鄒 亮， 賴眾燿， 龐鈺駒， 朱玲湘

(1. 深圳大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 深圳 518060；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，數(shù)學(xué)與信息學(xué)院， 廣州 510405)

基于移動智能終端的道路交通參數(shù)人工調(diào)查系統(tǒng)設(shè)計

鄒 亮1， 賴眾燿1， 龐鈺駒1， 朱玲湘2

(1. 深圳大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 深圳 518060；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，數(shù)學(xué)與信息學(xué)院， 廣州 510405)

提出一種基于移動智能終端的道路交通參數(shù)人工調(diào)查系統(tǒng)。借助移動智能終端，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)交通量、交通密度和行車延誤3種交通參數(shù)精細精確數(shù)據(jù)的人工調(diào)查，并且在調(diào)查完成后自動生成Excel格式的調(diào)查數(shù)據(jù)，同時利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了各調(diào)查人員所采集數(shù)據(jù)的自動上傳、匯總、整理與分析；另一方面通過移動終端中的GPS模塊能夠獲取調(diào)查人員的定位信息，實現(xiàn)了對調(diào)查人員的自動監(jiān)管。由于該調(diào)查系統(tǒng)可以利用調(diào)查人員自有智能移動終端，因此大部分情況下無需購置新設(shè)備。

道路交通調(diào)查； 移動智能終端； 交通參數(shù)

0 引 言

交通調(diào)查是交通工程領(lǐng)域中一項非常重要的基礎(chǔ)工作，為交通規(guī)劃、交通管理與控制、交通設(shè)施的建設(shè)與運營及交通安全等方面的實踐與研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，因此提高交通調(diào)查的效率及其現(xiàn)代水平對于交通工程的發(fā)展具有重要意義。在眾多道路交通基礎(chǔ)參數(shù)中，交通量、交通密度與行車延誤分別是城市交通管理與控制的主要依據(jù)，這3種交通調(diào)查的需求量是最大的，目前交通量、交通密度與行車延誤的調(diào)查方法主要有人工調(diào)查法和自動調(diào)查法[1-5]。

隨著車輛自動檢測技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，自動調(diào)查法的應(yīng)用范圍越來越廣，但這類方法仍存在一次性投資大、靈活性差，無法進行某些特定調(diào)查(比如交叉口分流向、非機動車的交通調(diào)查等)，因此，目前人工調(diào)查法仍是不可取代的。交通量人工調(diào)查工具主要分為機械式和電子式兩種，然而兩種計數(shù)器都有成本高(機械式100元/臺，電子式300元/臺)，無法獲得精細數(shù)據(jù)(即每輛車的到達時間)和后期數(shù)據(jù)匯總整理工作量大、易出錯等問題。交通密度人工調(diào)查的主要方法為出入量法，其所需要的工具與交通量人工調(diào)查工具相似，因此同樣存在計數(shù)器成本高、后期數(shù)據(jù)匯總整理工作量大、易出錯等問題。行車延誤人工調(diào)查中并沒有專門的調(diào)查工具可供使用，其主要是依靠時鐘計時、人工記錄車牌號的方式，不僅同樣具有數(shù)據(jù)匯總整理工作量大、易出錯等問題，而且由于采用抽樣調(diào)查使得調(diào)查數(shù)據(jù)存在一定抽樣誤差[6-16]。

在交通參數(shù)人工調(diào)查法中精細、準確數(shù)據(jù)的采集，后期數(shù)據(jù)的自動匯總、上傳以及對調(diào)查人員的監(jiān)控都是急需解決的。本文利用移動智能終端設(shè)計一種交通參數(shù)人工調(diào)查應(yīng)用程序來解決交通量、交通密度與行車延誤這3種交通參數(shù)人工調(diào)查中的難題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本文提出的系統(tǒng)主要包括以下四部分。

(1) 移動智能終端。用于運行交通參數(shù)人工調(diào)查軟件；

(2) 交通參數(shù)人工調(diào)查軟件。用于記錄交通參數(shù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動匯總、上傳、共享以及獲取調(diào)查人員位置信息；

(3) 數(shù)據(jù)匯總與監(jiān)控系統(tǒng)。用于對單個調(diào)查人員采集的交通參數(shù)數(shù)據(jù)進行匯總、整理、分析以及進一步深入挖掘，并利用調(diào)查人員的位置信息對其進行監(jiān)控；

(4) Web服務(wù)器。用于移動智能終端與數(shù)據(jù)匯總與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

其中，移動智能終端是本系統(tǒng)的硬件組成部分，移動智能終端須具有GPS功能、藍牙功能和數(shù)據(jù)連接功能；交通軟件通過啟動移動智能終端的GPS模塊，可以獲取調(diào)查人員的實時位置信息；利用數(shù)據(jù)連接功能可以將調(diào)查數(shù)據(jù)和位置信息實時上傳到Web服務(wù)器。

2 交通參數(shù)人工調(diào)查軟件

交通參數(shù)人工調(diào)查軟件包括參數(shù)設(shè)置、交通量數(shù)據(jù)采集、交通密度數(shù)據(jù)采集、行車延誤數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)匯總和數(shù)據(jù)導(dǎo)出7個模塊。參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置交通參數(shù)調(diào)查所需的基本參數(shù)；交通量數(shù)據(jù)采集模塊用于調(diào)查人員根據(jù)現(xiàn)場交通實際情況錄入交通量調(diào)查數(shù)據(jù)，并同時利用移動終端的GPS模塊記錄調(diào)查人員位置信息；交通密度數(shù)據(jù)采集模塊用于調(diào)查人員根據(jù)現(xiàn)場交通實際情況錄入交通密度調(diào)查數(shù)據(jù)，并同時利用移動終端的GPS模塊記錄調(diào)查人員位置信息；行車延誤數(shù)據(jù)采集模塊用于調(diào)查人員根據(jù)現(xiàn)場交通實際情況錄入行車延誤調(diào)查數(shù)據(jù)，并同時利用移動終端的GPS模塊記錄調(diào)查人員位置信息；數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊用于接收其他調(diào)查人員或Web服務(wù)器發(fā)送到本移動終端的交通參數(shù)數(shù)據(jù)和調(diào)查參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)匯總模塊用于將調(diào)查人員選擇的調(diào)查數(shù)據(jù)匯總并生成Execl格式的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)導(dǎo)出模塊用于通過藍牙或數(shù)據(jù)連接功能將數(shù)據(jù)匯總模塊生成的數(shù)據(jù)傳給其他調(diào)查人員或上傳到Web服務(wù)器。

2.1 參數(shù)設(shè)置模塊

參數(shù)設(shè)置模塊主要包括填寫調(diào)查項目資料、選擇交通調(diào)查類型、設(shè)置調(diào)查時間周期和用戶登錄信息管理四個主要功能。調(diào)查項目資料包括本次調(diào)查項目名稱和項目負責(zé)人、本次調(diào)查人員等信息；可供選擇的交通調(diào)查類型主要有交通量調(diào)查、交通密度調(diào)查和行車延誤調(diào)查三類；設(shè)置調(diào)查時間周期可以設(shè)定本次調(diào)查的開始時間、結(jié)束時間以及調(diào)查間隔周期；用戶登錄信息管理可以修改賬戶信息以及賬戶密碼等。

2.2 交通量數(shù)據(jù)采集模塊

交通量數(shù)據(jù)采集模塊采用交互式界面，在移動智能終端軟件顯示為友好的直觀畫面，各類調(diào)查參數(shù)用清晰、直觀、形象的圖標表示，根據(jù)所選擇的調(diào)查類型，包括斷面流量交通量調(diào)查、交叉口交通量調(diào)查、非機動車和行人交通量調(diào)查，模塊原理示意圖如圖1所示。

圖1 交通量數(shù)據(jù)采集模塊原理示意圖

調(diào)查人員只需在畫面進行簡單的分類計數(shù)點擊即可采集到精細交通量數(shù)據(jù)，即每條都具有時間信息的交通量數(shù)據(jù)，具體交通量計算公式為：

(1)

Ql(t1,t2)=Nl(t1,t2)/(t2-t1)

(2)

Nl(t1,t2)=Nl(0,t2)-Nl(0,t1)

(3)

(4)

Nl(0,t)=n，tl(n)≤t并且tl(n+1)>t

同時每條交通量數(shù)據(jù)還包括由智能移動終端GPS模塊獲取的調(diào)查員位置信息。式中：Ql(t1,t2)表示在時段[t1,t2]內(nèi)車型l的交通量；Q(t1,t2)表示在時段[t1,t2]內(nèi)的交通量；Nl(t1,t2)表示在時段[t1,t2]內(nèi)記錄的車型l的數(shù)量；N(t1,t2)表示在時段[t1,t2]內(nèi)記錄的所有車輛的數(shù)量；tl(n)表示記錄的車型為l的車輛中第n個的到達時間；M表示車輛類型的數(shù)量。

2.3 交通密度數(shù)據(jù)采集模塊

交通密度數(shù)據(jù)采集模塊將通過出入量調(diào)查法來獲得路段的交通密度，包括出口交通量計數(shù)、入口交通量計數(shù)以及浮動車計數(shù)3個界面，模塊原理示意圖如圖2所示。其中出口交通量計數(shù)、入口交通量計數(shù)界面與交通量數(shù)據(jù)采集模塊類似為用來分別采集路段入口、出口的交通量數(shù)據(jù)；浮動車計數(shù)界面用來記錄浮動車在從路段入口行駛到出口過程中分別超過與被超過的車輛數(shù)；最后利用出口交通量、入口交通量及浮動車計數(shù)得到路段在指定時刻的交通密度及在指定時段的平均交通密度，具體計算公式為：

(5)

N初=N出(t到)+N超-N被超

(6)

(7)

圖2 交通密度數(shù)據(jù)采集模塊原理示意圖

2.4 行車延誤數(shù)據(jù)采集模塊

行車延誤數(shù)據(jù)采集模塊利用交通密度數(shù)據(jù)采集模塊獲得的路段平均交通密度與平均交通量數(shù)據(jù)得到路段平均車速，并將路段平均車速與路段標準車速進行比較，從而得到路段平均延誤及路段總延誤，模塊原理示意圖如圖3所示。具體計算公式如下所示：

(8)

d(t)=(v-vd(t))·LN出(t)

(9)

(10)

圖3 行車延誤數(shù)據(jù)采集模塊原理示意圖

2.5 數(shù)據(jù)處理流程

首先，交通參數(shù)人工調(diào)查軟件可通過數(shù)據(jù)連接從服務(wù)器下載數(shù)據(jù)以及通過藍牙共享從其他移動智能終端導(dǎo)入數(shù)據(jù)；導(dǎo)入的數(shù)據(jù)會從數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)匯總模塊，數(shù)據(jù)匯總模塊將會對數(shù)據(jù)進行分類整理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準格式以及對數(shù)據(jù)進行簡單的統(tǒng)計；最后，經(jīng)過匯總的數(shù)據(jù)會傳輸?shù)綌?shù)據(jù)導(dǎo)出模塊，可以通過保存為本地文件、上傳服務(wù)器以及與其他終端共享3種方式導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)匯總與監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)匯總與監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)查詢與導(dǎo)出和地理位置監(jiān)控四個模塊。數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊用于通過Web服務(wù)器將不同調(diào)查人員采集的交通參數(shù)數(shù)據(jù)及其位置信息從相應(yīng)移動終端導(dǎo)入到數(shù)據(jù)匯總與監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)匯總模塊用于對所獲得的交通調(diào)查數(shù)據(jù)根據(jù)需求進行匯總、分析以及深入挖掘；數(shù)據(jù)查詢與導(dǎo)出模塊用于對數(shù)據(jù)匯總模塊得到的調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果進行查詢，并根據(jù)需求生成相應(yīng)格式的文件；地理位置監(jiān)控模塊用于通過位置信息對調(diào)查人員進行監(jiān)控，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.1 數(shù)據(jù)匯總模塊

數(shù)據(jù)匯總模塊將根據(jù)調(diào)查實際情況對通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊獲取的交通參數(shù)數(shù)據(jù)進行合并，并能夠按照地點、時間等因素對交通參數(shù)數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計，同時能夠在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進一步進行挖掘得到新參數(shù)數(shù)據(jù)。例如利用精細交通量數(shù)據(jù)得到平均車頭時距，利用路段交通量與交通密度數(shù)據(jù)結(jié)合道路通行能力得到道路服務(wù)水平，利用交叉口交通量與行車延誤數(shù)據(jù)結(jié)合交叉口信號配時現(xiàn)有方案得到交叉口信號配時優(yōu)化方案等。

3.2 調(diào)查人員監(jiān)控模塊

調(diào)查人員監(jiān)控模塊在可視化操作的地理信息系統(tǒng)界面可設(shè)定監(jiān)控目標的移動許可邊界及其對應(yīng)的移動許可區(qū)域；并且結(jié)合獲得的調(diào)查人員位置信息對調(diào)查人員是否越界進行判斷，并在調(diào)查人員越界時發(fā)出警報提醒監(jiān)控人員，同時相應(yīng)調(diào)查人員在越界期間得到的調(diào)查數(shù)據(jù)進行標記，模塊原理示意圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)匯總與監(jiān)控系統(tǒng)地理位置監(jiān)控模塊原理示意圖

4 結(jié) 語

本文提出的系統(tǒng)充分利用移動智能終端具有的可視化、交互性特點，設(shè)計交通參數(shù)人工調(diào)查軟件實現(xiàn)了精細精確交通參數(shù)數(shù)據(jù)的采集、后期數(shù)據(jù)的自動匯總分析以及對調(diào)查人員的監(jiān)管，解決了現(xiàn)有的交通人工調(diào)查方式無法獲取精細精確數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)后期整理工作量大、調(diào)查人員監(jiān)管困難的問題，從而大大地提高了調(diào)查數(shù)據(jù)的準確性和交通調(diào)查的效率。

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Design of Manual Traffic Survey Based on Mobile Intelligent Terminal

ZOULiang1,LAIZhongyao1,PANGYuju1,ZHULingxiang2

(1. College of Civil Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong, China; 2. College of Mathematics and Information, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

In order to solve the problems in road traffic parameter survey, such as precise and accurate data are unable to get, workload for post-data summary and collation is magnificent and the investigators are difficult to supervise, we proposed a traffic parameter manual survey system which is based on mobile intelligent terminals. Sophisticated traffic volumes, traffic density and delay data can be collected by this system. Data are concluded and an Excel file can be automatically generated after the survey. By using the Internet this system also can realize automatic data uploading, data concluding and analyzing for the data obtained by various investigators. On the other hand, based on GPS module in mobile intelligent terminal investigators’ location information during surveys can be obtained. This system can achieve the automatic supervision of the investigators. As the survey system can use the investigators' intelligent mobile terminals, in most cases the purchase of new equipment are unnecessary.

road traffic survey； mobile intelligent terminal； traffic parameters

2016-08-10

2014年廣東省質(zhì)量工程建設(shè)項目應(yīng)用型人才培養(yǎng)示范專業(yè)(55)；2014年廣東教育教學(xué)成果獎(高等教育)培育項目(2014-725)

鄒 亮(1979-)，男，廣西桂林人，博士，副教授，主要研究方向為智能交通、交通微觀仿真。

Tel.:0755-86670305；E-mail: zouliang@szu.edu.cn

U 491.1

A

1006-7167(2017)04-0049-03