公路网交通调查数据采集与分析应用系统及其工作方法

1.一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统，其特征在于系统包括公路网OD数据生成单元、公路网络交通需求分析与预测单元、公路网络交通分配及网络评价单元、公路网络规划单元、公路工程可行性研究与后评估单元及公路网络运行管理单元，其工作方法为：
(1)由交通动态信息自动采集单元采集常规流量并通过数据传输网络传输至监控单元，公路网OD数据生成单元根据公路网OD历史数据和常规流量调查得到的路段流量观察值，建立初始OD矩阵；
(2)依据当年网络交通信息，并结合区域社会经济信息，采用极大熵和极大似然OD矩阵推算模型，同时结合步骤(1)所得的初始OD矩阵，推算实施OD矩阵，并实施更新OD矩阵信息数据库，产生年度报表，并绘制OD分布图；
(3)公路网络交通需求分析与预测单元根据步骤(1)、(2)中公路网OD数据生成单元所建立的公路网结构信息数据、区域经济信息数据、OD矩阵信息数据，结合用户的需要，对区域内的公路交通情况进行预测，其中包括区域社会经济发展预测、区域运输发展预测、区域运输方式分担预测、区域运输分布预测；
(4)公路网络交通分配及网络评价单元利用公路网OD数据生成单元得到的交通量信息和网络结构信息对公路路段的通行能力及交通节点的通行能力进行分析：
(5)在通行能力分析的基础上，建立公路网络交通分配模型库，并将预测的各基年OD矩阵分配到具体的公路网上；
(6)利用步骤(4)、(5)中得到的分配交通量与通行能力分析结果，对公路网络交通质量进行评价，评价内容包括交通负荷度评价、服务水平评价、公路运行状况评价及公路网络综合评价；
(7)公路网络规划单元利用公路网络交通分配及网络评价单元对现有路网的评价结果对现有路网修改、调整进行路网方案设计及优化布局；
(8)反复利用公路网络交通需求分析与预测单元和公路网络交通分配及网络评价单元对路网规划方案进行反复的出行预测、交通分配、交通质量评价以及路网修改，直接产生多个交通质量可行的路网规划方案，通过对可行方案进行路网总体评价与效益路网固化分析，提出最佳方案的建议以及工程项目建设优化排序建议，并定期对规划方案进行滚动；
(9)利用公路工程可行性研究与后评估单元确定公路的交通吸引范围，然后调用公路网OD数据生成单元获取吸引范围内的路网社会经济信息、交通量信息、OD矩阵信息，在此基础上，利用公路网络交通需求分析与预测单元进行该吸引范围的社会经济预测、综合交通运输发展预测、公路交通、交通分布预测，再利用公路网络交通分配及网络评价单元进行交通分配与评价，分析该公路建成后的路网交通量、交通质量与运行状况的变化等，同时进行路线走向方案的比选工程项目经济分析、财务分析和敏感性分析，并提出可行性研究报告；
(10)最后公路网络运行管理单元利用公路网OD数据生成单元获得的公路网实时交通信息、交通流时间分布规律及交通流空间分布规律，在此基础上推算全网络短期任意时段的交通量，并根据新的实测的交通信息实施更新预测交通量；利用公路网络交通分配及网络评价单元的公路通行能力、交通延误及公路车速模型，对现有路网进行交通质量评价及路网运行状况评价，对道路上的交通拥挤和交通阻塞进行有效的预测并通过适当的管理措施，使交通拥挤、阻塞现象在出现以前就被缓解，并评价交通管理措施的科学性和可行性；并根据公路网络交通需求分析与预测单元获得的近期交通需求量，在分析路网交通质量、运行状况的变化趋势的基础上，提出对路网进行改造的建议，定期产生分析报告及报表。

(一)技术领域：\n本发明涉及一种数据采集与分析系统及其工作方法，尤其是一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统及其工作方法。\n(二)背景技术：\n随着经济的快速发展，城市化进程进一步推进，公路建设也随之进入了一个加速发展的阶段。为适应这一趋势，目前，公路网的规模不断扩大、路网结构及交通形态发生了较大的改变，现有的交通量调查系统较难全面、准确和客观的反映路网中交通量水平、特征和变化规律，尤其是，随着高速公路网的初步形成，如何将这一部分重要的基础数据纳入到整个公路网交通情况数据中，对其进行合理、有效的分析利用，更是当前十分迫切的任务。\n(三)发明内容：\n本发明的目的在于设计一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统及其工作方法，该系统可以克服现有技术中的不足，是一种结构简单、可以对交通网络中的各种交通数据进行实时、准确、全面、客观采集及分析应用的系统，且其工作方法科学、合理，简单易行。\n本发明的技术方案：一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统，其特征在于它由交通动态信息自动采集单元及监控单元构成，所说的交通动态信息采集单元依数据传输网络与监控单元相连接。\n上述所说的交通动态信息自动采集单元采用地感线圈检测装置、超声波检测装置、动态称重板检测装置、视频检测装置或压电传感器检测装置中的至少一种。\n上述所说的监控单元包括数据传输通信服务器、交调系统服务器、数据库服务器、以太网交换机及其它辅助设备，其中数据传输通信服务器分别连接交通动态信息自动采集单元和以太网交换机；所说的以太网交换机分别连接数据库服务器和交调系统服务器。\n上述所说的其它辅助设备为笔记本计算机、DLP大屏幕显示屏、视频矩阵切换控制器、硬盘录像机、路由器、千兆以太网交换机、汇聚层交换机、彩色喷墨打印机和激光打印机或UPS不间断电源。\n一种上述公路网交通调查数据采集与分析应用系统的工作方法，其特征在于系统包括公路网OD数据生成单元、公路网络交通需求分析与预测单元、公路网络交通分配及网络评价单元、公路网络规划单元、公路工程可行性研究与后评估单元及公路网络运行管理单元，其工作步骤为：\n(1)由交通动态信息自动采集单元采集常规流量并通过数据传输网络传输至监控单元，公路网OD数据生成单元根据公路网OD历史数据和常规流量调查得到的路段流量观察值，建立初始OD矩阵；\n(2)依据当年网络交通信息，并结合区域社会经济信息，采用极大熵和极大似然OD矩阵推算模型，同时结合步骤(1)所得的初始OD矩阵，推算实施OD矩阵，并实施更新OD矩阵信息数据库，产生年度报表，并绘制OD分布图；\n(3)公路网络交通需求分析与预测单元根据步骤(1)、(2)中公路网OD数据生成单元所建立的公路网结构信息数据、区域经济信息数据、OD矩阵信息数据，结合用户的需要，对区域内的公路交通情况进行预测，其中包括区域社会经济发展预测、区域运输发展预测、区域运输方式分担预测、区域运输分布预测；\n(4)公路网络交通分配及网络评价单元利用公路网OD数据生成单元得到的交通量信息和网络结构信息对公路路段的通行能力及交通节点的通行能力进行分析；\n(5)在通行能力分析的基础上，建立公路网络交通分配模型库，并将预测的各基年OD矩阵分配到具体的公路网上；\n(6)利用步骤(4)、(5)中得到的分配交通量与通行能力分析结果，对公路网络交通质量进行评价，评价内容包括交通负荷度评价、服务水平评价、公路运行状况评价及公路网络综合评价；\n(7)公路网络规划单元利用公路网络交通分配及网络评价单元对现有路网的评价结果对现有路网修改、调整进行路网方案设计及优化布局；\n(8)反复利用公路网络交通需求分析与预测单元和公路网络交通分配及网络评价单元对路网规划方案进行反复的出行预测、交通分配、交通质量评价以及路网修改，直接产生多个交通质量可行的路网规划方案，通过对可行方案进行路网总体评价与效益路网固化分析，提出最佳方案的建议以及工程项目建设优化排序建议，并定期对规划方案进行滚动；\n(9)利用公路工程可行性研究与后评估单元确定公路的交通吸引范围，然后调用公路网OD数据生成单元获取吸引范围内的路网社会经济信息、交通量信息、OD矩阵信息，在此基础上，利用公路网络交通需求分析与预测单元进行改吸引范围的社会经济预测、综合交通运输发展预测、公路交通、交通分布预测，再利用公路网络交通分配及网络评价单元进行交通分配与评价，分析该公路建成后的路网交通量、交通质量与运行状况的变化等，同时进行路线走向方案的比选工程项目经济分析、财务分析和敏感性分析，并提出可行性研究报告；\n(10)最后公路网络运行管理单元利用公路网OD数据生成单元获得的公路网实时交通信息、交通流时间分布规律及交通流空间分布规律，在此基础上推算全网络短期任意时段的交通量，并根据新的实测的交通信息实施更新预测交通量；利用公路网络交通分配及网络评价单元的公路通行能力、交通延误及公路车速模型，对现有路网进行交通质量评价及路网运行状况评价，对道路上的交通拥挤和交通阻塞进行有效的预测并通过适当的管理措施，使交通拥挤、阻塞现象在出现以前就被缓解，并评价交通管理措施的科学性和可行性；并根据公路网络交通需求分析与预测单元获得的近期交通需求量，在分析路网交通质量、运行状况的变化趋势的基础上，提出对路网进行改造的建议，定期产生分析报告及报表。\n本发明的优越性在于：(1)该系统可以实时、准确、客观的采集所选择公路区域或路段的公路信息；(2)可以依靠地理信息系统提供的电子图，把该系统采集及分析的交通信息在GIS上进行图像显示输出，为交通状况分析提供更直观的显示；(3)该系统是公路规划、设计、养护、管理等工作的依据，为公路的养护管理决策、规划建设决策提供基础数据库和理论支撑；(4)该系统是为公众提供出行、诱导服务的主要数据基础，可为交通信息出行与诱导系统提供每个控制路段的交通流量和车速数据，以及实施交通运行状态分析资料等基础性数据；(5)采集数据全面，且可以有效、合理地选择数据信息，给出科学、规范的交通调查报告，具有广泛的推广应用价值。\n(四)附图说明：\n图1为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统的整体结构框图；\n图2为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统的工作方法流程图；\n图3为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统中公路网OD数据生成单元的工作方法流程图；\n图4为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统中公路网络交通需求分析与预测单元的工作方法流程图；\n图5为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统中公路网络交通分配及网络评价单元的工作方法流程图；\n图6为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统中公路网络规划单元的工作方法流程图；\n图7为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统中公路工程可行性研究与后评估单元的工作方法流程图；\n图8为本发明所涉一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统中公路网络运行管理单元的工作方法流程图。\n(五)具体实施方式：\n实施例：一种公路网交通调查数据采集与分析应用系统(见图1)，其特征在于它由交通动态信息自动采集单元及监控单元构成，所说的交通动态信息采集单元依数据传输网络与监控单元相连接。\n上述所说的交通动态信息自动采集单元(见图1)采用地感线圈检测装置、超声波检测装置、动态称重板检测装置和视频检测装置。\n上述所说的监控单元(见图1)包括数据传输通信服务器、交调系统服务器、数据库服务器、以太网交换机及其它辅助设备，其中数据传输通信服务器分别连接交通动态信息自动采集单元和以太网交换机；所说的以太网交换机分别连接数据库服务器和交调系统服务器。\n上述所说的其它辅助设备为笔记本计算机、DLP大屏幕显示屏、视频矩阵切换控制器、硬盘录像机、路由器、千兆以太网交换机、汇聚层交换机、彩色喷墨打印机和激光打印机或UPS不间断电源。\n一种上述公路网交通调查数据采集与分析应用系统的工作方法(见图2-8)，其特征在于系统包括公路网OD数据生成单元、公路网络交通需求分析与预测单元、公路网络交通分配及网络评价单元、公路网络规划单元、公路工程可行性研究与后评估单元及公路网络运行管理单元，其工作步骤为：\n(1)由交通动态信息自动采集单元采集常规流量并通过数据传输网络传输至监控单元，公路网OD数据生成单元根据公路网OD历史数据和常规流量调查得到的路段流量观察值，建立初始OD矩阵；\n(2)依据当年网络交通信息，并结合区域社会经济信息，采用极大熵和极大似然OD矩阵推算模型，同时结合步骤(1)所得的初始OD矩阵，推算实施OD矩阵，并实施更新OD矩阵信息数据库，产生年度报表，并绘制OD分布图；\n(3)公路网络交通需求分析与预测单元根据步骤(1)、(2)中公路网OD数据生成单元所建立的公路网结构信息数据、区域经济信息数据、OD矩阵信息数据，结合用户的需要，对区域内的公路交通情况进行预测，其中包括区域社会经济发展预测、区域运输发展预测、区域运输方式分担预测、区域运输分布预测；\n(4)公路网络交通分配及网络评价单元利用公路网OD数据生成单元得到的交通量信息和网络结构信息对公路路段的通行能力及交通节点的通行能力进行分析；\n(5)在通行能力分析的基础上，建立公路网络交通分配模型库，并将预测的各基年OD矩阵分配到具体的公路网上；\n(6)利用步骤(4)、(5)中得到的分配交通量与通行能力分析结果，对公路网络交通质量进行评价，评价内容包括交通负荷度评价、服务水平评价、公路运行状况评价及公路网络综合评价；\n(7)公路网络规划单元利用公路网络交通分配及网络评价单元对现有路网的评价结果对现有路网修改、调整进行路网方案设计及优化布局；\n(8)反复利用公路网络交通需求分析与预测单元和公路网络交通分配及网络评价单元对路网规划方案进行反复的出行预测、交通分配、交通质量评价以及路网修改，直接产生多个交通质量可行的路网规划方案，通过对可行方案进行路网总体评价与效益路网固化分析，提出最佳方案的建议以及工程项目建设优化排序建议，并定期对规划方案进行滚动；\n(9)利用公路工程可行性研究与后评估单元确定公路的交通吸引范围，然后调用公路网OD数据生成单元获取吸引范围内的路网社会经济信息、交通量信息、OD矩阵信息，在此基础上，利用公路网络交通需求分析与预测单元进行改吸引范围的社会经济预测、综合交通运输发展预测、公路交通、交通分布预测，再利用公路网络交通分配及网络评价单元进行交通分配与评价，分析该公路建成后的路网交通量、交通质量与运行状况的变化等，同时进行路线走向方案的比选工程项目经济分析、财务分析和敏感性分析，并提出可行性研究报告；\n(10)最后公路网络运行管理单元利用公路网OD数据生成单元获得的公路网实时交通信息、交通流时间分布规律及交通流空间分布规律，在此基础上推算全网络短期任意时段的交通量，并根据新的实测的交通信息实施更新预测交通量；利用公路网络交通分配及网络评价单元的公路通行能力、交通延误及公路车速模型，对现有路网进行交通质量评价及路网运行状况评价，对道路上的交通拥挤和交通阻塞进行有效的预测并通过适当的管理措施，使交通拥挤、阻塞现象在出现以前就被缓解，并评价交通管理措施的科学性和可行性；并根据公路网络交通需求分析与预测单元获得的近期交通需求量，在分析路网交通质量、运行状况的变化趋势的基础上，提出对路网进行改造的建议，定期产生分析报告及报表。