基于微波車輛檢測器的高架橋突發(fā)事件判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市高架橋信息采集處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波車輛檢測 器的高架橋突發(fā)事件判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高架橋在大中型城市交通系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，是城市交通的大動脈。如果 高架橋發(fā)生突發(fā)事件，將會引起大范圍的交通擁堵，影響城市居民出行，因此高架橋突發(fā)事 件判別是非常有必要的。
[0003] 城市道路的交通信息采集是高架橋突發(fā)事件判別的基礎(chǔ)。目前，常用的檢測設備 有視頻檢測、線圈檢測、地磁檢測，但是在實際應用這些檢測手段都存在各式各樣的弊端。 如視頻檢測受光線的干擾較大、線圈檢測會破壞路面、地磁檢測受無線通信的影響經(jīng)常數(shù) 據(jù)丟失等。此外的，對于當前日益進步的城市交通的發(fā)展方向而言，單純?nèi)缟鲜龅呐袛嗟缆?是否處于擁堵狀態(tài)也已經(jīng)不能滿足交通管理的需求，計算更為快速高效、響應時間更短、準 確性更高逐漸成為高架路況測算的主旋律。如何尋求滿足上述要求的針對高架橋突發(fā)事件 的交通測算方式，以在具備更快的數(shù)據(jù)響應性的同時，同步確保其測算過程的高效性及測 算結(jié)果的高精確性，從而保證交通管理者能在發(fā)生事件下很短的時間內(nèi)進行合理科學的交 通組織，以達到避免發(fā)生二次事故和擁堵，減少事故的影響和行車延誤的目的，最終提高交 通管理者事件處置的決策水平和智能化水平，為交通管理領(lǐng)域近十年來所亟待解決的技術(shù) 難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種更為高效快捷的基于微波車 輛檢測器的高架橋突發(fā)事件判別方法；其數(shù)據(jù)采集的響應性更快，測算過程更為簡潔方便， 并能同步實現(xiàn)在線的測算結(jié)果的高精確效果，可有效滿足目前高架橋交通的快速高效管理 需求。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于微波車輛檢測器的高架橋突發(fā)事件判別方法，其特征在于包括以下步 驟：
[0007] 1)、在待檢測高架橋路段上安裝微波車輛檢測器并調(diào)試；
[0008] 2)、獲取微波車輛檢測器測得數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括各車道對應編號、車道上所行駛車 輛車型、每個車型的數(shù)量以及時間占有率；
[0009] 3)、將車道上的各機動車和非機動車交通量，以換算系數(shù)換算成標準車型的當量 交通量，獲得單個車道的當量交通量Qu]，公式如下：
[0010] Qlj=E Q1E1
[0011] 其中，
[0012] Qu是第j車道的當量交通量；
[0013] Q1是第j車道中第i種車型的車輛數(shù)量絕對數(shù)；
[0014] E1是第j車道中第i種車型的換算系數(shù)；
[0015] 4)、計算單個車道的平均密度Kuj:
[0017] 其中：
[0018] Ku是第j車道平均密度；
[0019] Occj是第j車道的時間占有率；
[0020] A為常量；
[0021] 5)、計算單個車道的平均行駛速度\j:
[0023] 其中：
[0024] Vu是第j車道平均行駛速度；
[0025] 6)、獲得高架橋路段平均行駛速度F，其計算公式如下：
[0027] 其中：
[0028] η是路段包含的車道總數(shù)；
[0029] 7)、預測第t個采樣周期的路段平均行駛速度Vtp;
[
[0031] 其中：
[0032] ,是第t-Ι個采樣周期的路段平均行駛速度；以此類推，
[0033] 8)、計算過去的4個采樣周期的路段平均行駛速度標準差S :
[0035] 9)、建立以第t個采樣周期的路段平均行駛速度的預測值和實際值的之差與標準 差的比值Q的計算公式，如下：
[0037] 其中：yy是第t個采樣周期的路段平均行駛速度實際值；
[0038] Vtp是第t個采樣周期的路段平均行駛速度預測值；
[0039] S是過去的4個采樣周期的路段平均行駛速度標準差；
[0040] 10)、進行交通突發(fā)事件判斷：
[0041] 進行交通突發(fā)事件判斷：
[0042] 通過Q與設定閾值M比較，其中M = 2 ;
[0043] 當Q > M，則判斷發(fā)生突發(fā)事件；
[0044] 當Q彡M，則判斷無突發(fā)事件。
[0045] 所述步驟1)中，根據(jù)需要檢測的車道范圍調(diào)整檢測器的角度和高度，保證檢測器 波束投影可覆蓋所有需要檢測的車道，同時使該投影與檢測道路長度方向彼此正交。
[0046] 所述步驟3)中，第i種車型也即標準車型為小客車，換算系數(shù)為1。
[0047] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0048] 1)、通過上述方案，一方面，本發(fā)明利用了微波車輛檢測器所具備的性能可靠高效 以及具備多目標檢測功能的優(yōu)點。相對于傳統(tǒng)定點測量的視頻、地磁和線圈檢測器而言， 微波車輛檢測器的定點采集精度更高，包括從摩托車到多軸、高車身的車輛均可實現(xiàn)準確 鑒別及信息采集，微波車輛檢測器亦可對拖車進行高精度檢測，避免了同類產(chǎn)品中出現(xiàn)的 將拖車誤報為多輛車型的缺點，可檢測路上每一車道所通過的車流量、車輛速度、車道占有 率、車型分類等參數(shù)，采集準確率亦可得到有效保證。而又因為高架橋的建設成本高，維護 難，橋體不能受到破壞，具備安裝維護簡便和不破壞路面好處的微波檢測器更為適合。而另 一方面，通過專門針對高架橋的客觀的公式計算過程，以高架橋待檢測路段為研究對象，通 過對微波車輛檢測器獲取的數(shù)據(jù)進行處理分析，依靠對高架橋路段的平均行駛速度預測值 和實際值的差值與正態(tài)標準差之間的比值是否大于預設閾值進行判斷，以判別是否發(fā)生突 發(fā)事件。若發(fā)生事件，則及時報警，采取措施減少損失，提高高架橋在突發(fā)事件下的交通管 理水平。本發(fā)明計算過程簡潔，準確度高，客觀性強，在線判斷待檢測的高架橋路段的交通 狀態(tài)的準確率極高，可有效滿足目前高架橋交通的快速高效管理需求。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0050] 圖2為各采樣周期的時間軸分布圖；
[0051] 圖3為微波車輛檢測器安裝布設效果圖。
【具體實施方式】
[0052] 為便于理解，此處結(jié)合附圖1-3對本發(fā)明的具體實施結(jié)構(gòu)及工作流程作以下描 述：
[0053] 如圖1所示，本發(fā)明所公開的基于微波車輛檢測器的高架橋突發(fā)事件判別方法， 包括以下步驟：
[0054] 1)、在待檢測高架橋路段上安裝微波車輛檢測器并調(diào)試；
[0055] 2)、獲取微波車輛檢測器數(shù)據(jù)；
[0056] 3)、計算單個車道的當量交通量Qu;
[0057] 4)、計算單個車道的平均密度Kuj;
[0058] 5)、計算單個車道的平均密度KLj;
[0059] 6)、計算高架橋路段平均行駛速度f ;
[0060] 7)、預測第t個采樣周期的路段平均行駛速度Vtp;
[0061] 8)、計算過去的4個采樣周期的路段平均行駛速度標準差S ;
[0062] 9)、獲得第t個采樣周期的路段平均行駛速度的預測值和實際值的之差與標準差 的比值Q ;
[0063] 10)、交通突發(fā)事件判別。
[0064] 所述在待檢測高架橋路段上安裝微波車輛檢測器并調(diào)試，是根據(jù)需要檢測的車道 范圍調(diào)整檢測器的角度和高度，保證檢測器波束投影可覆蓋所有需要檢測的車道，同時保 證投影與檢測道路正交。而獲取微薄檢測器數(shù)據(jù)則包括車道編號、車型、每個車型的數(shù)量、 時間占有率。
[0065] 計算單個車道的當量交通量Qu是指是將實際的各種機動車和非機動車交通量按 一定的換算系數(shù)換算成某種標準車型的當量交通量。因為不同車型占用的道路空間不同， 在交通專業(yè)中，為了科學的統(tǒng)計流量，必須將不同車型的車輛換算成標準車計算流量。其計 算公式如下：
[0067] 其中，
[0068] Qu是第j車道的當量交通量；
[0069] Q1是第j車道中第i種車型的車輛數(shù)量絕對數(shù)；
[0070] E1是第j車道中第i種車型的換算系數(shù)。
[0071] 換算系數(shù)取值在我國的《公路工程技術(shù)標準》和《城市道路設計規(guī)范》均有規(guī) 定。城市道路中的換算系數(shù)與公路中的換算系數(shù)有些許差異交叉口與路段也有差異。我國 以小客車為標準車型，具體可參見《公路工程技術(shù)標準》和《城市道路設計規(guī)范》。在此針對 高架橋，根據(jù)CJJ37-2012《城市道路工程設計規(guī)范》中4. 1. 2規(guī)定：交通量換算應采用小客 車為標準車型，各種車輛的換算系統(tǒng)應符合表1的規(guī)定。
[0072] 表1車輛換算系數(shù)
[0074] 計算單個車道的平均密度KUj，其計算公式如下：
[0076] 其中：
[0077] Ku是第j車道平均密度；
[0078] Occj是第j車道的時間占有率；
[0079] A是常量，具體取值需要根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行標定得知。目前常規(guī)采用的方法為通過 仿真平臺將高架橋?qū)嶋H的交通流參數(shù)錄入，會得知一組平均密度和時間占有率，通過對這 種數(shù)據(jù)的線性擬合，即可可以得到A的取值。
[0080] 所述的計算單個車道的平均行駛速度
[0082] 其中：
[0083] VLj是第j車道平均行駛速度
[0084] 計算高架橋的路段平均行駛速度尹，其計算公式如下：
[0086] 其中：
[0087] η是路段包含的車道總數(shù)。
[0088] @是高架橋路段平均行駛速度。
[0089] 所述的預測第t個采樣周期的路段平均行駛速度Vtp。根據(jù)過去的4個采樣周期 的路段平均行駛速度加權(quán)平均計算下個采樣周期的路段平均行駛速度V tp。具體符號標識 見下圖2。
[0090] Vtp計算公式如下：
[0092] 是第t-Ι個采樣周期的路段平均行駛速度；以此類推，&__2、。
[0093] 所述的計算過去的4個采樣周期的路段平均行駛速度標準差S，計算公式如下：
[0095] 獲得第t個采樣周期的路段平均行駛速度的預測值和實際值的之差與標準差的 比值K公式如下：
[0097] 其中：廠是第t個采樣周期的路段平均行駛速度實際值