交通流量自動采集系統的應用分析

長安大學　鐘晨昊

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交通流量自動采集系統的應用分析

長安大學鐘晨昊

【摘要】交通流量自動采集系統是智能交通系統的關鍵技術環節之一，能夠獲取實時交通參數，包括交通流量、車型、車速、車道占有率等，為系統提供支撐作用。本文重點介紹了視頻類交通流量自動采集系統，并分析了其數據采集方法與處理方式，從而更好地指導實踐。

【關鍵詞】交通流量自動采集系統；視頻類；數據處理

交通流量自動采集系統是智能交通系統ITS (Intelligent Transportation System)的重要組成部分，是目前ITS獲取詳盡的、基礎數據的主要來源，在整個ITS系統中起到支撐作用。由于檢測現場環境復雜多變，還需要進一步改進現有技術在流量數據采集的準確性、高效性等方面。

1　視頻類交通流量自動采集系統

視頻檢測系統是一種新型交通檢測系統，在智能交通行業中應用比較廣泛，可以有效解決大多數交通問題，該系統有著先進性、通用性和多用性等優點[1]。在視頻檢測系統中，由一臺或多臺視頻攝像機為處理器傳輸路面的圖像，然后圖像在處理器中實現數字化，然后處理，從而獲取車輛的位置、速度參數和車流量等信息。美國Vantage視頻交通流量采集系統是其中最為先進的一種，在設計Vantage視頻交通流量采集系統時，主要目的是為交通交流采集工作提供幫助。該系統所采用的數字視頻技術在國際上比較領先，不僅可以較好的與道路交通流量采集系統相結合，同時還可以與電子警察抓拍系統、感應式十字路口信號燈控制系統等實現無縫整合，該系統所具備的雙重功能，在當前城市道路事故監控、交通誘導、高速公路交通流量采集、橋梁和公路隧道意外事故監控系統中應用比較多。

2　數據采集方法

2.1路段觀測

為在數據分析工作中有可靠數據，在路段觀測過程中選擇單斷面觀測法（SVQ）、區間觀測法（LTT）兩種方法，前一種方法適用于橫向干擾少、線形平直的路段，這種方法能夠得到各種交通特性數據（不包括超車率），可以觀測得到道路橫斷面、車頭時距、交通量、速度、調查路段200米內橫向干擾等數據[2]。單斷面觀測法布置情況如圖1所示：

圖1　單斷面觀測法布置情況示意圖

區間觀測法由兩個斷面觀測法構成，將兩個SVQ分別布置在起點和終點位置，路段通常約為2000米，能夠調街道化程度、平縱曲線對通行能力的影響。這種觀測方法能夠收集到很多種數據，主要包括車輛行程時間及區間速度、超車率及超車次數、橫向干擾，以及調查路段進出口雙向交通流量、橫斷面形式、路段平縱線形。

此外還需要注意的是，所有觀測點都要做好對交通情況的連續錄像，這是一種后備手段，在檢測器或者其他設備發生故障后，能夠通過觀察實驗室中的錄像，獲取交通量及交通構成的相關數據。

2.2匝道調查

匝道調查需要采集匝道交通量、車頭時距、車速、延誤等交通流參數，現場具體布置情況如圖2所示：

圖2　匝道調查現場布置圖

2.3加減速車道調查

對加減速車道進行調查，能夠獲得加減速車道長度的數據。通過調查加減速車道，能夠采集到分、合流區的幾何參數、交通量數據、車輛行為特征，以及進出變速車道車輛速度等數據。

圖3

2.4交織區調查

對交織區進行調查，能夠獲得交織區車流運行相關數據，讓交織區交通運行規律的分析、模型的建立與檢驗、對參數的標定等有一個較好的實驗基礎。通過調查交織區，能夠采集到的數據主要包括：相交道路等級、交織區構形、交織區上下游道路狀況，以及交織區縱坡、車道數、長度、總交通量、交織交通量、交通量分布情況、交織速度、非交織速度、總平均速度、變換車道需要的時間與長度、交織區內速度變化狀況、車型比例等。現場具體布置情況如圖4所示：

圖4　交織區調查現場布置示意圖

2.5交叉口調查

在觀測平面交叉口時，野外主要進行攝像，并且將交通量數據采集儀設置在所有進出口道，對交通量數據進行收集，如速度、流量等[3]。在所有進口道和交叉口中央地帶，要用攝像機進行連續攝像，以回放室內錄像的方式，將各種車型的流向、流量及延誤確定下來，這樣能夠得到T型、環島、十字等各種交叉口的流量—延誤曲線。十字交叉口觀測設備現場布置情況如圖5所示：

圖5　交叉口調查示意圖

將手提鍵盤和數據采集儀進行連接，室內觀測員用其對數據進行整理，分別記錄下選定觀測路段的車型特點、通過時間、進口道處排隊車輛數，認真辨認進出口的車輛，之后將各種車型的延誤與通行時間計算出來，得到各種交叉口流量—延誤曲線。同時根據這個曲線，將服務水平合理劃分出來，并將各種影響因素對通行能力的影響系數確定下來。

3　數據處理

對野外收集的數據而言，僅僅為單車信息數據，分析過程中不能直接使用，先要對數據進行處理。對此，專門設計了ANAL-YSIS.EXE分析軟件，與交通量采集設備配套使用，可以處理分析所有原始數據文件，無論哪個時間周期，都能夠顯示出交通及其流量的構成情況，同時還可以生成空間平均運行速度、速度分布曲線等初步結果。此外，為更好的統計和分析后期數據，建立起標準化的數據庫存儲格式。簡單來說，就是在每個觀測路段建立一個交通情況數據庫TRAFDATA，其中包括的指標有車型組成、車速、交通量、自由流速度等，并對道路幾何、環境數據等進行采集，通過歸納建立現場情況數據庫SITEDATA，內容包括地形地貌、公路等級、路面路肩寬度，以及行人程度、街道化程度、臨近設施進出口、停車等橫向干擾情況。通過整合交通情況數據庫與現場情況數據庫，形成道路通行能力研究數據庫（HCS），并將其和相關統計分析軟件（SPSS）共同使用，保證之后的數學模型分析更好進行。

圖6　交通流數據采集與基本處理示意

圖7　交通流數據采集與處理一體化系統結構框圖

在轉換和處理數據之后，可以得到基本數據文件，主要有流量信息、車隊信息和速度信息，并用于統計分析中。近幾年我國經濟實力不斷增強，交通事業也發展的越來越快，社會公眾對交通信息

提出了更高的要求。公路交通狀況調查工作有著諸多缺點，如觀測點分布較廣、線路較長，觀測人員也不夠穩定，加之在站房的土地征用、日常經費開支、人員投入等方面，都有很多問題。特別是在調查高速公路的過程中，無法使用人工檢測的方法，因此需要充分應用自動交調系統，只有這樣才能有效解決這個問題。

對未來流量采集而言，必然會朝著公路交通流量全自動化的檢查與監測方向發展，在科學技術的進步過程中，交通量檢測技術也會越來越先進，功能也更加齊全，使用也更加簡單、方便。因此，在今后公路管理領域中，交通流量自動采集系統必然會發揮出關鍵性作用。

參考文獻

[1]孫曉寧.交通流量自動采集系統在京張高速的應用[J].合作經濟與科技,2011,04(16):457-458.

[2]王維敏,徐廣海.基于數據融合的交通事件檢測方法[J].內蒙古公路與運輸,2010,02(04):120.

[3]張祎,孫亞.基于視頻采集方式的交通信息質量測試和評估研究[J].交通標準化,2010,11(20):28.