一种基于ETC门架系统的交通情况调查方法与流程

一种基于etc门架系统的交通情况调查方法
技术领域
1.本发明涉及高速公路网层面的交通情况调查与信息服务技术领域，具体为一种基于etc门架系统的交通情况调查方法。


背景技术：

2.高速公路交通量调查体系一般由一或二级省数据中心，若干个路段分中心，车辆检测器及一、二类调查站点构成(一类为主)。其中，一类交调站又称为连续交调站，旨在获取全年连续交通流数据；二类交调站又称间隙交调站，按一定周期(2-3次/月)进行调查观测工作。交调站点是整个交调体系的基础，通过交调专用仪器，实时采集车辆流动信息，利用已有的高速光纤网进行数据传输，对不具备光纤传输的交调站点采用gprs无线数据传输模式进行数据传输。
3.然而，传统的连续交通情况调查站点易受天气及外部因素影响，造成交通情况调查的数据不准确，交调设备维护难度较大，设备在线率降低；而间隙交通情况调查观测站点需要通过人工统计流量来完成交通情况调查，工作量大，数据上报操作繁琐、数据的准确性、完整性不高。即主要存在以下问题：(1)数据不准确，交调站受影响因素较多，数据采集精确度不高；(2)成本过高，设备的建设、维护成本和人工成本较高；(3)自动化调查水平较低，需要大量人工操作来完成数据采集、分析、上报。
4.可知，现有交通情况调查方式与手段需要紧跟数字时代步伐，进行全面升级以提高交调信息精度，降低交调工作成本，提升交调系统自动化调查水平。


技术实现要素：

5.本发明所解决的技术问题在于提供一种基于etc门架系统的交通情况调查方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于etc门架系统的交通情况调查方法，包括以下步骤：
7.步骤(1).接收etc门架数据、汇总至数据中心，并实时传输至数据接收服务器；
8.步骤(2).数据处理服务器接收数据进行数据处理、分析、转化etc门架数据；
9.步骤2-1.建立数据完整性校验模型:首先确定数据条数的判断阈值和要分析的时间段，其次分析可能导致数据不完整的具体原因，最后针对每种原因导致的数据不完整进行相应的数据处理，合格的数据进入下一阶段；
10.步骤2-2.建立标准的数据输入格式：首先需要将各类原始数据及时、完整地汇总到数据中心，总结为基础数据表格，并对数据进行分类分析，编制出路网各类节点的基础信息表；
11.步骤2-3.针对具体指标建立输出指标计算结果。
12.步骤(3).根据数据请求将处理后的数据传输至收费中心、运输控制中心。
13.所述步骤2-1中数据内容包括所有门架通行实时数据、门架基础信息；针对每个不
同的调查统计时间段，需明确其时段内的最大阈值和最小阈值。
14.所述步骤2-1中数据完整性检查以每5分钟为间隔检查，分析判断前10分钟的数据是否完整；最大阈值为1.5倍上月最大值；最小阈值＝case when上月最小值《5then 0else上月最小值*0.5。
15.所述步骤2-1中数据不完整处理方法为：首先进行人工核验，判断流量是否正常，当判断结果为否时，考虑使用数据补缺、数据清洗、异常值处理等手段，在保留原始数据所携带的信息的同时，将不完整数据转化为正常数据。
16.所述步骤2-2中基础数据表格包括收费门架表、收费单元表、收费站表、收费路段表、收费路线表、门架连接关系表
17.所述收费门架表包括etc门架所处位置、所属行政管理单位、监测起止点、监测里程；收费单元表收集汇总路网所有收费单元信息；收费站表收集汇总路网收费站基础信息；收费路段表收集汇总路网各收费路段的基础信息，并与收费门架、收费单元、收费站建立对应关系；收费路线表收集汇总路网各收费路线的基础信息，并与收费门架、收费单元、收费站建立对应关系；门架连接关系表整理门架里程相关信息至数据库，保存路网相邻两个门架之间的里程。
18.所述步骤2-2中基础信息表包括路网收费站(含虚拟收费站)基础信息表、etc门架系统基础信息表、路网拓扑关系表、摄像机信息表、路网任意两点最短行驶路径表、路段\分公司\路线基础表。
19.所述路网收费站基础信息表对路网所有收费站的基础信息进行结构化处理，明确各收费站的编号、名称、位置、所属路段、所属路线、所属区域、车道配置情况、开通时间基础信息；述etc门架系统基础信息表对路网各etc门架系统信息进行结构化处理，明确各门架的编号、位置、所属路段、所属路线、门架类型、收费里程基础信息；述路网拓扑关系表包括路网所有收费节点连接关系相关信息，包括里程、车道数、起止点桩号信息；述摄像机信息表对路网各摄像机信息进行结构化处理，明确各收费站的编号、位置、对应车道基础信息；述路网任意两点最短行驶路径表在etc门架系统识别通行车辆失败，不能准确判定车辆通行路径时，需要按最短路径法还原车辆的通行路径，要对路网任意两个收费站间的最短通行路径进行汇总，编制最短路径表；述路段\分公司\路线基础表包括路段、分公司、路线对应关系表，明确相互间的所属关系。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于etc门架系统统计的交通量信息更详细、准确度更高，且可代替现有间隙站点，能大大减轻交调工作量，并提高数据准确性、完整性；另一方面，可使路网交通情况调查监测里程覆盖率进一步提升，基本实现交通情况调查全覆盖，可节约建设成本、避免信息化设施重复建设、发挥数据资源应有的价值效益。
附图说明
21.图1为本发明的方法流程图。
22.图2为本发明的数据不完整处理方法流程示意图。
23.图3为本发明的步骤2-1方法流程图。
具体实施方式
24.为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
25.如图1～3所示，一种基于etc门架系统的交通情况调查方法，包括以下步骤：
26.步骤(1).接收etc门架数据、汇总至数据中心，并实时传输至数据接收服务器；数据对接时(1)数据：从灾备服务器读取，实时同步数据；(2)数据库：oracle；(3)门架表名称：dbbase2020.grantryprovdataxxxxxxxx(省界门架表)；dbbase2020.grantrysectdataxxxxxxxx(省内门架表)(x代表年月日；如：dbbase2020.grantryprovdata20200501，dbbase2020.grantrysectdata20200501)；(4)牌识表名称：dbbase2020.identifyprovdataxxxxxxxx(省界牌识数据表)；dbbase2020.identifysectdataxxxxxxxx(省内牌识数据表)(x代表年月日；如：dbbase2020.identifyprovdata20200501，dbbase2020.identifysectdata20200501)；(5)门架表清洗规则：车型正常、交易成功的路段门架和省界门架数据：traderesult＝0and pointtype in(1,2)and feevehicletype in(1,2,3,4,11,12,13,14,15,16,21,22,23,24,25,26)；(6)牌识数据表规则同一组门架、同一个车牌号在2min内产生多条记录，按照pictime正序取第1条。
27.步骤(2).数据处理服务器接收数据进行数据处理、分析、转化etc门架数据；
28.步骤2-1.建立数据完整性校验模型:首先确定数据条数的判断阈值和要分析的时间段，其次分析可能导致数据不完整的具体原因，最后针对每种原因导致的数据不完整进行相应的数据处理，合格的数据进入下一阶段；分析时间段：考虑阈值选择，需要明确当前时间段和要分析的时间段；当前时间段：开始：当前时间所处的观测时间-5min，结束：当前时间所处的观测时间；要分析的时间段：开始：当前时间段开始时间-10min，结束：当前时间段结束时间-10min。
29.步骤2-2.建立标准的数据输入格式：首先需要将各类原始数据及时、完整地汇总到数据中心，总结为基础数据表格，并对数据进行分类分析，编制出路网各类节点的基础信息表；
30.步骤2-3.针对具体指标建立输出指标计算结果。
31.步骤(3).根据数据请求将处理后的数据传输至收费中心、运输控制中心。
32.所述步骤2-1中数据内容包括所有门架通行实时数据、门架基础信息；针对每个不同的调查统计时间段，需明确其时段内的最大阈值和最小阈值。
33.所述步骤2-1中数据完整性检查以每5分钟为间隔检查，分析判断前10分钟的数据是否完整；最大阈值为1.5倍上月最大值；最小阈值＝case when上月最小值《5then 0else上月最小值*0.5。
34.所述步骤2-1中数据不完整处理方法为：首先进行人工核验，判断流量是否正常，当判断结果为否时，考虑使用数据补缺、数据清洗、异常值处理等手段，在保留原始数据所携带的信息的同时，将不完整数据转化为正常数据。
35.所述步骤2-2中基础数据表格包括收费门架表、收费单元表、收费站表、收费路段
表、收费路线表、门架连接关系表；
36.①
收费门架表
37.收集汇总路网所有门架的基础信息，建立收费门架表，准确反映etc门架所处位置、所属行政管理单位、监测起止点、监测里程等；收费门架表表结构设计如下：
[0038][0039][0040]
②
收费单元表
[0041]
收集汇总路网所有收费单元信息，建立我省高速公路网收费单元表。收费单元表表结构如下：
[0042]
序号字段备注1收费单元编号/2收费单元名称/3起止里程/4起始计费位置纬度/5起始计费位置经度/6起始计费位置桩号/7终止计费位置桩号/8终止计费位置纬度/9终止计费位置经度/
10对应收费门架编号/11所属路段业主/12所属路段小业主编号/13路段类型/14单元所有收费门架/
[0043]
③
收费站表
[0044]
收集汇总路网收费站基础信息表，收费站表表结构如下：
[0045][0046][0047]
④
收费路段表
[0048]
收集汇总路网各收费路段的基础信息，并与收费门架、收费单元、收费站建立对应关系，收费路段表包括不限于如下字段：
[0049]
序号字段备注1路段编号/2内部编码/3路段名称/4路段长度/5路段起点桩号/6路段起点经度/7路段起点纬度/8路段终点桩号/9路段终点经度/10路段终点纬度/
[0050]
⑤
收费路线表
[0051]
收集汇总路网各收费路线的基础信息，并与收费门架、收费单元、收费站建立对应
关系，收费路线表包括不限于如下字段：
[0052][0053][0054]
⑥
门架连接关系表
[0055]
整理门架里程相关信息至数据库，保存路网相邻两个门架之间的里程，门架关系表结构设计如下。
[0056][0057]
所述收费门架表包括etc门架所处位置、所属行政管理单位、监测起止点、监测里程；收费单元表收集汇总路网所有收费单元信息；收费站表收集汇总路网收费站基础信息；收费路段表收集汇总路网各收费路段的基础信息，并与收费门架、收费单元、收费站建立对应关系；收费路线表收集汇总路网各收费路线的基础信息，并与收费门架、收费单元、收费站建立对应关系；门架连接关系表整理门架里程相关信息至数据库，保存路网相邻两个门架之间的里程。
[0058]
所述步骤2-2中基础信息表包括路网收费站(含虚拟收费站)基础信息表、etc门架
系统基础信息表、路网拓扑关系表、摄像机信息表、路网任意两点最短行驶路径表、路段\分公司\路线基础表。
[0059]
所述路网收费站基础信息表对路网所有收费站的基础信息进行结构化处理，明确各收费站的编号、名称、位置、所属路段、所属路线、所属区域、车道配置情况、开通时间基础信息；述etc门架系统基础信息表对路网各etc门架系统信息进行结构化处理，明确各门架的编号、位置、所属路段、所属路线、门架类型、收费里程基础信息；述路网拓扑关系表包括路网所有收费节点连接关系相关信息，包括里程、车道数、起止点桩号信息；述摄像机信息表对路网各摄像机信息进行结构化处理，明确各收费站的编号、位置、对应车道基础信息；述路网任意两点最短行驶路径表在etc门架系统识别通行车辆失败，不能准确判定车辆通行路径时，需要按最短路径法还原车辆的通行路径，要对路网任意两个收费站间的最短通行路径进行汇总，编制最短路径表；述路段\分公司\路线基础表包括路段、分公司、路线对应关系表，明确相互间的所属关系。
[0060]
步骤2-3中根据门架数据与牌识数据，将每个门架、每5分钟产生的数据及时转换成满足交通情况调查统计数据采集的各项数据指标，详细分析指标如下：
[0061]
[0062][0063]
部分关键指标计算模型算法说明如下：
[0064]
[1]sbsfsbm——设备身份识别码，用以识别设备的生产厂商、调查内容、工作原理、数据传输方式等设备特征的识别码。
[0065][0066]
按照原交调定义设备厂商代码+设备功能代码+工作原理代码+传输方式代码+生产序列号的形式应用至etc门架，可能会使id不唯一，因此更改原定义，使用以下编码规则代替：
[0067]
concat(substr(gantryid,2,4),substr(gantryid,9,2),substr(gantryid,13,2))
[0068]
[2]dczbs——调查站标识(站点编号)，使用gantryid进行截取编码。
[0069][0070]
原释义：s2367 l101 610100表示陕西西安境内的s2367省道的顺序号为101的连续式交通量观测站。
[0071]
中国行政区划代码：从收费门架基础信息中获取字段(门架表regionalismcode字段，路段正在填报，暂时只保存在mysql中，后续填报完会把表更新到hive中)。
[0072]
观测站序号：取gantryid第9、10位(路线编号)与第13、14位数据(序号)(原交调使用l表示连续站点，j表示间隙站点，但若定义新的代码，4位字符无法满足，因此不定义字符，直接从gantryid中取出序号当作观测站序号)。
[0073]
路线编码：取gantryid前5位，拼接可得：
[0074]
concat(substr(gantryid,1,5),substr(gantryid,9,2),substr(gantryid,13,2),regionalismcode)
[0075]
[3]sjxh——时间序号
[0076]
根据过车时间，按要求的处理周期计算。为1－(1440/记录时段长度)之间的整型数，对应24h中的第1－(1440/记录时段长度)的交通数据处理周期。
[0077]
如：
[0078]
第一天第1个5min，值为1，如：过车时间为2020-6-5 0:05:00时，该值为1；以此类推。
[0079]
第一天第2个5min，过车时间为2020-6-5 0:10:00，值为2，
[0080]
第一天第3个5min，值为3，
[0081]
……
[0082]
第二天第1个5min，值为1，
[0083]
第二天第2个5min，值为2
[0084]
……
[0085]
[4]gcsj——观测时间
[0086]
数据以当日0：00开始，每5min递增。
[0087]
如：
[0088]
2020-6-5 0:05表示统计2020年6月5日00:00:00～6月5日0:04:59期间的数据。针对单个门架，交易时间在“2020年6月5日00:00:00～6月5日0:04:59”期间的车辆，均统计在该条时间记录内。
[0089]
序号1，观测时间填写0:05，代表的是0:00:00-0:04:59的区间，
[0090]
序号288，观测时间填写23:59，代表的是23:55:00-23:59:59的区间。
[0091]
[5]cds——车道数
[0092]
门架基础表中有保存车道数字段，因此使用etc门架表与门架基础表关联取值，注意需要将正向的车道数与反向车道数求和。
[0093]
门架基础表中的车道数保存的形式为a|b(普通车道|应急车道)，取值时只取普通车道即可。
[0094]
etc门架表中(grantrysectdata年月/grantryprovdata年月)门架编号(gantryid)关联门架基础表(tollgrantry)中的lanecount字段a|b中的a，加上其反向门架(从左至右第15位表示方向位)对应的lanecount字段a|b中的a。
[0095]
(注：该值为门架的固定值，可在每日的第1条记录关联1次基础表取值，为提高效率，不需要每条记录都关联基础表)。
[0096]
[6]cdh——车道号
[0097]
车辆经过门架时所在的车道。上行为1，下行为3(门架数据中的gantryid第15位判定方向，1是上行2是下行)，拼接lanenum。
[0098]
关联方法：门架编号+identifyvehicleid+交易时间，当牌识数据中“门架编号+vehicleplate”与门架收费数据一致，且牌识数据的抓拍时间在“门架收费数据的交易时间
±
2min”内时，视为匹配成功。
[0099]
1)匹配成功时：选择牌识数据表中的lanenum字段。此字段表示由行驶方向由内侧向外顺序递增，跨多车道时采用组合编号。
[0100]
备注：符合要求是指lanenum小于等于lanecount字段a|b中的a。
[0101]
2)匹配失败时：
[0102]
首先计算各门架每种车型在每个车道中的占比(7月份全月数据为基础)；其次将未知车道的通行记录按照已经得出的7月全月的各车型在各车道的比例进行分配。
[0103]
[7]bq——交通量
[0104]
统计在固定时间、固定车道内以下各车型通行的车次数。注意匹配失败时：按照每个门架、每个车道、每种车型已知流量的占比将未匹配的流量分配，注意保留整数。为保证数据的完整性，当门架无车辆经过时，交通量填写为0，不可不填或者不写这个门架。
[0105][0106]
[8]bs——平均地点车速
[0107]
速度(km/h)＝里程/时间＝里程/(通行本次门架的时间-上次门架的时间)
[0108]
门架与前序门架的里程值保存表：gantry_relation_miles
[0109]
速度有效数据提取规则：
[0110]
1、本次交易时间小于上次交易时间的不计算。
[0111]
2、车辆的前序门架是收费站时，不计算。lastgantryhexpass与门架基础表tollgrantry关联，只取note in(0，1，11，12)的记录。(普通0；省界1；出省11，入省12；带计费功能虚拟2；二级公路3；西铜开放4，假门架5，费显虚拟门架6)。
[0112]
3、车辆通行时，记录中保存的门架不是其前序门架时，不计算。因存在门架代收的情况，全都计算则异常。
[0113]
4、注意保留整数。
[0114]
5、计算速度值为0、大于150km/h时不参与平均值统计。
[0115]
6、当计算出现逻辑错误时(机动车车流量为0时车速也应为空)，使用此车型上个时间段内的速度。(如，一共只有2辆车，但其前序门架都是收费站，则无法计算门架里程，行驶速度无法计算)，则先求出固定值计算原始数据的速度：
[0116]
车型速度车型速度中小客车93km/h大客车87km/h小货80km/h中货75km/h大货75km/h特大/集装箱73km/h
[0117]
备注：此固定值为7月各车型去除异常值后的中位数。
[0118]
考虑到可能存在拥堵的实际情况，且车辆经过是无法计算到行驶速度，按照车辆实际行驶速度与未知速度的比值进行估算：小客速度(已知)：大客速度(未知)＝小客速度
(固定值)：大客速度(固定值)，进而求出大客速度。计算中，优先级按照中小客＞特大货＞小货的计算，若中小客速度未知，则使用中小客(未知)：货6(已知)＝中小客(固定值)：货6(固定值)＝的方式。
[0119]
7、若速度值高于150km/h，计算平均速度时不参与计算。
[0120]
8、若门架前序门架中存在服务区：此区间内平均速度按照速度从高到低取前1/4数据的平均值。
[0121]
[9]pjctjj——平均车头间距
[0122]
每条车道按照transtime进行排序，后车的行驶速度*前、后车的transtime的时间差，求平均值，注意保留整数。单位：米
[0123]
后车行驶速度＝上面已经计算出的该车型的平均行驶速度，用平均行驶速度*transtime时间差，得出车头间距，求平均值。
[0124]
[10]sjzyl——时间占有率
[0125]
在指定的交通数据处理周期内，该车道的机动车过车时间之和与该交通数据处理周期时间长度的比值即为时间占有率。
[0126]
每个门架表中的车辆长vehiclelength/车辆速度，得出通过时间，将5min内的所有时间求和，除以5min，乘以100后取整，即为时间占有率。
[0127]
车辆速度按照上文得出的平均速度计算。
[0128]
vehiclelength异常值多，通过计算得出占比较高的长度当作固定值：
[0129]
车型车长车型车长客15m货16m客26m货29m客39m货310m客412m货412m
ꢀꢀ
货512m
ꢀꢀ
货613m
[0130]
车辆速度使用上述已经计算出的平均行驶速度，求平均值。
[0131]
[11]gcbfb——跟车百分比
[0132]
该车道内车头时距小于指定时间的车辆占该车道全部车辆的百分比，小数部分四舍五入。
[0133]
车道的全部车辆：固定车道号固定时间的每5min内的所有车辆。
[0134]
跟车车辆数：计算前车与后车的transtime时间差，小于3s的车辆数。
[0135]
跟车百分比＝跟车车辆数/车道的全部车辆数*100，保留整数。
[0136]
本发明基于etc门架数据，经一定的算法转化，能够统计出交通情况调查的关键指标，能够应用于高速公路交通情况调查。同时，etc门架系统采集的数据用于交通量监测后，一方面，基于etc门架系统统计的交通量信息更详细、准确度更高，且可代替现有间隙站点，能大大减轻交调工作量，并提高数据准确性、完整性；另一方面，可使路网交通情况调查监测里程覆盖率进一步提升，基本实现交通情况调查全覆盖，可节约建设成本、避免信息化设施重复建设、发挥数据资源应有的价值效益。
[0137]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。