管理者，駕駛?cè)藛T以及廣大的物流企業(yè)提供各種功能的一種新型的信息系統(tǒng)。該信息系統(tǒng)由三大系統(tǒng)構(gòu)成，分別是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、后臺管理系統(tǒng)和發(fā)布系統(tǒng)。</p><p>　　采集系統(tǒng)：各類流量信息的采集，以及在采集過程中維護數(shù)據(jù)的完整性、正確性、安全性，并且

8、提供安全、可靠的消息傳輸支持，此外，還要確定交通流量指標體系</p><p>　　后臺管理系統(tǒng)：根據(jù)普通用戶和系統(tǒng)用戶的區(qū)別，提供不同的權(quán)限和服務(wù)，做到既保護數(shù)據(jù)，又高效準確地維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫資源。</p><p>　　前臺發(fā)布系統(tǒng)：要求各個交通指標體系具有自己獨立的發(fā)布界面，用戶可以根據(jù)需要查詢相關(guān)行業(yè)的交通流量信息。且提供全表查詢、報表顯示、生成文本下載的功能。</p>&

9、lt;p>　　我們小組根據(jù)需要，將該系統(tǒng)劃分為了五個模塊進行研究：信息采集模塊、后臺管理模塊（數(shù)據(jù)庫模塊）、查詢模塊、預(yù)警模塊以及仿真模塊。</p><p>　　2、系統(tǒng)產(chǎn)生的背景及作用</p><p>　　隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，各種現(xiàn)代的交通方式都得到了較大的發(fā)展，其中公路交通的發(fā)展最為引人注意。流水線的生產(chǎn)方式讓汽車的價格下降，汽車作為一種大眾化的交通工具變成可能，私家車的數(shù)量快速

10、增長，導致了公路交通的壓力增大，其帶來的后果就是堵車。在時下，堵車已經(jīng)成為了一種常見或者一種時尚，如何緩解公路交通擁擠的狀況，如何高效的利用當前的公路交通的設(shè)施設(shè)備，如何規(guī)劃處更合理的車道，如何選擇更優(yōu)化的行駛路線，已經(jīng)成為了一種迫切的需求。在此背景下，我們研究了一種新的系統(tǒng)——交通流量管理信息系統(tǒng)。</p><p>　　交通流量信息系統(tǒng)的主要作用是采集分散在各處的交通流量信息，并匯總、加工、儲存，通過分析處理，

11、存儲到交通流量信息數(shù)據(jù)庫，再通過信息發(fā)布子系統(tǒng)向用戶提供交通流量信息服務(wù)，提供各個行業(yè)交通流量信息的歷史查詢，線路優(yōu)化，當前交通狀況等功能，借此來提高運輸效率，充分的利用當前交通的設(shè)施與設(shè)備，改善交通擁堵的狀況。并且，該系統(tǒng)能在更深層次的方面為交管部門提供幫助，比如在城市道路建設(shè)的設(shè)計中提供及時的，真實的數(shù)據(jù)，對需求做出分析。</p><p><b>　　3、需求分析</b></p&g

12、t;<p><b>　　3.1、業(yè)務(wù)需求</b></p><p>　　交通流量管理信息系統(tǒng)是一個擁有交通信息數(shù)據(jù)庫、集成城市交通緩堵管理模塊并可實現(xiàn) GIS空間分析及可視化功能的軟件。其設(shè)計旨在面向城市交通管理部門用戶需求，采用 GIS技術(shù)完善城市交通管理信息框架，并以緩解大中城市交通擁堵和提高交通管理現(xiàn)代化、信息化水平為直接目的，最終實現(xiàn)城市交通管理系統(tǒng)的智能化。該信息平臺大

13、大提高了信息化、智能化程度，提高了數(shù)據(jù)的集成度，對空間數(shù)據(jù)的管理更加方便、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更為合理，并增加了對動態(tài)數(shù)據(jù)的存儲、處理和顯示，提供了更多專業(yè)的管理與分析模塊，程序模塊封裝好，數(shù)據(jù)傳輸安全。其設(shè)計既可以滿足交通管理與分析的需求，又在數(shù)據(jù)存儲和顯示上遠遠優(yōu)于非基于 GIS的智能交通系統(tǒng)，在大中城市交通緩堵智能化管理技術(shù)中應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢。</p><p><b>　　3、2用戶需求</b>

14、;</p><p>　　用戶可以根據(jù)需要查詢相關(guān)行業(yè)的交通流量信息。全表查詢功能為用戶提供定制的查詢支持，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定查詢范圍和條件，取得相應(yīng)的查詢結(jié)果，通過報表方式更直觀的顯示檢索結(jié)果。同時，用戶獲取的查詢結(jié)果也可以根據(jù)需要生成文本下載到用戶系統(tǒng)，供用戶進一步使用。</p><p>　　及時、準確的交通信息獲得，以便在遇到突發(fā)問題時能夠自如的處理（比如哪兒存在堵車的情況時，司機就

15、可以根據(jù)需求更改路線，否者就會浪費了時間還反而使交通更堵塞）。并且系統(tǒng)能夠給出相應(yīng)的指導和建議，給司機或者物流企業(yè)提高運輸線路的優(yōu)化。這樣就提高了效率，節(jié)省了用戶的時間。</p><p><b>　　3.3、功能需求</b></p><p>　　(1)交通流量的數(shù)據(jù)的輸入、修改，刪除及瀏覽</p><p>　　數(shù)據(jù)的基本處理時交通管路系統(tǒng)所必須

16、的，只有有了簡單的功能才能往高端的功能發(fā)展。</p><p>　　(2)多項條件的任意并列查詢和瀏覽</p><p>　　并行查詢和瀏覽是為了保證多人可以同時處理同一個數(shù)據(jù)，防止出錯。</p><p>　　(3)交通流量數(shù)據(jù)的多項條件匯總統(tǒng)計和圖標顯示</p><p>　　數(shù)據(jù)匯總處理可以用于統(tǒng)計和預(yù)測，對系統(tǒng)以后的發(fā)展有很大的作用。<

17、/p><p>　　(4)交通流量信息的地圖分區(qū)版的實現(xiàn)，可以按條件顯示地圖中各個路口的流量數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)查詢和直觀顯示相結(jié)合</p><p>　　保證可以查詢不同地區(qū)的數(shù)據(jù)流量，不是僅僅局限在一點。方便了多數(shù)據(jù)的獲得和處理，也可以不同地區(qū)作對。</p><p><b>　　(5)報表的打印</b></p><p>　　報表的

18、打印方便、簡潔，對其他方面不存在影響。</p><p>　　(6)交通流量數(shù)據(jù)的同步維護和安全性管理</p><p>　　可能的硬件故障有：突然斷電、網(wǎng)絡(luò)中斷、死機等。短時間可以修復(fù)的故障，待故障修復(fù)后繼續(xù)工作。如故障不能馬上修復(fù)，可用手工方式繼續(xù)工作，待故障修復(fù)后將數(shù)據(jù)補充輸入計算機。</p><p>　　(7)車型及載重量的獲得，車速的測量</p>

19、<p>　　通過簡單的方法了解某輛車是否超速、超載，使交通管理部門更容易管理。</p><p>　　(8)能對靜態(tài)交通數(shù)據(jù)圖層和動態(tài)交通數(shù)據(jù)進行管理和顯示；</p><p>　　(9)能獲得交通誘導模塊、停車誘導模塊和交通意外事件檢測模塊的反饋信息，并進行相應(yīng)的顯示；</p><p><b>　　4、可行性分析</b></p&

20、gt;<p><b>　　4.1、設(shè)計可行性</b></p><p>　　該信息平臺的設(shè)計使用了以下軟件：MicroSoft Visual C++ 6.0、ArcGIS 9、</p><p>　　MapObjects 2.3 以及MicroSoft Access。其中Access 與ArcGIS 9 主要用于數(shù)據(jù)的預(yù)處理，數(shù)據(jù)庫的建立及數(shù)據(jù)輸入。Micr

21、oSoft Visual C++ 6.0 和 MapObjects 2.3 主要用于信息系統(tǒng)界面、功能和模塊的設(shè)計。</p><p><b>　　4.2、經(jīng)濟可行性</b></p><p>　　本系統(tǒng)完成后，將對公路交通管理及建設(shè)方面提供有力的理論支持。將公路交通流量管理工作的上工作效率、工作質(zhì)量大幅提高，為公路規(guī)劃、建設(shè)、養(yǎng)護、運營管理、科研提供全面、準確、系統(tǒng)的流

22、量數(shù)據(jù)，為加快實現(xiàn)公路交通管理現(xiàn)代化提供信息支持，為滿足政府及行業(yè)管理部門和社會公眾對公路交通情況調(diào)查統(tǒng)計信息的需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享、及時發(fā)布、交通量統(tǒng)計分析現(xiàn)代化提供了保證，而且，通過對公路流量調(diào)查數(shù)據(jù)，進行科學分析，為路網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)提供依據(jù)，可節(jié)省大量的建設(shè)資金，間接創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。與此同時，也可以為我國的物流業(yè)的發(fā)展提供更好的環(huán)境，為廣大的物流企業(yè)節(jié)約了運輸成本和時間成本，可謂一舉數(shù)得。</p><p&g

23、t;<b>　　4.3、技術(shù)可行性</b></p><p>　　交通流量管理信息系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)分為交通流量信息和交通路徑信息，交通流量信息又分為靜態(tài)交通流量信息和動態(tài)交通流量信息兩類。</p><p>　　從采集上看，交通路徑信息和靜態(tài)交通流量信息通過對城市地圖進行數(shù)字化或直接從相關(guān)部門獲得，動態(tài)交通流量信息通過人工采集和道路動態(tài)交通信息采集設(shè)備采集獲得。其中，道路

24、動態(tài)交通流量信息采集設(shè)備主要為車輛檢測器，包括了電視監(jiān)控鏡頭、環(huán)形線圈檢測器、超聲波檢測器等，用于獲得交通量、流速、有效泊位占有率等參數(shù)。在數(shù)據(jù)中心進行信息的進一步處理，通過有線、無線通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)和GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GIS全球地理信息系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)運營，運用數(shù)據(jù)庫進行信息的存儲和提取處理。</p><p><b>　　4.4、管理可行性</b></p><p>

25、　?。?）通過計算機網(wǎng)絡(luò)的信息系統(tǒng)可以進行有效地控制，通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)能夠有效管理大量的數(shù)據(jù)。</p><p>　　（2）科學管理的基礎(chǔ)工作是建立信息系統(tǒng)的前提。只有在合理的管理體制、完善的規(guī)章制度、穩(wěn)定的生產(chǎn)秩序、科學的管理辦法和程序、以及完整、準確的原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，才能有效地建立信息系統(tǒng)。</p><p>　?。?）工作人員對信息發(fā)布系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)進行監(jiān)控和維護。其中，由信息發(fā)布系統(tǒng)

26、中的后臺管理系統(tǒng)負責維護交通流量信息系統(tǒng)的各種資源，包括用戶管理、資源管理和數(shù)據(jù)標準管理。用戶管理主要維護著普通用戶和系統(tǒng)用戶，通過在數(shù)據(jù)庫中建立相關(guān)的用戶權(quán)限表來管理用戶信息。資源主要指的是系統(tǒng)中的流量信息資源，資源管理功能負責管理維護系統(tǒng)中的流量信息資源，這些資源將作為用戶訪問內(nèi)容進行保存，只有在資源管理中設(shè)置的資源才能被分配給用戶訪問。數(shù)據(jù)標準管理的作用是維護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)標準管理用于創(chuàng)建和修改數(shù)據(jù)庫資源，它通過行業(yè)、數(shù)據(jù)集

27、、數(shù)據(jù)字段三個級別來維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫資源。</p><p><b>　　5、模塊介紹</b></p><p>　　5.1、信息采集模塊：</p><p>　　由于本模塊主要依靠硬件實現(xiàn)，本組成員能力有限且市面上已有眾多解決方案的情況下，我們僅作簡介：</p><p>　　1.目前市場上主要的交通信息檢測手段及優(yōu)缺點<

28、/p><p>　　交通信息采集技術(shù)的研究已經(jīng)開展多年。時至今日，已有多種交通信息采集技術(shù)在實際中應(yīng)用。通過這些技術(shù)采集到的交通信息主要包括各車道的車流量、車道占有率，車速、車型、車頭時距等。</p><p>　　最先開始發(fā)展的是接觸式的交通信息采集技術(shù)，其主要代表是壓電、壓力管探測、環(huán)行線圈探測和磁力式探測。這些采集裝置都有共同特點，就是埋藏在路面之下，當汽車經(jīng)過采集裝置上方時會引起相應(yīng)的壓力

29、、電場或磁場的變化，最后采集裝置將這些力和場的變化轉(zhuǎn)換為所需要的交通信息。經(jīng)過多年發(fā)展，路面接觸式的交通信息采集技術(shù)已經(jīng)很成熟，其測量精度高，易于掌握，一直在交通信息采集領(lǐng)域中占有主要地位。但是這種路面接觸式的交通采集裝置有著不可避免的缺點。首先是安裝維護困難，必須中斷交通、破壞路面；其次隨著車輛增多，車輛對道路的壓力導致這類裝置的使用壽命也越來越短；現(xiàn)在道路擴張很快，各種環(huán)境下的道路日益增多，而路基下沉、鹽堿和冰凍等條件將嚴重影響路面

30、接觸式交通信息采集裝置的使用。所有這些都帶來了其使用成本的上升。</p><p>　　新近發(fā)展起來的路面非接觸式交通信息采集裝置不存在安裝維護困難、使用壽命短等缺點，主要分為波頻探測和視頻探測兩大類。波頻探測又可分為微波、超聲波和紅外三種，其中除了超聲波探測只能進行單車道交通信息采集外，其余都可同時進行多車道交通信息采集。由于安裝維護簡單，路面非接觸式交通信息采集技術(shù)發(fā)展非常迅速。視頻探測是利用車輛進入檢測區(qū)域?qū)?/p>

31、致背景灰度變化的原理來進行檢測，直觀可靠，但受光度，氣候條件的影響很大。而波頻探測則是利用車輛經(jīng)過檢測區(qū)域時引起的電磁波的返回時間或頻率的變化進行檢測，其中紅外檢測對車型分辨清晰，但受天氣的影響很大，而超聲檢測對于車速和車型的判定準確，但受安裝條件限制只能頂部正向安裝，只能采集一個車道的信息。微波檢測有著安裝維護方便、使用壽命長、受天氣氣候影響小，能同時進行多個車道檢測的優(yōu)點，但存在側(cè)向安裝同時檢測多個車道時不能檢測單一車輛的速度等缺點

32、。</p><p><b>　?。?）基于線圈技術(shù)</b></p><p>　　原理：以金屬環(huán)形線圈埋設(shè)于路面下，利用車輛經(jīng)過線圈區(qū)域時因車身鐵材料所造成的電感量的變化來探測車輛的存在。該探測技術(shù)可測車速，車流量，占有率等基本交通信息參數(shù)，但是不能多車道同時探測。</p><p>　　安裝：埋設(shè)式。在路面開一條深槽，將探測線圈埋入其中，信息處理

33、部分安裝于路邊的控制箱。</p><p>　　優(yōu)點：首次投資較少、準確度高、不受氣候和光照等外界條件影響。</p><p>　　缺點：安裝與維修因為需要中斷交通、破壞路面而變得很復(fù)雜，加上車輛重壓等因素導致壽命不長，因而維護成本很高。另外特殊路段如橋梁、隧道等難以安裝。</p><p>　　技術(shù)：最簡單也最成熟</p><p>　　應(yīng)用成本：

34、首次投資相對較少，維護成本極高。</p><p>　　應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于除不能破壞路面情況外的所有地方。</p><p>　　與其他系統(tǒng)的兼容性：與交通信號燈控制系統(tǒng)兼容性很好，但是與基于其它技術(shù)的交通信息采集系統(tǒng)的兼容性較差。目前常規(guī)的線圈交通信息檢測系統(tǒng)信息傳輸采用的是輪循，而基于其它技術(shù)的系統(tǒng)主要采用的是主動上報的方式。</p><p><b>　　

35、（2）基于視頻技術(shù)</b></p><p>　　原理：使用計算機視頻技術(shù)檢測交通信息，通過視頻攝象頭和計算機模仿人眼的功能，在視頻范圍內(nèi)劃定虛擬線圈，車輛進入檢測區(qū)域使背景灰度發(fā)生變化，從而感知車輛的存在，并以此檢測車輛的流量和速度。該探測技術(shù)可測車速，車流量，占有率等基本交通信息參數(shù)，但是難以實現(xiàn)很多車道同時探測。</p><p>　　安裝：正向安裝于龍門架或者L型橫梁上。&

36、lt;/p><p>　　優(yōu)點：在氣候和光照等外界條件理想的情況下準確度高。</p><p>　　缺點：極易受氣候和光照等外界條件等影響，因為需要正向安裝于龍門架或者L型橫梁上而使得安裝與維修變得很復(fù)雜。</p><p>　　技術(shù)：不成熟，主要問題是要克服外界條件的影響。</p><p>　　應(yīng)用成本：首次投資相對線圈要高，但是維護成本很低。<

37、;/p><p>　　應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于能架設(shè)龍門架或者L型橫梁的所有地方。</p><p>　　與其他系統(tǒng)的兼容性：好。</p><p>　　（3）基于微波雷達技術(shù)</p><p>　　基于微波雷達技術(shù)的交通信息采集系統(tǒng)可分為側(cè)向安裝與正向安裝2種。</p><p><b>　　1）側(cè)向安裝</b>&

38、lt;/p><p>　　原理：利用雷達天線發(fā)射出電磁波，當有車輛經(jīng)過時，則會將波反射回來，再由雷達檢測器接收并計算處理，不同車道由于其目標反射距離不同而導致回波信號不同，從而能同時檢測多車道的交通信息。該探測技術(shù)可測車速，車流量，占有率等基本交通信息參數(shù)，但是不能準確測量單一車輛速度。</p><p>　　安裝：側(cè)向安裝于道路邊的立桿上。</p><p>　　優(yōu)點：安裝

39、維護簡單（不用破壞路面和中斷交通）、車流量檢測準確度高、不受氣候和光照等外界條件影響、壽命長。可安裝于橋梁與隧道等線圈難以安裝的路段。</p><p>　　缺點：不能準確測量單一車輛速度，車型判斷不準。</p><p><b>　　技術(shù)：復(fù)雜，成熟</b></p><p>　　應(yīng)用成本：首次投資相對較高，但維護成本極低。</p>

40、<p>　　應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于所有地方。</p><p>　　與其他系統(tǒng)的兼容性：好。</p><p><b>　　2）正向安裝</b></p><p>　　原理：利用雷達天線發(fā)射出電磁波，當有車輛經(jīng)過時，則會將波反射回來，再由雷達檢測器接收并計算處理，采用FMCW和Doppler雙波束體制，因而既能準確測量車輛速度又能準確測量車流量

41、等其他交通信息。</p><p>　　安裝：正向安裝于龍門架或者L型橫梁上。</p><p>　　優(yōu)點：既能準確測量車輛速度又能準確測量車流量等其他交通信息、不受氣候和光照等外界條件影響、壽命長。同時還可以安裝于橋梁與隧道等線圈難以安裝的路段。</p><p>　　缺點：因為需要正向安裝于龍門架或者L型橫梁上而使得安裝與維修變得很復(fù)雜。</p><

42、;p><b>　　技術(shù)：最復(fù)雜，成熟</b></p><p>　　應(yīng)用成本：首次投資相對較高，但維護成本極低。</p><p>　　應(yīng)用范圍：可應(yīng)用于所有地方。</p><p>　　與其他系統(tǒng)的兼容性：好。</p><p>　　5.2、信息管理模塊：</p><p>　　本模塊主要為后臺運行

43、的數(shù)據(jù)庫文件及相應(yīng)信息管理系統(tǒng)，為本次系統(tǒng)設(shè)計主體，詳見下文。</p><p>　　5.3、信息查詢模塊：</p><p>　　和信息管理模塊同樣基于數(shù)據(jù)庫文件設(shè)計，詳見下文。</p><p>　　5.4、交通預(yù)警模塊：</p><p>　　本模塊可為交管部門與駕駛員兩方面提供道路信息與預(yù)警服務(wù)。對于部分道路以出現(xiàn)與未出現(xiàn)的繁忙、擁堵情況，提

44、前通知駕駛員避讓或選擇其他行車路線，提醒交管部門采取分流、限行等措施改善路況等等。</p><p><b>　　與查詢模塊的區(qū)別：</b></p><p>　　1.查詢模塊的發(fā)起者是人，即本系統(tǒng)的使用者，系統(tǒng)反饋的是人查詢的內(nèi)容。</p><p>　　預(yù)警模塊的主體是系統(tǒng)本身，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)及采集系統(tǒng)的實時量，可以持續(xù)地預(yù)測各路段的

45、流量情況并發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。</p><p>　　2.查詢模塊查詢的內(nèi)容一般為某條線路的流量及某條路徑的優(yōu)化。</p><p>　　預(yù)警模塊則是針對整個路網(wǎng)的監(jiān)控，是對全局的優(yōu)化整合。</p><p>　　3.查詢模塊服務(wù)對象多為駕駛者。</p><p>　　預(yù)警模塊則駕駛者和交管部門皆有用途，甚至對后者意義更大。</p><

46、p>　　4.查詢模塊的結(jié)果往往是“死”的，沒有變化的，靈活性不足。</p><p>　　預(yù)警模塊由于是基于數(shù)據(jù)庫文件和采集系統(tǒng)的實時流量，所以其輸出數(shù)據(jù)也會實時變化，能靈活改變策略以適應(yīng)變化，“活”的數(shù)據(jù)更有實用性。</p><p><b>　?。?）模塊內(nèi)容：</b></p><p>　　基于車流量斷面模型建立：</p>

47、<p>　　對于已建公路根據(jù)歷史車流量數(shù)據(jù)，對于待建公路可以根據(jù)建設(shè)資料。將高速公路某路段劃分為若干個分區(qū)，每個分區(qū)的斷面為該路段車流擁堵點。利用監(jiān)控設(shè)備立足于公路交通量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，引入其他如天氣、歷史、地域等信息，建立了一個車流量斷面模型。通過各設(shè)備采集的車輛進出信息來判斷該路段分區(qū)車輛的擁堵狀況?；竟饺缦拢?lt;/p><p>　　路段分區(qū)車輛數(shù)=分區(qū)駛?cè)胲囕v數(shù)-分區(qū)駛出車輛數(shù)</p>

48、<p>　　當某段時間內(nèi)路段分區(qū)內(nèi)車輛數(shù)超過一定指標的時候產(chǎn)生一系列報警告警。</p><p>　　在各個路段的日常工作情況下，無報警信號，整個預(yù)警告警模型系統(tǒng)當處于一個日常監(jiān)控狀態(tài)，負責監(jiān)視路段的所有情況。當檢測到有運營狀態(tài)發(fā)生變化，如系統(tǒng)檢測車流量短時間內(nèi)增大等現(xiàn)象時，系統(tǒng)將進入一個預(yù)警狀態(tài)，并發(fā)出預(yù)警信號。如果預(yù)警被判定為誤報警返回到正常的日常監(jiān)控狀態(tài)，但是如果預(yù)警被確認就會產(chǎn)生一條真正的報警

49、信息。也有一些報警沒有預(yù)警過程，而是直接產(chǎn)生報警信息。系統(tǒng)在收到真實報警時，會自動切換到報警狀態(tài)并發(fā)出報警信號，系統(tǒng)隨之進入報警處理狀態(tài)，自動調(diào)取相關(guān)預(yù)案對此次報警進行處理。報警處理結(jié)束之后，系統(tǒng)則恢復(fù)到正常的日常監(jiān)控狀態(tài)。</p><p>　?。?）模型實現(xiàn)以及影響參數(shù)</p><p><b>　　以高速公路為例</b></p><p>　　

50、根據(jù)《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第八十條規(guī)定，機動車在高速公路上行駛，車速超過每小時100公里時，應(yīng)當與同車道前車保持100米以上的距離，車速低于每小時100公里時，與同車道前車距離可以適當縮短，但最小距離不得少于50米。在高速公路行車時速一般都在100公里以上，正常狀態(tài)下高速公路以雙車道為例每1KM正常能夠承載車數(shù)為20輛。</p><p>　　路段分區(qū)行車承載量為20n(n為該路段里程公里數(shù)),當

51、某一時段，該路段分區(qū)入口與出口的差值大于20n，并呈逐步發(fā)展增大趨勢的時候該模型進入預(yù)警模式。</p><p>　　正常狀態(tài)：本模型中暫定,假設(shè)當前路段分區(qū)行車輛為X,正常狀態(tài)下路段分區(qū)在GIS地圖上顯示為淺綠色。</p><p>　　當X瀕臨20n,該路段分區(qū)進入飽和狀態(tài)，</p><p>　　當20n≤X≤30n時，該路段分區(qū)進入1級擁堵狀態(tài)，同時發(fā)出預(yù)警信息。

52、</p><p>　　當30n≤X≤40n時，該路段分區(qū)進入2級擁堵狀態(tài)，同時彈出預(yù)警處理流程。</p><p>　　當X≥40n時，該路段分區(qū)進入3級擁堵狀態(tài)，同時彈出告警處理流程。</p><p>　　惡劣天氣影響：惡劣天氣對高速公路產(chǎn)生影響，就有關(guān)部門規(guī)定將會劃分為禁止通行和限制通行。</p><p>　　當天氣惡劣，直接導致高速公路道

53、口封道的時候，模型接到信息直接將關(guān)聯(lián)路段分區(qū)置入紅色報警狀態(tài)。</p><p>　　當惡劣天氣，高速公路管制通行的時候，本系統(tǒng)將視天氣惡劣狀況，對該路段的承載量X導入比例系數(shù)進行削減，如大霧天氣下，路段分區(qū)承載量即為0.5X，全部判定指標下調(diào)50%。</p><p>　　交通事件影響： 交通事件可劃分為交通事故和交通養(yǎng)護事件，對于高速公路產(chǎn)生的影響分為兩類：1、封道；2、半幅通行。<

54、/p><p>　　當出現(xiàn)重大交通事故時導致全線阻塞，路側(cè)平臺接到信息直接將關(guān)聯(lián)路段分區(qū)置入紅色報警狀態(tài)。</p><p>　　當應(yīng)交通事故或養(yǎng)護施工導致高速公路半幅通行時，路段分區(qū)承載量指標也對應(yīng)下調(diào)50%為0.5X。</p><p><b>　　（3）影響因素：</b></p><p><b>　　1)時間因素影

55、響:</b></p><p>　　在一些特殊時間段會出現(xiàn)車流量大幅超過日常正常狀態(tài)，如春運，十一黃金周這些人口流動高峰時段，根據(jù)往年歷史數(shù)據(jù)分析出比照平時正常通行車流量，可以適當將指標提到k%。但在事件到達前需事先法術(shù)特殊時段預(yù)警信號。</p><p><b>　　2）地域因素影響</b></p><p>　　地域因素影響，指的是高

56、速公路的一些特殊地段，如橋梁隧道的特殊環(huán)境，會對高速公路行車有一定特殊影響，在該路段可以適當將該路段承載量適當降低若干個百分點，如下調(diào)到80%為0.8X。</p><p>　　(4)主動預(yù)警機制的優(yōu)越性</p><p>　　高速公路交通監(jiān)控引入主動預(yù)警機制，較之傳統(tǒng)的被動監(jiān)視有著以下優(yōu)點：</p><p>　　科學的路況建模，考慮到影響高速公路交通的種種因素，綜合分

57、析，提高對高速公路可能發(fā)生事故的預(yù)見性。</p><p>　　主動介入高速公路運營管理，一改過去傳統(tǒng)的被動接受事件上報，被動去調(diào)查事件的做法。主動介入高速公路事件的發(fā)生過程，提前進行影響，以規(guī)避事件的發(fā)生或降低事件的影響。</p><p>　　主動預(yù)警機制引入的主動防控的概念進入高速公路運營，能夠極大提高高速公路管理者的能動性以及業(yè)務(wù)效率。</p><p><

58、b>　　5.5、仿真模塊：</b></p><p>　　對于仿真的好處，顯而易見，有了數(shù)據(jù)庫的支持，和采集系統(tǒng)的實時流量，我們能進行模擬的擴建原有車道和新建車道。這樣既保證了準確性，課多次計算、模擬計算，又避免了破壞性試驗及高昂的費用。</p><p>　　路段行駛時間和流量的關(guān)系建模：</p><p>　　進行道路交通流量分析建模的主要目的：&l

59、t;/p><p>　　分析目前交通網(wǎng)絡(luò)的運行狀況</p><p>　　發(fā)現(xiàn)當前交通網(wǎng)絡(luò)的缺陷，為后面交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)</p><p>　　評價交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的優(yōu)劣性、合理性</p><p>　　最大限度的減少交通阻塞的發(fā)生，提高交通系統(tǒng)服務(wù)水平</p><p>　　由交通流理論可知，交通量(Q)、速度(V)和密

60、度(K)三參數(shù)之間的關(guān)系為</p><p>　　其中，Q為路段的車流量，K為路段車流密度，V為路段行車速度。</p><p>　　當某一段公路上的交通量逐漸增大, 達到時,道路上的車輛將開始產(chǎn)生擁擠，此時所計算到的交通密度稱為最大密度, 用來表示,而所對應(yīng)的交通量就是路段通行能力。 此時如果該路段的車輛仍不斷增加, 將最終導致交通阻塞，從而使速度最后達到零，整個路段道路( 車道) 被車輛全

61、部占據(jù)，我們稱此時道路上的交通密度為交通阻塞密度(又稱為最大密度)對應(yīng)的交通量顯然為零。 理論上通過該路段的時間為無限長， 這種規(guī)律關(guān)系見下圖</p><p>　　由此一個良好的模型必須達到或者接近最高路段通行能力，而非越大越好，否則導致路面閑置及效率低下問題。</p><p>　　本系統(tǒng)結(jié)尾處就車道數(shù)量的仿真實驗進行了實現(xiàn)和討論。我們采用Flexsim軟件進行仿真，具體分析討論見實驗。&

62、lt;/p><p><b>　　6、系統(tǒng)分析</b></p><p><b>　　6．1組織結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　6.2功能流程圖</b></p><p><b>　　6.3業(yè)務(wù)流程圖</b></p><p>&l

63、t;b>　　6.4數(shù)據(jù)流程圖</b></p><p>　　頂層數(shù)據(jù)流程圖說明：系統(tǒng)外部的信息輸入有三個來源，分別是：設(shè)計師、用戶以及安裝在各個路口的信息采集裝備。經(jīng)過匯總以后，送入交通流量信息管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的加工處理，然后通過其子系統(tǒng)（發(fā)布系統(tǒng)），將處理完畢的信息向廣大的用戶進行發(fā)布。</p><p>　　第一層數(shù)據(jù)流程圖說明：數(shù)據(jù)經(jīng)過采集系統(tǒng)管理以后，傳送到后臺管理系

64、統(tǒng)中進行分析處理和存儲，然后，根據(jù)用戶需要，從系統(tǒng)了取出數(shù)據(jù)，出送到發(fā)布系統(tǒng)里，進行信息的發(fā)布。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)說明如下：</b></p><p>　　“F1,F2，F(xiàn)3”為采集的各種交通流量信息</p><p>　　“2”為各個用戶的查詢申請</p><p>　　“3”為設(shè)計師制定的采集標準</

65、p><p>　　“4”為信息發(fā)布、報警等</p><p>　　“5”剛采集來的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的時間內(nèi)容和格式</p><p><b>　　“6”將數(shù)據(jù)匯總</b></p><p>　　“7”處理后存放的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的時間內(nèi)容和格式</p><p>　　“8”分析之后的有用信息，包括數(shù)據(jù)的時間內(nèi)容和格

66、式</p><p>　　“9”數(shù)據(jù)的發(fā)布，包括發(fā)布的形式與方法</p><p>　　第二層數(shù)據(jù)流程圖說明：通過攝像頭，埋在公路下和設(shè)置在路口的傳感器，以及交通工作人員三方共同的數(shù)據(jù)采集，結(jié)合設(shè)計師的采集標準進行數(shù)據(jù)的采集，然后</p><p><b>　　6.5數(shù)據(jù)字典</b></p><p><b>　　6.

67、6邏輯處理</b></p><p><b>　　7、系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　7.1、模塊結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　7.2、數(shù)據(jù)庫設(shè)計：</p><p>　　數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)，，首先要保證其設(shè)計的合理性，一提高數(shù)據(jù)的存儲效率，保證數(shù)據(jù)的完整和一致，也是系

68、統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。此外,數(shù)據(jù)庫的設(shè)計要充分了解用戶的各方面需求，包括現(xiàn)有的需求以及將來可能添加的需求。</p><p>　　7.2.1、E-R模型</p><p>　　7.2.2、數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　要在計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和處理，得將概念模型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并且這些數(shù)據(jù)表要滿足范式要求，下面是設(shè)計關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。庫存管理

69、系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　路口：{路口代碼、路口名稱、入口方向}</p><p>　　路口細則：{路口代碼、入口方向、車道數(shù)量、道路等級、極限通過流量、最佳通過流量}</p><p>　　車輛：{車輛代碼、車輛種類、行駛方向、時間段、車流量}</p><p>　　車輛細則：{車輛代碼、車輛種類、行駛方向、非機動車比例、機動車比

70、例}</p><p>　　車流量細則：{實際車流量、行駛方向、時間段、車輛增加量、車輛減少量}</p><p>　　用戶：{用戶名、密碼、權(quán)限}</p><p>　　權(quán)限細則：{用戶名、記錄、權(quán)限種類、等級、修改}</p><p>　　報表/文本：{車流量、圖形}</p><p>　　報表/文本細則：{車流量、權(quán)限、圖

71、形種類、圖形數(shù)量、反饋}</p><p>　　數(shù)據(jù)采集：{時間段、指標體系、人工/機器、可靠性}</p><p>　　指標體系：{時間段、運營車數(shù)、完好車輛數(shù)、車輛種類}</p><p>　　指標明細：{實際車流量、行駛方向、平均速度、平均密度、非機動車比例、機動車比例、車輛增加量、車輛減少量}</p><p>　　7.2.3、數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)

72、設(shè)計</p><p>　　通過對數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以清晰的得到數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，即將上面的數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫中的二維表，以下便是該數(shù)據(jù)庫中使用到得數(shù)據(jù)二維表。</p><p>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫（jcsj）包括表：路口表（lk）,車流量信息表（cllxx）,用戶表（yh）</p><p>　　由數(shù)據(jù)模型利用SQL Server 2000進行數(shù)據(jù)庫的詳細設(shè)計，其基本

73、表的設(shè)計如下：</p><p>　　(1)路口清單(IntersectionBill)</p><p>　　說明：此表存放路口信息。</p><p>　　(2) 用戶清單(UserBill)</p><p>　　說明：此表存放系統(tǒng)用戶信息。</p><p>　　(3)交通流量清單(TrafficflowBill)<

74、;/p><p>　　說明：此表存放交通流量信息。</p><p><b>　　7、3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計</b></p><p><b>　　7.4、代碼設(shè)計</b></p><p>　　由于車輛分為機動車輛和非機動車輛兩種，而機動車輛又可以分為大型汽車，小型汽車，摩托車和其他車輛（此處因為只考慮城市交通，所以忽

75、略農(nóng)用的機動車輛），而非機動車又可以分為電動車，自行車以及其他，故此，設(shè)計代碼方案如下圖</p><p><b>　　7.5、輸入設(shè)計：</b></p><p>　　本系統(tǒng)主要是表格輸入原始數(shù)據(jù)，且輸入數(shù)據(jù)的格式都進行了規(guī)范化，從而減少了輸入的錯誤，輸入界面都是按輸入人員熟悉的操作方式進行設(shè)計的。</p><p>　　輸入設(shè)備主要是鍵盤和鼠標。

76、</p><p><b>　　7.6、輸出設(shè)計：</b></p><p>　　輸出的形式 ：1、報表 2、電子顯示屏 3、廣播 4、報警</p><p>　　7.6.1、報表形式（在某一單位長度的路段統(tǒng)計的均值）</p><p><b>　　某路段的報表形式：</b></p>

77、<p>　　7.6.2、電子屏幕</p><p>　　設(shè)置在各條路口以及路段中（圖片為例），輸出的內(nèi)容為前一路段的基本狀態(tài)情況。</p><p><b>　　7.6.3、廣播</b></p><p>　　安裝在司機室內(nèi)的無線電廣播電臺進行接收，由交通管理部門進行播報各個地區(qū)的交通狀況。表達出來的主要內(nèi)容包括：地點，車流量，堵車與否，是

78、否限速和建議等。例如：有人開車在重慶市沙坪壩區(qū)腫瘤醫(yī)院往石門大橋，收到：重慶市沙坪壩區(qū)大石壩車流量——，存在堵車的情況，如有急事請改走沿江路。</p><p><b>　　7.6.4報警</b></p><p>　　設(shè)置報警鈴，當流量超過一定的指標之后，報警鈴會自動向交管指揮中心報警，以便讓交管部門能夠及時的作出調(diào)整，盡快制定計劃，派遣人員前往疏導交通。</p&

79、gt;<p><b>　　8、設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　8.1、總模塊控制</b></p><p><b>　　1）功能</b></p><p>　?、僭摻煌髁抗芾硐到y(tǒng)包括采集模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、查詢模塊和數(shù)據(jù)庫的維護，總模塊控制即對這些模塊的定義和控制管理。&

80、lt;/p><p>　?、谶x取功能及模塊操作項，進入相應(yīng)的操作。</p><p><b>　　2）實現(xiàn)</b></p><p>　?、倌K的采集通過各硬件設(shè)備，如攝像頭、傳感器。</p><p>　?、诠芾砟K通過數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。</p><p>　?、鄄樵兡K包括數(shù)據(jù)輸出（視頻輸出、聲音輸出和報表輸出

81、）、通過輸出實現(xiàn)路徑優(yōu)化和報警系統(tǒng)。</p><p><b>　　8.2、采集模塊</b></p><p><b>　　1）功能</b></p><p>　　①視屏數(shù)據(jù)的采集，采集的數(shù)據(jù)直觀易懂。</p><p>　?、趥鞲袛?shù)據(jù)的采集包括車輛的數(shù)量、車速和車重的數(shù)據(jù)。</p><

82、p>　?、廴斯?shù)據(jù)的采集即通過人工使用雷達等進行車速。</p><p>　　綜上即通過采集各種數(shù)據(jù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工處理獲取有用的信息。</p><p><b>　　2）實現(xiàn)</b></p><p>　?、僖暺翑?shù)據(jù)通過攝像頭和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合來實現(xiàn)。</p><p>　?、趥鞲袛?shù)據(jù)的采集需要傳感器與互聯(lián)網(wǎng)。</

83、p><p>　?、廴斯?shù)據(jù)的采集通過數(shù)據(jù)采集器和人工。</p><p>　　8.3、數(shù)據(jù)庫管理模塊</p><p><b>　　1）功能</b></p><p>　　①將采集的數(shù)據(jù)分析處理。</p><p><b>　?、跀?shù)據(jù)的分類存儲。</b></p><p

84、><b>　?、蹟?shù)據(jù)的查詢輔助。</b></p><p>　?。?）維持數(shù)據(jù)庫的正常運行。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)庫的安全與保護。</p><p><b>　　2）實現(xiàn)</b></p><p>　?、偻ㄟ^數(shù)據(jù)庫SQL-Sever的使用來實現(xiàn)查詢、分析處理。</p><

85、;p>　?、谑褂藐嚵衼泶鎯?shù)據(jù)。</p><p><b>　　8.4、查詢模塊</b></p><p><b>　　1）功能</b></p><p>　　①查詢報表和實時信息的查詢。</p><p>　?、谕ㄟ^查詢路徑實現(xiàn)路徑優(yōu)化。</p><p><b>　

86、　2）實現(xiàn)</b></p><p>　　①查詢主要是通過查詢數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。</p><p>　?、诼窂絻?yōu)化通過實時數(shù)據(jù)與公路干線的選擇。</p><p><b>　　8.5、預(yù)警模塊</b></p><p>　　1）功能：（1）為交通管理局提出預(yù)警，以便迅速為各種交通狀況提前做出反應(yīng)。</p>

87、<p>　?。?）為駕駛?cè)藛T以及物流公司的線路規(guī)劃做出警報，避免堵車等現(xiàn)象的影響。</p><p><b>　　2）實現(xiàn)</b></p><p><b>　　① 設(shè)定預(yù)警指標</b></p><p><b>　?、?數(shù)據(jù)庫的支持</b></p><p><b&g

88、t;　　9、仿真建模</b></p><p>　　(說明：對于數(shù)據(jù)庫和 Flexsim 的聯(lián)系，可以通過ActiveX控件來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)交換可以通過動態(tài)鏈接庫dll來實現(xiàn)。但由于技術(shù)問題，我們在這里只是提出設(shè)想，沒能真正實施。)</p><p><b>　　9.1、模型的建立</b></p><p>　　該模型以傳送帶來代表公路，1條

89、傳送帶代表一條1個車道，暫存區(qū)（Queue5）代表的是路口暫時停止的地方（如在十字路口、紅綠燈處），建立的模型情況如下：</p><p><b>　　二維圖模型</b></p><p><b>　　三維圖模型 </b></p><p><b>　　9.2、參數(shù)的設(shè)置</b></p>&l

90、t;p>　　1）對發(fā)生器設(shè)置，發(fā)生器產(chǎn)生“車”的服從λ=1的泊松分布，設(shè)置如下：</p><p>　　2）暫存區(qū)的最大值設(shè)置為30，即最大的暫時停留的車輛數(shù)量為30輛。</p><p>　　3）對“車道“的是設(shè)置了快車道和慢車道的區(qū)別，慢車道（conveyor2）設(shè)置為速度為0.6，最大值為8；快車道（conveyor4）的設(shè)置值為速度為1，最大值為5（車速越快則最大量越?。?。設(shè)置如

91、下：</p><p>　　（最后對時間設(shè)置為1000s進行運行）</p><p>　　9.3、不同數(shù)量的車道選擇對暫存區(qū)和車道的影響</p><p>　　1）使用1個車道和4個車道時的情況</p><p>　　一個車道時車流量過大，從圖中就可以看出暫存區(qū)和車道上的“車輛數(shù)量”很多，顧不可行。</p><p>　　4個車

92、道時平均車流量很小，如果使用4車道會浪費。</p><p>　　2）2個車道時的情況</p><p><b>　　2車道時的二維圖</b></p><p>　　慢車道conveyor2的最大流和平均流量是8和7.939，快車道conveyor4我最大流量和平均流量是5和4.973。</p><p>　　根據(jù)前面介紹的情況

93、，快車道和慢車道的最大容量分別是5和8。仿真值與實際值很接近，有一定的局限性。</p><p>　　經(jīng)過運行后暫存區(qū)的最大值和平均值分別為30和14.599，與設(shè)置值相近。</p><p>　　3）3個車道時的情況（將車道“conveyor5”設(shè)置為快車道）</p><p><b>　　運行后的二維圖</b></p><p&

94、gt;<b>　　3車道運行后的結(jié)果</b></p><p>　　慢車道（conveyor2）的最大值和均值為8和6.943，快車道（conveyor4）的最大值和均值為5和3.651，快車道（conveyor5）的最大值和均值為5和2.295。暫存區(qū)（Queue5）的最大值和均值為6和0.299。以上數(shù)據(jù)可以看出3個車道大大減小了暫存區(qū)和車道上的壓力。</p><p&g

95、t;　　通過以上數(shù)據(jù)的對比，使用1個車道暫存區(qū)的數(shù)量太大，根本不能滿足條件所需。使用4個車道時各個車道的幾乎沒有使用，如果采用4個車道的話就會造成浪費。使用2個車道時雖然不存在車輛過多的情況，沒有瓶頸存在，但是最大量已經(jīng)和設(shè)置值一樣。當考慮到現(xiàn)實狀況時，車輛高峰期的出現(xiàn)將會導致車輛數(shù)量驟增，2個車道就滿足不了需求。例如重慶現(xiàn)在大多使用的是2個車道，當處于上下班高峰期時堵車現(xiàn)象嚴重。使用3該車道剛剛好適中，故選擇使用3個車道。</p