長沙市交通網絡分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要要：最近十年，中國城市化進程在顯著加快。道路基礎建設不夠完善、機動車輛迅速增長及城市人口密度大等原因致使中國一些主要城市都出現(xiàn)了較為嚴重的交通擁堵問題。本文以長沙為例，以Visual Basic6.0為開發(fā)工具，以ARCGIS為平臺開發(fā)了長沙市道路交通分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備對各道路及各時段的擁擠程度查詢分析之功能，從而為相關人員解決擁堵現(xiàn)象提供決策，為市民外出提供路徑選擇參照。

關鍵詞：交通擁堵；ARCGIS；visual Basic6.0；交通分析系統(tǒng)

0 引言

長沙市作為中國中南部較大的樞紐型城市，在經濟突飛猛進、城市日益繁榮的同時，城市交通擁堵問題也越來越明顯，在一些主要路段經常發(fā)生堵車現(xiàn)象，對市民的生活造成了不可忽略的負面影響。

本文以Visual Basic6.0集成環(huán)境為開發(fā)工具，采用面向對象技術與模塊化軟件開發(fā)思想，二次開發(fā)了長沙市道路交通分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備對各交通路段及各時段交通擁擠狀況的查詢及分析功能，為相關部門或市民及時了解交通狀況及選擇出發(fā)路線提供了有益的參考。

1 道路交通擁堵相關概念及評價指標

1.1 道路交通擁堵的定義

交通擁堵的具體定義各國尚無統(tǒng)一標準，日本建設省1994年在制定新交通擁堵對策計劃時，確定一般道路擁堵長1km以上或擁堵時間10min以上定義為交通擁堵，首都高速公路擁堵量（擁堵時間×持續(xù)時間）在15h km/d以上定義為交通擁堵；美國道路通行能力手冊在對城市干線街道的服務水平的等級劃分中，將車速為22km/h以下的不穩(wěn)定車流稱為擁堵車流；我國公安部則對擁堵路口和擁堵路段分別給出了定義：車輛在無信號燈控制的交叉路口外車行道上受阻且排隊長度超過250m，或車輛在信號燈控制的交叉路口，3次綠燈顯示未通過路口的狀態(tài)定義為擁堵路口；擁堵路段則定義為車輛在車行道上受阻且排隊長度超過1km的狀態(tài)[1]。

1.2 可接受擁堵和不可接受擁堵

（1）可接受擁堵（acceptable congestion）：當出行時間或延誤超過自由流狀態(tài)下正常發(fā)生的時間或延誤時形成的擁堵。

（2）不可接受擁堵（unacceptable congestion）：當出行時間或延誤超過了共同接受標準（agreed-upon norm）時，則為不可接受擁堵。這個統(tǒng)一標準隨著交通設施類型、出行方式、地理位置和出行時段的不同而不同[2]。

1.3 交通擁堵評價指標

本文交通擁堵主要以V/C比作為評價指標，其比例曲線如圖1：

2 系統(tǒng)設計及實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的開發(fā)工具

該部分在前面論述的基礎上，以GIS為依托，建立長沙市道路交通系統(tǒng)。開發(fā)GIS系統(tǒng)有很多方法，而Visual Basic是Windows環(huán)境下主要的系統(tǒng)開發(fā)工具之一，針對系統(tǒng)的具體情況，考慮到系統(tǒng)的數據和系統(tǒng)的框架結構的要求，本系統(tǒng)選擇Visual Basic6.0集成環(huán)境為開發(fā)工具。

2.2 系統(tǒng)架構設計

由于空間數據庫技術在存儲和管理地理空間數據方面的有效性和先進性，系統(tǒng)采用了對象-關系型空間數據庫為主的數據存儲和管理方案。系統(tǒng)采用面向對象技術與模塊化軟件開發(fā)思想相結合的開發(fā)模式，系統(tǒng)架構如圖2所示。

2.3 系統(tǒng)的功能框架

長沙市道路交通系統(tǒng)主要由電子地圖的成圖和動態(tài)控制、系統(tǒng)數據管理和信息查詢等模塊組成。其中地圖控制模塊包括了地圖移動、地圖的縮放顯示和鷹眼功能。系統(tǒng)數據管理模塊包括道路管理、地物點管理、公交路線管理。查詢模塊包括道路查詢、道路擁擠分析查詢、道路擁擠統(tǒng)計查詢和地圖設置查詢，系統(tǒng)的功能框架圖如圖3所示。

2.4 數據庫設計與關鍵表設計

這里根據系統(tǒng)基本數據需求僅對系統(tǒng)的主體數據庫結構進行設計，主要包括三個子庫，即空間數據庫、屬性數據庫和模型數據庫。數據庫系統(tǒng)各個部分的邏輯組成及關系如下圖4所示。

關鍵表字段設計如表1所示。

2.5 交通擁堵判別

采用式P=V/C 進行擁堵判別計算。P是交通量與通行能力之比，是一個無量綱量。由于交通量數據的采集相對比較簡單，且可直觀的反映出基于交通設施容量的擁堵評價。因此，V/C在交通系統(tǒng)評價中應用非常廣泛，并且可以有V/C比間接的得出道路的服務水平。如表2所示。

其中：V表示車道實際交通量（當量小汽車/小時）；C表示車道通行能力（當量小汽車/小時）。

2.6 查詢功能設計與實現(xiàn)

查詢功能的設計與實現(xiàn)如圖5所示。用戶根據需要可以查詢各路段的交通擁堵狀況。

2.7 分析功能設計與實現(xiàn)

以不同顏色顯示各時段的交通擁擠狀況，其中紅色表示很擁擠，處在上午時段；中淡紅表示擁擠；黃色表示較空閑。下午時段中交通擁擠狀況處在藍、綠、黃狀態(tài)。如圖6所示。

3 結束語

本文介紹了交通擁堵的定義及篩選P（P=V/C）作為城市道路交通擁堵評價指標。在此基礎上建立了長沙市交通分析系統(tǒng)，詳細地進行了該系統(tǒng)的整體設計、數據庫設計、算法設計、數據結構組織等，采用ArcEngine結合Visual Basic開發(fā)了長沙市交通分析系統(tǒng)。實現(xiàn)了道路查詢、交通擁擠分析與統(tǒng)計等功能，可對長沙道路交通狀況做出相關的統(tǒng)計分析，從而可為長沙市交通規(guī)劃提供決策支持，實用性顯著。

參考文獻

[1]陸化普.解析城市交通[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

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

[3] 長沙市公安局交通警察支隊.長沙市交通秩序方面有關情況統(tǒng)計[R].2006，5.

[4]李林波，萬燕花，張勇平.城市交通擁堵發(fā)生的一般規(guī)律[J].山東交通學院學報，2004，3：55-59.</