武汉市交通信息系统建设一期工程(2011年)——浮动车系统开发

发布日期:2015-05-11 点击次数:649  字体显示:【大】  【中】  【小】

1、项目概况

  近年来,为应对日益严重的交通供需矛盾,国内部分大城市已陆续建立了各具特色的交通信息系统,通过整合城市各个部门交通信息资源,综合运用浮动车技术、信息技术和仿真技术,实现提高城市交通信息化水平,辅助政府决策,服务规划管理,服务交通规划研究,服务社会公众的目的。目前,国内的北京、上海、广州、深圳和杭州已经构建交通信息系统平台,在服务城市规划、建设和管理中发挥了重要作用。

  为更好的提高我市交通规划建设、管理水平和综合决策效率,2010年在对北京、上海、广州和深圳等城市的交通信息系统进行了调研之后,在市局领导的指导下,与北京交通发展研究中心建立战略合作关系,于当年完成了《武汉市交通信息系统建设项目建议书》,明确了武汉市信息系统的总体方案框架与分期实施计划。2010年10月-11月,我局就武汉市信息系统的建设先后2次上报市政府,阮市长、孙市长原则同意;随后积极征求了相关部门意见,争取各单位的支持。

  2011年6月,经过与市交委多次协商,接入了1.4万台的出行租车GPS实时数据,同时陆续完成了设备硬件采购、系统机房建设等工作;至9月底,完成了以出租车实时GPS数据为基础的浮动车系统和拥堵评价系统等一期工程,基本实现了武汉市主城区道路网络实时运行状况的监控与跟踪分析;10月1日,系统投入试运行;到目前为止,已编制了十期交通运行周报,三期交通运行月报。为实现在“十二五”期末建成国内一流的交通信息系统奠定坚实基础。

2、浮动车系统建设

2.1武汉市信息系统框架

  武汉市的交通信息系统的构建框架,主要由“四个系统”和“一个平台”组成。即基础数据系统、数据接入系统、交通分析系统、交通评价系统和集成展示平台。系统建设遵循“政府主导、部门联动、整合资源、科学集成、信息共享”的工作原则,武汉市交通信息系统构建分为三个阶段:实现近期打基础,中期成框架,远期成系统.其中第一期重点建设工作为搭建系统架构,尤其是网络架构、数据库架构,实现现有数据的实时接入,建成浮动车交通运行分析系统和初步的交通拥堵评价系统。建成后,能够实现对城市交通运行状态的实时监测、交通基础设施建设和需求管理措施的效果评估,同时,为掌握城市交通运行特征积累历史数据。

2.2 构建机房软硬件环境

  根据系统建设需求,购置服务器、外部存贮设备、交换机、防火墙、展示设备、机房环境系统、互联网设备等一系列软硬件设备,搭建浮动车机房硬件系统,并设定服务器部署方案。同时为满足目前系统功能和后期的平滑扩容需求,分层构建机房网络环境,整体网络采用分层设计:核心交换层、业务接入层。其中核心交换层提供接入子系统以及办公网到互联网的公网出口服务、子系统之间互访服务,业务接入层提供办公网的上网接入服务、子系统内部设备互访以各子系统及和数据库的通信服务等。

图2 机房网络架构图

2.3 浮动车实时数据接入

  2011年6月,通过与武汉市交委、武汉市出租车客管处、出租车GPS运营商瀚缘公司等多家单位进行协商与沟通之后,达成了接入出租车GPS实时数据的协议确保实时接入出租车GPS数据。

  目前出租车实时GPS数据约40秒上传一次,有超过1万辆出租车信息可用,每日上传信息约700-900兆,浮动车系统建成后,将利用该数据计算得到道路车速,车速数据实现5分钟更新一次。

2.4基础路网数据处理

  由于浮动车系统一般都采用导航地图,导航地图有明晰的拓扑结构,便于系统计算匹配。因此我院购买高德公司GIS地图,并在此基础上对基础路网进行深度处理,去掉不必要的小区路、次要支路,将几何重合的道路平移开,从而提高计算速度和匹配效率。并对道路网络进行属性挂接,增加道路级别、宽度、车道数及现状流量数据,满足后期浮动车系统及拥堵评价系统数据计算需要。

  由于最新版高德GIS地图不能展示近期武汉市一系列重要工程完工道路,9月上旬初步完成全部路网更新工作,包括二环线、三环线、武汉大道、二七大桥等20余条今年内完工的重要道路,初步建立了交通信息系统基础底图。

图3 武汉市浮动车系统最终路网图

2.5浮动车及拥堵评价系统整体数据库设计与构建

  按照浮动车及拥堵评价系统功能需求,整体设计系统数据库结构,采用并行计算提高浮动车计算速度,并对数据库进行备份与恢复机制设计。整体数据库由基础数据库、浮动车实时运算库、浮动车二次运算库、拥堵指数库四个部分构成。其中基础数据库主要存储GIS路网、出租车基础数据;浮动车实时运算库主要存储出租车GPS实时接收数据、计算路段旅行车速数据;浮动车二次计算库主要存储路段5分钟、15分钟计算旅行车速;拥堵指数库主要存储不同时段、区域路段拥堵指标。

2.6浮动车实时路网运行计算系统开发建设

  浮动车系统是通过交通流中一定比例的安装有定位和无线通信的普通车辆与交通处理中心间的实时数据连接,并构建一套完整的网络,基于地理信息技术、计算机技术、网络技术的集成系统。浮动车系统主要由作为浮动车的车辆和信息处理中心构成。作为一种移动检测器,浮动车均装有车载定位设备(最常见的是GPS),通过无线传输,浮动车把时间、位置、速度、方向等车辆信息传输给交通处理中心系统。浮动车处理中心系统将实时大量浮动车观测信息,进行地图匹配,计算路段旅行速度、时间、拥堵水平等数据。

图4  浮动车数据采集与处理框架关系示意图

  浮动车系统主要包括数据接入与采集模块,数据预处理模块,浮动车数据集成处理以及成果展示模块。其中数据接入与采集模块包括实时数据接收系统、时钟同步系统、日志服务系统、监测服务系统、历史数据转换程序等几部分。主要实现了武汉出租车客管处的数据接收,存储和数据数量的实时监测。数据预处理模块主要包括GPS数据预处理、路网的预处理及路网增量更新。浮动车数据集成处理以及成果展示模块主要完成GPS数据与GIS地图匹配,从而根据出租车速度计算出路段旅行速度。

2.7拥堵评价框架系统开发建设

  武汉市拥堵评价系统采用五维拥堵指标体系,综合应用路网车速和流量监测数据,调研分析武汉市的交通拥堵评价指标体系阈值与参数,实现对武汉市交通拥堵水平的定量化和全方位描述,以及拥堵发展演变规律的深入分析,为政府和市民正确认识城市交通拥堵水平及其特点、管理者针对性地制定和实施拥堵治理措施、及时评价措施实施效果和改进提供依据。

图5 五维拥堵指标体系

  武汉市拥堵评价系统主要包括数据质量管理模块、全路网及区域评价模块、重要道路评价模块。其中数据质量管理模块功能为对全路网的、快速路、主干道、次干道及支路等数据进行质量检测,检验数据完整性。全路网评价模块主要功能是对全路网的快速路、主干道、次干道及支路通过交通拥堵指数得出路网在不同时段的拥堵状况。全路网的评价可以通过交通拥堵指数、道路交通拥堵率、拥堵里程比例、拥堵持续时间、常发拥堵路段、行程时间可靠性指数等方面反映全路网交通拥堵状况。

图6 拥堵评价系统功能

2.8 系统集成

  武汉市集成展示平台系统的建设目的主要是进一步对浮动车实时路网速度进行计算,对拥堵评价系统的结果进行进一步的整合、挖掘、分析与展示,完成浮动车系统与拥堵指标系统的系统联动与集成。平台建成后主要包括路网实况监控、路网运行统计分析和一周概况三个模块。

图7 路网实时监控模块

2.9 近期应用

  近期武汉市交通信息系统主要应用于城市交通运行状况的实施监控与评价,系统成果主要以交通运行周边形式对外发布。周报涵盖城市道路交通运行六个方面的内容:

  道路交通运行指数:分析本周的交通拥堵等级,并与上周进行对比分析。

  拥堵持续时间:分析本周早晚高峰特点和拥堵持续时间,并与上周进行对比分析。

  路网高峰运行车速:分析本周快、主、次支道路的高峰小时车速,并与上周进行对比分析。

  重点路段高峰运行速度:分析三个环线和城市主要道路的早晚高峰运行车速,并与上周进行对比分析。

  常发拥堵路段分析:分析本周易发的拥堵点段情况,与上周进行对比分析。

  主城七区交通运行情况:主要对七大主城区的交通拥堵指数、车速运行情况进行分析,并与上一周进行对比。

图8 城市交通运行周报

3、下一步工作安排

  2011年年底前,陆续建立信息系统运行和管制机制、举办信息系统启动仪式、发布交通周报、组织12月份的系统验收等工作。

  2012-2013年,一是进一步扩大数据源,增加ETC实时过江交通数据、公交车GPS数据、地铁实时运行数据、交管部门道路流量检测数据、公共自行车租赁数据等,为交通决策分析提供更多的基础数据;二是完善信息系统平台,建设信息系统二期工程,主要包括建立基础数据系统、深化和完善系统平台、丰富交通展示平台和扩展服务范围;三是扩展成果应用范围,对长期拥堵点进行专项分析,并提出改善建议;对重大交通项目建设、交通政策实施、重要事件发生前后的交通影响进行分析,为交通规划、交通政策制定提供依据。