一种疏解交通拥堵的物联网平台及基于它的疏解方法

摘要

本发明涉及陆地道路交通控制，具体是一种疏解交通拥堵的物联网平台及基于它的疏解方法，技术方案是谁有急事急着赶路，可以先行，但要以支付积分的方式付出代价，相应地以积分的方式来补偿拥堵时放弃上路的车主。而拥有积分的车主，在下次有急事的时候，可通过支付积分的方式，也可以优先上路。与现有技术相比，本发明通过车主们的共同努力来动态调整、疏解交通拥堵，从而把堵车消除在萌芽状态，让它不形成、不产生。

说明书

技术领域

本发明涉及陆地道路交通控制，具体是一种疏解交通拥堵的物联网平台及基于它的疏解方法。

背景技术

在一定的时间和空间范围内，交通路网的容量或负荷是恒定的。产生交通拥堵的原因，包括出现交通事故、突发恶劣天气、或是单位时间段投放到路网的车辆超过路网的负荷。经常堵车的时段通常是早高峰和晚高峰时段或者是节假日的特定的路段如景区周边、高速进出口。有些城市的有些路段是一天24小时都比较拥堵，可称之为常态化拥堵。堵车的路段或地区往往是城市干线路段及其周边支线，且往往没有可以合理绕行的路径/路段可供选择，因为周边地区到处都拥堵，同时该路段也是交通事故高发的时段或地区。因此，堵车一旦形成就很难化解。

现有技术的各种治理交通拥堵的方法，包括扩展道路网、依据历史拥堵情况预测或预警未来的拥堵，其使用的各种各样的技术、方案或手段，针对的场景都是拥堵已经形成，主要缺点是涉及的部门多，协调难度大，投资大，周期长，耗费资源多，最终都很难落地，或者即使落地了，也只能部分缓解拥堵情况，不能从根本上解决拥堵问题。

发明内容

交通拥堵造成的损失，一方面由车主承担：如浪费汽油/能源和时间，另一方面由社会承担：如产生的污染、碳排放超标。既然如此，不如通过部分车主在拥堵时段或地区推迟上路的方式，形成车主共同确定路网拥堵程度及可容忍的车流速度，在这个时段或地区推迟上路的车主越多，道路拥堵程度就越低，可容忍的车流速度就越快。

对一个司机来说，与其在路上拥堵，导致到达目的地的时间延迟，还不如暂时放弃上路，等到道路不太拥堵时再上路，这时候到达目的地的时间与拥堵时上路到达目的地时间应该相差无几。大家与其都晚目的地，还不如让一部分司机先到目的地，但要付出某种代价；相应地，暂时放弃上路的司机获得某种奖励。

基于上述思路，本发明提供一种疏解交通拥堵的物联网平台及基于它的疏解方法，克服现有技术治理交通拥堵的缺陷或缺陷之一，把堵车消除在萌芽状态，让它不形成、不产生。

一种疏解交通拥堵的物联网平台，包括后台，与后台双向通讯的移动终端和/或车载终端、后台管理端和路况感知端；

所述后台包括计算模块，电子地图，车主数据库，道路拥堵情况数据库；

所述移动终端具有定位功能，车主注册时采集车主身份信息和车辆身份信息并存储至后台的车主数据库，车主注册及注册后登录，提出上路请求，输入预计出发的时间，设置目的地，调用后台的电子地图进行路径规划与导航，显示、购买、支付积分，接受奖励积分；

所述后台管理端包括对后台数据库的查询、分析、展示及设置，用户权限设置，积分奖惩设置，积分支付设置，对小排量车及新能源车优惠设置；

所述路况感知端包括安装在拟疏解路网各路段的路侧、路面下和/或路面上的传感器，用于获取交通通行情况和采集车辆的身份信息，连同这些传感器的ID信息和相应路段的位置信息通过有线或无线的方式传输给后台，存储在道路拥堵情况数据库中。

基于这一种疏解交通拥堵的物联网平台的疏解方法，包括如下步骤：

S1.路况感知端采集交通通行情况上传后台；

S2.后台确定过去拥堵的周天、时段和路段及当前的拥堵路段；

S3.车主提出上路请求；

S4.后台计算导航路径；

S5.根据是否“至少一个导航路径不包含拥堵路段”分别进行处理，若“是”转入S6，若“否”转入S7；

S6.批准车主使用一不拥堵导航路径，不奖惩积分，转入S10；

S7.判断“车主愿意接受为拥堵路段支付积分上路”，若“是”转入S8，若“否”转入S9；

S8.车主使用一有拥堵导航路径，扣除车主拥堵上路积分，转入S10；

S9.视为车主推迟上路，奖励车主推迟上路积分，转入S3或S4或S91；

S91. 视为车主不再上路或更改目的地后上路，扣回奖励的推迟上路积分，结束；

S10.路径引导；

S11.判断是否“车主到达目的地”，若“是”结束，若“否”转入S10持续进行路径引导。

按照本发明的技术方案，谁有急事急着赶路，可以先行，但要以支付积分的方式付出代价，相应地，以积分的方式来补偿拥堵时放弃上路的车主。而拥有积分的车主，在下次有急事的时候，可通过支付积分的方式，也可以优先上路。与现有技术相比，本发明通过车主们的共同努力来动态调整、疏解交通拥堵，从而把堵车消除在萌芽状态，让它不形成、不产生。

附图说明

图1是本发明一种疏解交通拥堵的物联网平台的系统示意图。

图2是本发明基于一种疏解交通拥堵的物联网平台的疏解方法的逻辑框图。

图3是本发明一个实施例中拟疏解路网在早高峰时段的车速和车流量的折线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示的一种疏解交通拥堵的物联网平台，包括后台100，与后台100双向通讯的移动终端200和/或车载终端500、后台管理端300和路况感知端400。

所述后台100包括计算模块，电子地图，车主数据库，道路拥堵情况数据库。

所述移动终端200具有定位功能，车主注册时采集车主身份信息和车辆身份信息并存储至后台100的车主数据库，车主注册及注册后登录，提出上路请求，输入预计出发的时间，设置目的地，调用后台100的电子地图进行路径规划与导航，显示、购买、支付积分，接受奖励积分；例如移动终端200可以是安装在车主的手机上的app或者小程序的形式展现。

所述后台管理端300包括对后台数据库的查询、分析、展示及设置，用户权限设置，积分奖惩设置，积分支付设置，对小排量车及新能源车优惠设置。

所述路况感知端400包括安装在拟疏解路网各路段的路侧、路面下和/或路面上的传感器，用于获取交通通行情况和采集车辆的身份信息，连同这些传感器的ID信息和相应路段的位置信息通过有线或无线的方式传输给后台100，存储在道路拥堵情况数据库中。

传感器包括路侧、路上的视频或图片摄像头，路面上的测速雷达，路面下的线圈探测器。传感器把从周一到周五、周六和周日的周天以及节假日的不同时段该地区每一路段上的交通通行情况记录下来，同时记录相应的车辆身份信息连同这些传感器的ID信息以及相应的道路路段位置信息通过有线或者无线的方式传送到云端后台，存储在道路拥堵情况数据库中。

传感器的统计时长为半年或一年，具体的时长可通过平台的后台管理模块来设置。

对节假日需连续统计数年，具体的时长可通过平台的后台管理模块来设置。

不同时段可以以1个小时为一个时段，对于早高峰和晚高峰的时段，时段的间隔可以小点，比如可以半小时为一个时段。

交通通行情况包括只计算单方向的车流量、速度、事故等。每一个路段是只能单向行驶的路段，故双向行驶的路段被分成两个单向行驶的路段，因此车流量也只是计算单方向的，也就是行驶的方向。

传感器采集车辆身份信息已是成熟技术，比如通过道路上安装的摄像头采集并识别驶过汽车的车牌号从而确定车辆身份信息。

在另一优选实施例中，这些传感器具有一定的智能，也就是有边缘计算模块，对传感器获取的数据，做一定的处理、分析后再传送到后台,存储在道路拥堵情况数据库中。比如可对采集的数据进行编码加密、预处理、通过图片识别获取车型、车牌号信息、提取特征等。

所述计算模块包括对车主注册请求的核准并向移动终端200和/或车载终端500返回成功注册的信息，计算拟疏解区域拥堵路段和时段，根据拟疏解区域过去及当前的路段拥堵情况进行导航路径规划并确定导航路径上的拥堵路段，计算使用拥堵路段需支付的拥堵上路积分，计算推迟上路需奖励的推迟上路积分，上路后持续考察路径上路段拥堵情况，并计算相应的动态拥堵积分和动态奖励积分；计算拟疏解区域路网或路径的平均车流量或速度。

所述车主数据库包括车主积分数据库和车主驾驶行为数据库，车主积分数据库用于存储车主身份信息和车辆身份信息，存储赋予每个车主的唯一ID，存储车主积分；车主驾驶行为数据库存储包括与车辆身份信息对应的车辆速度、车主驾驶汽车时的驾驶行为数据、以往从相同的出发地点到相同的目的地时使用的路径和/或车辆实际行驶路径。

所述道路拥堵情况数据库包括拟疏解路网“各路段每天交通通行情况数据库”和基于该数据库由计算模块推算出的过去一段时间各路段不同周天或节假日不同时段的“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”。

所述车主身份信息至少为车主的手机号码；车辆身份信息至少为车主注册时提交的至少一台车辆的车牌号。

车载终端500包括定位模块、存储模块、客户端和/或HMI，车载终端500与车辆的行车电脑/车身控制模块和/或车载4G/5G模块通过车载网络相连，在另一优选实施例中车载4G/5G模块也可集成到车载终端500里。车载终端500与后台100第一次通讯时，通过车载4G/5G模块将该车辆的车架号VIN，品牌、型号、发动机/电机功率和/或电子车牌号上传到后台100的车主积分数据库中。因此通过车载终端来注册时，汽车身份相关的信息不需要手工输入，这一点移动终端不具备。

在车辆行驶过程中，行车电脑/车身控制模块通过车载4G/5G模块将该汽车的身份信息、速度、车主驾驶行为等信息上传到云端后台中的车主驾驶行为数据库。车载终端和定位模块通过车载4G/5G模块将该汽车的实际路径和定位上传到云端后台中的车主驾驶行为数据库。这一功能移动终端不具备。

车主请求上路或出发时的当前位置是其汽车上一次停车时的位置，通过车载终端的定位模块获得，保存在车载终端里的存储模块，并通过车载4G/5G模块上传到后台的车主积分数据库中。移动终端不提供车主驾驶汽车最后的停车位置。

当车主积分数据库中的积分数低于一个阈值时，例如积分数为0时，车主必须通过其移动终端充值来购买积分或等待平台奖励积分，否则无权在路网拥堵时上路。由于车载终端一般没有支付功能，所以这个充值的功能车载终端一般没有，可以通过移动终端来支付，也可以由车载终端生成一个支付二维码，由移动终端来扫码支付。

每个车主或者司机在平台注册后拥有自己的账户。当某车主账户有积分的时候，就先使用积分，没有积分或积分用完了可通过支付费用的方式购买积分，当然平台也可以给车主赠送或奖励积分，例如对首次注册的用户赠送一定数量的原始积分。

在另一优选实施例中，平台对新能源车有优先于燃油车的上路权，相应的支付积分较少和/或奖励的积分较多。平台对小排量的燃油车有优先于大排量燃油车的上路权，相应的支付积分较少和/或奖励的积分较多。是否给新能源车以及小排量的燃油车优先以及积分奖惩优惠程度通过后台管理模块来设置。

可以从法规上规定进入拟疏解路网，车主必须注册/登录本平台，否则不可驶入。

实施例1，基于一种疏解交通拥堵的物联网平台的疏解方法，只奖惩初始积分，即只有一次性积分奖惩，车主上路以后不管其路径上路段是否拥堵，不再进行积分奖惩。

包括如下步骤，如图2所示：

S1.路况感知端采集交通通行情况上传后台；路况感知端每天持续实时获取拟疏解路网上的交通通行情况，交通通行情况包括各路段车流量、速度、事故，同时采集拟疏解路网各路段上的车辆身份信息，将采集到的交通通行情况、车辆身份信息连同各种采集信息的传感器的ID信息以及相应的道路路段的位置信息通过有线或者无线的方式传送到后台；

S2.后台确定过去拥堵的周天、时段和路段及当前的拥堵路段；后台的计算模块持续建立拟疏解路网道路拥堵情况数据库；道路拥堵情况数据库包括“各路段每天交通通行情况数据库”，并基于“各路段每天交通通行情况数据库”建立“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”；后台的计算模块将“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”中某路段上过去某周天某时段的平均车速与电子地图上该路段上给定时段的车速限制进行对比，如果该平均车速低于车速限制的某一个固定百分比，就认为是在该时段该路段出现拥堵；根据该平均车速低于车速限制的程度，对该时段该路段拥堵严重程度进行分级，并相应地在“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”中对该周天该路段相应的时段进行标记；对应拥堵时段的平均车流量可作为判断相应程度的拥堵的阈值使用，而非拥堵时段的平均车流量可作为判断该路段正常车流量的阈值使用。

根据“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”，推断未来相同周天或节假日的相同时段，在该路段大概率地会出现一样的交通通行情况。

例如下表为各个路段不同周天或节假日不同时段的“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”的具体统计表，无色块的路段和时段为非拥堵路段和时段；三种色块的路段和时段都为拥堵路段和时段，平均车速低于车速限制的一个百分比如30%；三种色块代表三种不同程度的拥堵，色块的颜色越深表示拥堵越严重。

在另一优选实施例中，平台通过车载终端和/或移动终端定向询问目前还在拟疏解路网拥堵路段行驶的车主，请车主确认或否认后台推算的拥堵路段和/或拥堵程度，从而帮助平台进一步确定当前的拥堵路段和拥堵程度。考虑到驾驶安全以及合规的要求，不建议在驾驶过程中通过移动终端与用户互动。

在另一优选实施例中，还可结合/融合车主驾驶行为数据库中的数据，尤其是汽车速度、位置和路径数据，由计算模块推算“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”。尤其是在某些道路上没有任何传感器可用的时候，就必须依赖此来推算“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”。

基于道路拥堵情况数据库，尤其是“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”，车主能随时查询拟疏解路网各路段过去某周天某时段和/或当前的交通通行情况，作为其出行的参考。

在另一优选实施例中，平台将拟疏解路网各路段过去某周天某时段和/或当前的交通通行情况、确定的拥堵路段随时知会车主，起到预警的作用。有两种对用户预警的方式：

预警方式一：在前述路况感知端采集拟疏解路网某一路段上的交通通行情况时，当后台的计算模块或该路段的边缘计算模块发现该路段快要接近拥堵的时候，如车流量越来越小，车速在不断下降，平台基于车主驾驶行为数据库，必要时融合“各路段每天交通通行情况数据库”，预警该路段及其周边导航路径要通过该路段车辆的车载终端和/或移动终端；同时根据车主驾驶行为数据库，必要时融合“各路段每天交通通行情况数据库”中的过往历史，预警预计要出发并在该时段通过该路段车辆的车载终端和/或移动终端。

预警方式二：为了避免未来相同周天或节假日的相同时段，在某路段出现在道路拥堵情况数据库的平均车速数据库中标记过的拥堵情况，平台可基于车主驾驶行为数据库，必要时融合“各路段每天交通通行情况数据库”，预警已经提出申请要上路或已经上路并预计在相同时段经过该拥堵路段的车载终端和/或移动终端。

在另一优选实施例中，平台将确定的拥堵路段和/或相应的积分奖惩机制按约定知会车主，作为其出行的参考。特别是对已经推迟上路或准备上路的车主，随时通过车载终端和/或移动终端通报其路径的实时交通情况。

S3.车主提出上路请求；车主在移动终端或车载终端直接登录或注册后登录，上路前提出上路请求、设置目的地及预计出发时间。

S4.后台计算导航路径；后台计算模块根据车主驾驶车辆的当前位置、设置的目的地及预计出发时间，在顾及在拟疏解路网到达各路段时间及各路段过去“各路段不同周天或节假日不同时段的平均车速数据库”中标记的拥堵周天、时段和路段及当前“各路段每天交通通行情况数据库”中实时采集的拥堵情况数据，计算出导航路径，可计算出多个导航路径，多个导航路径其中包括存储在车主驾驶行为数据库中的车主以往从相同的出发地点到相同的目的地时使用过的路径；车主请求上路或出发时的当前位置是其汽车上一次停车时的位置，该位置保存在车载终端里的存储模块，并通过车载4G/5G模块上传到后台的车主积分数据库中。行驶过程中的当前位置通过车载终端的定位模块获得。

S5.根据是否“至少一个导航路径不包含拥堵路段”分别进行处理，若“是”转入S6，若“否”转入S7。

S6.批准车主使用一不拥堵导航路径，不奖惩积分，转入S10。

S7.判断“车主愿意接受为拥堵路段支付积分上路”，若“是”转入S8，若“否”转入S9。

S8.车主使用一有拥堵导航路径，扣除车主拥堵上路积分；转入S10；车主在预计出发时间使用一有拥堵的导航路径上路，平台从车主的车主积分数据库中扣除约定的拥堵上路积分。

S9.视为车主推迟上路，奖励车主推迟上路积分，转入S3或S4或S91；推迟上路积分也是事先约定的，等于或不等于拥堵上路积分，推迟上路积分直接存放到车主的车主积分数据库中；车主推迟上路后，平台等待车主再次提出上路请求或主动提示车主上路，例如在该车主的路径一旦不拥堵或者拥堵下降的情况下，平台通知车主上路；

S91.扣回奖励的推迟上路积分，结束；如果车主不再上路包括即使在后续的不拥堵时段也不上路，或更改目的地后上路，则扣回已奖励的推迟上路积分以防止不良车主盗刷积分，。

S10.路径引导；为车主使用一不拥堵导航路径或使用一有拥堵导航路径进行路径引导，在必要时根据车主驾驶车辆的当前位置及目的地，顾及到达路段时间以及过去及当前路段拥堵情况，重新计算导航路径，对车主进行新的路径引导。

S11.判断是否“车主到达目的地”，若“是”结束，若“否”转入S10持续进行路径引导。

实施例2，基于实施例1的疏解方法，参见图2中虚框部分，在步骤S10之后、步骤S11之前增加步骤S101，不断计算拥堵程度，奖惩车主动态积分；后台不断计算前方导航路径上各路段拥堵程度，当某路段拥堵越来越严重时，在车主进入该路段时扣除车主约定的动态拥堵积分，当某路段拥堵越来越下降时，在车主进入该路段时奖励车主约定的动态奖励积分。

在另一优选实施例中，根据拥堵路段拥堵严重程度奖惩不同的动态积分，拥堵程度越高，收取的动态拥堵积分越多，反之亦然；和/或按照不同的周天、时段、特定的节假日来奖惩不同的动态积分。

如此能实现比实施例1更优的动态调整过程，能使拟疏解路网尽快恢复到正常交通状态。

实施例3，如图3所示，将车主们作为一个整体来对待：拟疏解路网在早高峰时段上有注册登录后的车主在行驶，也有没有注册的车主在行驶。当该路网或某路径或某路段在该时段实时车流量或速度下降到一个阈值的时候，对新上路的要通过该路网或路径或路段的车主采取惩罚性措施：平台从车主的车主积分数据库中扣除一个拥堵上路初始积分并通过移动终端和车载终端以语音/显示的方式知会车主；对这时原本要通过该路网或路径或路段但选择推迟上路的车主采取奖励措施：平台奖励车主一个推迟上路积分——初始积分，将其存储到车主的车主积分数据库，并通过移动终端和车载终端以语音/显示的方式知会车主；随着路网或路径或路段实时车流量进一步的下降和/或速度的进一步降低，对新上路的和/或已经在路上的车主采取的附加惩罚性措施或对推迟上路的车主的奖励措施以相同的比例增加；反过来，随着路网或路径或路段实时车流量进一步的上升和/或速度的进一步提升，对新上路的和/或已经在路上的车主的附加惩罚性措施或对推迟上路的车主奖励措施以相同的比例减少，一直到恢复到正常交通状态——该路网或路径或路段实时速度接近电子地图上规定的车速限制或实时车流量接近正常车流量阈值，就停止惩罚性措施或奖励措施。

作为一个优选案例，路网或一个路径的平均车流量或速度可用该路网或路径的所有路段的车流量或速度的加权平均值，权重可以是该路段的道路等级，等级越高权重越大。

本发明未详细描述之处，为本领域的现有技术或公知常识。