高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统技术领域
本发明涉及交通拥堵路况检测方法，特别是涉及高速公路实时交通拥堵路况检测
方法及其系统。
背景技术
如今虽然道路建设规模不断扩大，但难以满足快速增长的机动化的交通需求。据
统计，机动车数量的增长速度为道路增长速度的2～3倍，而对城市而言，道路增长远远不能
满足居民的交通需求，高峰期间道路交通拥堵状况日趋严重，拥堵区域逐步由中心城区向
外围扩散，交通拥堵时段延长，平均车速逐年下降，随之而来的交通环境、交通安全、停车紧
张等问题也越来越严峻，因此，改善和治理城市交通拥堵，是建设智能交通的首要任务。
目前交通系统中没有相关系统实时发布高速公路的拥堵情况，日常出行中，司机
只能凭借以往驾驶的经验或者通过驾驶过即将前往的高速公路路段的朋友询问该高速公
路的拥堵情况，以便选择最畅通的路段行驶。该方法局限性强、准确性、实时性差，不便出行
者进行判断和选择。
发明内容
基于此，有必要针对出行者了解高速公路交通拥堵状况的方法局限性强、准确性、
实时性差的问题，提供一种便捷、实时性强的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系
统。
一种高速公路实时交通拥堵路况检测方法，包括：
实时计算高速公路预设路段的平均行程速度；
若所述平均行程速度大于第一速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为畅通；
若所述平均行程速度大于第二速度阈值小于等于所述第一速度阈值，则该预设路段的交通
状况等级为基本畅通；若所述平均行程速度大于第三速度阈值小于等于所述第二速度阈
值，则该预设路段的交通状况等级为轻度拥堵；若所述平均行程速度大于第四速度阈值小
于等于所述第三速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为中度拥堵；若所述平均行程速
度小于等于所述第四速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为严重拥堵；
实时发布所述预设路段的交通状况等级。
在其中一个实施例中，所述预设路段包括相邻收费站区间，以及由所述相邻收费
站区间划分的多个区段，所述实时计算高速公路预设路段的平均行程速度包括：计算所述
相邻收费站区间的平均行程速度以及所述区段的平均行程速度；
以第一预设时间为单位获取收费数据中各车辆进出收费站的时间和各车辆收费
数据中的行驶路程；
计算各车辆的在该行驶路程中的行驶速度；
计算所述相邻收费站区间所有车辆的行驶速度的平均值作为相邻收费站区间的
平均行程速度；
以第二预设时间为单位计算各所述区段浮动车辆的平均车速作为各所述区段的
平均行程速度。
在其中一个实施例中，还包括计算预设路段的自由流速，包括：计算相邻收费站区
间的自由流速以及区段的自由流速；
第三预设时间内，以第四预设时间为单位计算相邻收费站区间和区段的平均行程
速度；
以所述第一预设时间为间隔历遍整个所述第三时间得到多个相邻收费站区间平
均行程速度和多个区段平均行程速度；
取所述多个相邻收费站区间平均行程速度中的最大值作为相邻收费站区间的自
由流速，若所述最大值大于相邻收费站区间的限速，取限速；
取所述多个区段平均行程速度中的最大值作为所述区段的自由流速，若该最大值
大于所述区段的限速，取限速；
所述自由流速的多个百分比分别确定所述第一速度阈值、所述第二速度阈值、所
述第三速度阈值，以及所述第四速度阈值。
在其中一个实施例中，还包括计算和发布所述交通状况等级对应的交通指数TPI，
包括：
获取预设路段的轻度拥堵里的程数length(S3)，中度拥堵的里程数length(S4)，严
重拥堵的里程数length(S5)，以及该预设路段的总里程数length(r)；
计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：
其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；
计算交通指数TPI，公式为：
其中χ为拥堵里程比例Cm(r)；
实时发布所述预设路段的交通指数TPI。
在其中一个实施例中，如果所述第一预设时间内预设路段没有车辆行驶，则以第
一预设时间内预设路段的历史车辆的相应行驶数据预测该预设路段的在所述第一预测时
间内的平均行程速度和自由流速。
一种高速公路实时交通拥堵路况检测系统，包括：
第一计算模块，用于实时计算高速公路预设路段的平均行程速度；
判断模块，用于判断所述预设路段的交通状况，若所述平均行程速度大于第一速
度阈值，则该预设路段的交通状况等级为畅通；若所述平均行程速度大于第二速度阈值小
于等于所述第一速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为基本畅通；若所述平均行程速
度大于第三速度阈值小于等于所述第二速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为轻度拥
堵；若所述平均行程速度大于第四速度阈值小于等于所述第三速度阈值，则该预设路段的
交通状况等级为中度拥堵；若所述平均行程速度小于等于所述第四速度阈值，则该预设路
段的交通状况等级为严重拥堵；
发布模块，用于实时发布所述预设路段的交通状况等级。
在其中一个实施例中，还包括：
第一获取模块，用于以第一预设时间为单位获取收费数据中各车辆进出收费站的
时间和各车辆收费数据中的行驶路程；
行驶速度计算模块，用于计算各车辆的在该行驶路程中的行驶速度；
区间平均行程速度计算模块，用于计算所述相邻收费站区间所有车辆的行驶速度
的平均值作为相邻收费站区间的平均行程速度；
区段平均行程速度计算模块，用于以第二预设时间为单位计算各所述区段浮动车
辆的平均车速作为各所述区段的平均行程速度。
在其中一个实施例中，还包括：
第二计算模块，用于计算预设路段的自由流速；
第三计算模块，用于第三预设时间内，以第四预设时间为单位计算相邻收费站区
间和区段的平均行程速度；
历遍模块，用于以所述第一预设时间为间隔历遍整个所述第三时间得到多个相邻
收费站区间平均行程速度和多个区段平均行程速度；
取区间最值模块，用于取所述多个相邻收费站区间平均行程速度中的最大值作为
相邻收费站区间的自由流速，若所述最大值大于相邻收费站区间的限速，取限速；
取区段最值模块，用于取所述多个区段平均行程速度中的最大值作为所述区段的
自由流速，若该最大值大于所述区段的限速，取限速。
在其中一个实施例中，还包括指数计算模块，包括：
第二获取模块，用于获取预设路段的轻度拥堵的里程数length(S3)，中度拥堵的
里程数length(S4)，严重拥堵的里程数length(S5)，以及该预设路段的总里程数length(r)；
拥堵历程比例计算模块，用于计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：
其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；
交通指数计算模块，用于计算交通指数TPI，公式为：
其中χ为拥堵里程比例Cm(r)；
所述发布模块还用于实时发布所述预设路段的交通指数TPI。
在其中一个实施例中，还包括：
预测模块，用于以第一预设时间内预设路段的历史车辆的相应行驶数据预测该预
设路段的在所述第一预测时间内的平均行程速度和自由流速。
上述高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统能够实时结合高速公路车辆
的收费数据计算各车辆的平均行程速度，根据预设时间段的车辆收费数据计算高速公路在
预设时间段的自由流速，然后结合平均行程速度与自由流速的大小关系判断该预设路段的
交通状况，最后实时发布具体交通状况等级。日常出行中，出行人员可以通过APP或者特定
网站或者短信、电话等方式实时获取预设时间段，即将行驶的高速公路的交通拥堵状况，方
便快捷，且信息实时性强，准确性高，出行者可以根据获取的信息选择合理的出行时间、方
式和线路，能够有效地对调控交通出行需求、缓解道路交通压力。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统的原
理图；
图2为本发明一实施例提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法流程图；
图3本发明一实施例提供的高速公路实时交通拥堵路况检测系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
图1为本发明提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统的原理图，首
先整体讲解下本发明提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法及其系统的运行流程。
参见图1，每一条高速公路均有多个收费站，本发明先以收费站为节点对高速公路
按区间划分，每两个相邻的收费站为一个区间，每个区间又以一定长度划分为多个区段，然
后利用收费站收费数据中的提供的进出站时间和行驶里程数计算各区间的平均行程速度
和自由流速，如果一些区间或区段在某些时间内没有车辆覆盖，则以历史相应数据进行预
测当前各区间的平均行程速度和自由流速，最后根据平均行程速度和自由流速判断道路的
交通状况等级，计算交通指数并通过APP或者特定网站进行实时发布交通状况等级和相应
的交通指数，便于出行人员查询，选择合理的出行时间、方式和线路，能够有效地对调控交
通出行需求、缓解道路交通压力。
参见图2，一实施例中，本发明提供的高速公路实时交通拥堵路况检测方法包括以
下步骤：
S110，实时计算高速公路预设路段的平均行程速度。
具体的，一实施例中，预设路段包括相邻收费站区间，以及由相邻收费站区间划分
的多个区段，实时计算高速公路预设路段的平均行程速度包括：计算相邻收费站区间的平
均行程速度以及区段的平均行程速度。计算相邻收费站区间的平均行程速度包括以下步
骤：
以第一预设时间为单位获取收费数据中各车辆进出收费站的时间和各车辆收费
数据中的行驶路程。本实施例中，第一预设时间为1小时，即每隔1小时收集各个收费站所有
车辆的收费数据进行计算。在其他实施例中，第一预测时间也可以是半小时或两小时，或者
半小时至两小时中的任意值均可，具体取值需要根据高速公路的车流量决定。
计算各车辆的在该行驶路程中的行驶速度。即用收费数据中的每辆车的行驶路程
除以进出收费站的时间间隔。
计算相邻收费站区间所有车辆的行驶速度的平均值作为相邻收费站区间的平均
行程速度。
计算区段的平均行程速度步骤如下：
以第二预设时间为单位计算区段浮动车辆的平均车速作为各区段的平均行程速
度。浮动车为安装了GPS的安装了车载GPS定位装置并在道路上行驶的车辆，对于高速公路
上的浮动车系统可以实时获取高速公路上所有浮动车的位置和车速，对各区段内的所用浮
动车的车速求平均值，作为各区段的平均行程速度。本实施例中以500米为单位将每一区间
划分为多个区段，在其他实施例中也可以400米或600米或800米为单位进行划分，也可以
400米-800米任意一值为单位进行划分。本实施中，第二预设时间为15分钟，即每15分钟对
每一区段计算一次各区段的平均行程速度。
S120，若平均行程速度大于第一速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为畅通；
若平均行程速度大于第二速度阈值小于等于第一速度阈值，则该预设路段的交通状况等级
为基本畅通；若平均行程速度大于第三速度阈值小于等于第二速度阈值，则该预设路段的
交通状况等级为轻度拥堵；若平均行程速度大于第四速度阈值小于等于第三速度阈值，则
该预设路段的交通状况等级为中度拥堵；若平均行程速度小于等于第四速度阈值，则该预
设路段的交通状况等级为严重拥堵。本实施例中，以上五类的交通状况等级的具体判断准
则如下表，第一速度阈值、第二速度阈值、第三速度阈值和第四速度阈值由预设路段的自由
流速乘以不同的百分比确定：
如上表，本实施例中，第一速度阈值为预设路段的自由流速的70％，第二速度阈值
为预设路段的自由流速的50％，第三速度阈值为预设路段的自由流速的40％，第四速度阈
值为预设路段的自由流速的30％。在其他实施例中，第一速度阈值也可以为预设路段的自
由流速的65％，或者75％，或者65％-75％中的任意值；第二速度阈值也可以为预设路段的
自由流速的47％，或者53％，或者47％-53％中的任意值；第三速度阈值也可以为预设路段
的自由流速的37％，或者43％，或者37％-43％中的任意值；第四速度阈值也可以为预设路
段的自由流速的27％，或者33％，或者27％-33％中的任意值。
一实施例中，计算预设路段的自由流速包括：计算相邻收费站区间的自由流速以
及区段的自由流速。
计算相邻收费站区间的自由流速步骤如下：
第三预设时间内，以第四预设时间为单位计算相邻收费站区间的平均行程速度；
然后以第一预设时间为间隔历遍整个第三预设时间得到多个相邻收费站区间平均行程速
度；最后取多个相邻收费站区间平均行程速度中的最大值作为相邻收费站区间的自由流
速，若最大值大于相邻收费站区间的限速，取限速。本实施例中，第三预设时间为早上6:00
至夜里24:00，第四预设时间为4小时，即在早上6:00至夜里24:00时间段内，以4小时为单
位，以1小时为间隔依次计算所有时段各区间的所有车辆的平均行程速度，也就是说依次计
算早上6:00-9:00、7:00-10:00、8:00-11:00、9:00-12:00直至21:00-24:00所有车辆的平均
行程速度，然后每一个时段求平均值，一共计算得18个平均行程速度，最后取其中最大的平
均行程速度作为相邻收费站区间的自由流速，若该最大值大于相邻收费站区间的限速，取
限速。在其他实施例中，第三预设时间可以为凌晨00:00-夜里24:00中任意一时间段，时间
段的长短根据实际具体情况而定；第四预设时间可以是2小时或3小时或5小时或3-5小时任
意一时间值；第一预设时间也可以是半小时或两小时，或者半小时至两小时中间的任意值
均可，具体取值需要根据高速公路的车流量决定。
计算各区段的自由流速的步骤：
第三预设时间内，以第四预设时间为单位计算每一个区段的平均行程速度；然后
以第一预设时间为间隔历遍整个第三预设时间，然后每个区段均会得到多个区段平均行程
速度；最后取多个区段平均行程速度中的最大值作为各区段的自由流速，若最大值大于相
邻收费站区间的限速，取限速。本实施例中，第三预设时间为早上6:00至夜里24:00，第四预
设时间为4小时，即在早上6:00至夜里24:00时间段内，以4小时为单位，以1小时为间隔依次
计算所有的时段各区间的所有车辆的平均行程速度，也就是说依次计算早上6:00-9:00、7:
00-10:00、8:00-11:00、9:00-12:00直至21:00-24:00所有车辆的平均行程速度，然后每一
个时段求平均值，一共计算得18个平均行程速度，最后取其中最大的平均行程速度作为区
段的自由流速，若该最大值大于区段的限速，取限速。在其他实施例中，第三预设时间可以
为凌晨00:00-夜里24:00中任意一时间段，时间段的长短也可根据实际具体情况而定；第四
预设时间可以是2小时或3小时或5小时或3-5小时任意一时间值；第一预设时间也可以是半
小时或两小时，或者半小时至两小时中间的任意值均可，具体取值需要根据高速公路的车
流量决定。
S130，实时发布预设路段的交通拥堵情况。服务后台通过APP或者特定网站实时发
布全国各省市高速公路的交通拥堵状况，出行人员可以随时通过APP或在特定网站上查询，
或者通过电话、短信了解或者了解，以便选择合理的出行时间、方式和线路。
一实施例中，该高速公路实时交通拥堵路况检测方法还包括计算和发布所述交通
状况等级对应的交通指数TPI，包括：
获取预设路段的轻度拥堵的里程数length(S3)，中度拥堵的里程数length(S4)，严
重拥堵的里程数length(S5)，以及该预设路段的总里程数length(r)；
计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：
其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；
计算交通指数TPI，公式为：
其中χ为拥堵里程比例Cm(r)；
实时发布所述预设路段的交通指数TPI。
每一条高速公路均以收费站为节点划分为多个区间，每个区间以500米，或者600
米，或者800米，或者400-800米为单位划分为多个区段，每个区段均可以根据每个区段的平
均行程速度和自由流速的大小关系判别出每个区段对应的交通拥堵状况等级，根据每个区
段所属的交通拥堵状况等级统计一个区间，或者多个连续区间，或者一整条高速公路中轻
度拥堵里程数length(S3)，中度拥堵里程数length(S4)，以及严重拥堵里程数length(S5)，
将length(S3)、length(S4)和length(S5)代入公式：
即可计算出一个区间，或者多个连续区间，或者一整条高速公路的拥堵里程比例
Cm(r)。计算区间拥堵里程比例Cm(r)时，预设路段的总里程数length(r)为区间的总里程
数；计算连续多个区间拥堵里程比例Cm(r)时，预设路段的总里程数length(r)为连续多个
区间的总里程数；计算一整条高速公路拥堵里程比例Cm(r)时，预设路段的总里程数length
(r)为一整条高速公路的总里程数。
计算得拥堵里程比例Cm(r)后，将Cm(r)代入以下多项式即可计算出一个区间，或
者多个连续区间，或者一整条高速公路的交通指数TPI：
其中χ为拥堵里程比例Cm(r)值。
最后交通指数TPI和交通状况等级一起实时发布。
具体的，道路拥堵里程比例与交通指数TPI，以及交通拥堵状况的关系如下表：
指数作为一种相对数，能把一种复杂的现象简单化，人们可以通过指数看到这个
现象在总体上的变化方向和程度。当今生活中的许多方面，都借助指数衡量其变化和发展，
如幸福指数、消费指数、上证指数、气象指数、医疗指数、娱乐指数等等。交通指数通过一个
量化指标反映城市整体交通情况的优良度，将城市庞大的交通系统的状况简化成了一个相
对数，通过这个指数可以掌握城市交通总体上的程度和变化方向，对于车辆驾驶员、政府有
关部门和交通管理人员了解交通总体态势具有重要参考意义。
本发明能够实时发布每一条高速公路的交通拥堵情况，以及任意区间，或者多个
连续区间的交通拥堵情况，方便快捷，且信息实时性强，准确性高，出行者可以根据获取的
信息选择合理的出行时间、方式和线路，能够有效地对调控交通出行需求、缓解道路交通压
力。
本实施例中，如果第一预设时间内预设路段没有车辆行驶，则以历史车辆的相应
行驶数据预测该预设路段的在第一预测时间内的平均行程速度和自由流速。当出现区段没
有车辆行驶的时候，即采用以往同一时间段的车辆行驶数据，对第一预测时间内的平均行
程速度和自由流速进行预测。具体的，计算区间的行程速度和自由流速时，车辆行驶数据为
进出站时间和进出站的行驶路程；计算区段的行程速度和自由流速时，车辆行驶数据为各
区段对应的浮动车的车速。或者直接由以往连续多天在同一时间的平均行程速度的均值和
自由流速的均值代替当前的平均行程速度和自由流速。
参见图3，本发明还提供一种高速公路实时交通拥堵路况检测系统，包括：
第一计算模块202，用于实时计算高速公路预设路段的平均行程速度；
判断模块204，用于判断所述预设路段的交通状况，若所述平均行程速度大于第一
速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为畅通；若所述平均行程速度大于第二速度阈值
小于等于所述第一速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为基本畅通；若所述平均行程
速度大于第三速度阈值小于等于所述第二速度阈值，则该预设路段的交通状况等级为轻度
拥堵；若所述平均行程速度大于第四速度阈值小于等于所述第三速度阈值，则该预设路段
的交通状况等级为中度拥堵；若所述平均行程速度小于等于所述第四速度阈值，则该预设
路段的交通状况等级为严重拥堵；
发布模块206，用于实时发布所述预设路段的交通状况等级。
一实施例中，还包括:
第一获取模块，用于以第一预设时间为单位获取收费数据中各车辆进出收费站的
时间和各车辆收费数据中的行驶路程；
行驶速度计算模块，用于计算各车辆的在该行驶路程中的行驶速度；
区间平均行程速度计算模块，用于计算所述相邻收费站区间所有车辆的行驶速度
的平均值作为相邻收费站区间的平均行程速度；
区段平均行程速度计算模块，用于以第二预设时间为单位计算各所述区段浮动车
辆的平均车速作为各所述区段的平均行程速度。
一实施例中，该系统还包括：
第二计算模块，用于计算预设路段的自由流速；
第三计算模块，用于第三预设时间内，以第四预设时间为单位计算相邻收费站区
间和区段的平均行程速度；
历遍模块，用于以所述第一预设时间为间隔历遍整个所述第三时间得到多个相邻
收费站区间平均行程速度和多个区段平均行程速度；
取区间最值模块，用于取所述多个相邻收费站区间平均行程速度中的最大值作为
相邻收费站区间的自由流速，若所述最大值大于相邻收费站区间的限速，取限速；
取区段最值模块，用于取所述多个区段平均行程速度中的最大值作为所述区段的
自由流速，若该最大值大于所述区段的限速，取限速。
另一实施例中，还包括指数计算模块，包括：
第二获取模块，用于获取预设路段的轻度拥堵的里程数length(S3)，中度拥堵的
里程数length(S4)，严重拥堵的里程数length(S5)，以及该预设路段的总里程数length(r)；
拥堵历程比例计算模块，用于计算拥堵里程比例Cm(r)，公式为：
其中，α＝0.25，β＝0.5，λ＝0.8；
交通指数计算模块，用于计算交通指数TPI，公式为：
其中χ为拥堵里程比例Cm(r)。本实施例中，发布模块还用于实时发布所述预设路
段的交通指数TPI。
在预设路段没有没车辆行驶的情况下，该系统还包括：预测模块，用于以第一预设
时间内预设路段的历史车辆的相应行驶数据预测该预设路段的在所述第一预测时间内的
平均行程速度和自由流速。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。