一种高速公路收费站车辆排队预警系统的制作方法

本发明涉高速公路信息化管理领域，具体地说是一种用于高速公路收费站车辆排队预警系统及其预警方法。

背景技术：

随着公众出行需求的快速增长，高速公路成为公众出行的重要途径，但随着机动车数量的快速增多，收费站面临不同程度的拥堵，特别是重大节假日、旅游季节，高速公路收费站拥堵情况更为突出，严重影响了公众的顺畅出行。由于高速公路收费站受设计、施工占地、投资等因素的制约，为了应对收费站交通拥堵状况，亟需通过智能化的手段提高管理和服务水平，建立一套自动检测机制判断收费站的拥堵程度。通过建设自动检测预警系统，一方面为管理部门提供直观便捷的收费站交通状态信息服务，为管理部门做出合理决策提供依据；另一方面为广大出行群众提供比较准确的信息，通过高速公路路网管理、交通诱导发布、综合信息发布及信息查询等提供帮助；再次为监督部门及时提供收费站的车辆通行和工作人员情况，便于监督部门对收费站运营的管理。

目前，部分地区有高速公路收费站分阶段拥堵管理措施，但是目前收费站工作人员通过目测或者观看建设在广场的视频摄像机判断车辆的排队长度，不能准确地判断车辆的拥堵状况，可能引起误报，并且缺乏具有说服力的执行依据。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高速公路收费站车辆排队预警系统，它能满足现在高速公路收费站管理的需要，同时可以适应高速公路交通流量的变化，达到提高收费站通行能力，减轻高速公路交通拥堵压力的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高速公路收费站车辆排队预警系统，其特征在于所述预警系统包括

微波检测器，高速公路收费站入口前由远至近设置若干级微波检测器，用于检测车辆排队状况，当不同的微波检测器检测到车辆排队，则触发不同级别的预警；

诱导屏，设置于高速公路收费站的上游匝道口，用于发布交通拥堵信息；

控制单元，控制单元根据触发预警的级别，发出不同级别的预警信号，以便采取不同的预警机制。

进一步地，高速公路收费站入口前由远至近分别设置第四微波检测器、第三微波检测器、第二微波检测器和第一微波检测器，分别触发的第四预警级别、第三预警级别、第二预警级别和第一预警级别的预警级别从高到低。

进一步地，第四微波检测器、第三微波检测器、第二微波检测器和第一微波检测器分别设置于高速公路收费站入口前2公里、1公里、500米、200米。

本发明的目的在于提供一种高速公路收费站车辆排队预警方法，它能满足现在高速公路收费站管理的需要，同时可以适应高速公路交通流量的变化，达到提高收费站通行能力，减轻高速公路交通拥堵压力的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高速公路收费站车辆排队预警方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

a、高速公路收费站入口前由远至近分别设置第四微波检测器、第三微波检测器、第二微波检测器和第一微波检测器，用以检测收费站车辆排队状况；

b、判断第一微波检测器是否触发报警，如是则进入步骤c；

c、判断第二微波检测器是否触发报警，如否则启动第一预警机制，如是则进入步骤d；

d、判断第三微波检测器是否触发报警，如否则启动第二预警机制，如是则进入步骤e，同时在设置于上游匝道口的诱导屏上联动发布预警信息；

e、判断第四微波检测器是否触发报警，如否则启动第三预警机制，如是则进入步骤f，同时在设置于上游匝道口的诱导屏上联动发布预警信息；

f、启动第四预警机制。

进一步地，第一预警机制为提醒工作人员提高警惕，如增加检测频率；第二预警机制为采用复式收费方式，在部分或者全部收费车道处增加一处人工收费点；第三预警机制为增加收费车道，同时摆放锥筒隔离道口，设置引导标牌；第四预警机制为增加收费车道，开放收费站。

本系统具有明显的技术特点，其一，前端检测方式采用微波检测，微波检测技术的检测精度较高，安装方便，避免开挖路面和受恶劣天气影响，且后期的维护成本较低；其二，前端点位分阶段布设，可以由近到远检测车辆的排队情况；其三，设置了多种应急预案，便于针对不同的排队情况采取相应的应急预案，可根据实际情况合理调配人力和设备，提高收费站通行效率。

附图说明

图1为高速公路收费站车辆排队预警系统的总体框架图；

图2为高速公路收费站车辆排队预警系统的微波检测设备安装示意图；

图3为高速公路收费站车辆排队预警系统的诱导屏设备安装示意图；

图4为高速公路收费站车辆排队预警系统的检测点位布设示意图；

图5为高速公路收费站车辆排队预警系统的网络架构图；

图6为高速公路收费站车辆排队预警系统的检测预警流程图。

具体实施方式

以下将对本发明的高速公路收费站车辆排队预警系统作进一步的详细描述。

将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1至图6，本实施例公开了一种高速公路收费站车辆排队预警系统，包括：

(1)高速公路收费站车辆排队预警系统的总体框架

图1为高速公路收费站车辆排队预警系统的总体框架图，收费站车辆排队预警系统的前端检测数据应由检测设备逐级传输至收费站－分路段中心－综合管理中心。各级中心根据需求和权限进行信息发布和拥堵疏导。

(2)高速公路收费站排队预警系统的点位布设安装及联网

图2和图3分别为高速公路收费站车辆排队预警系统的微波检测设备安装示意图和诱导屏设备安装示意图；在微波检测设备1和诱导屏3的安装杆上加设避雷针2。

图4为高速公路收费站车辆排队预警系统的检测点位布设示意图，点位1距离收费岗亭的距离为a，点位2距离点位1的距离为b，点位3距离点位2的距离为c，点位4距离点位3的距离为d。点位的数量以及点位之间的距离a、b、c和d需要根据具体收费站的流量、收费站通道口、管理资源和突发事件等因素综合考虑，如部分地区收费站会针对排队长度200米、500米、1公里、2公里等分别采取不同的管理措施，本发明参考各地出台的相关政策，以200米、500米、1公里和2公里处布设点位为例。在相应点位布设微波检测器，检测车辆速度以及存在情况；同时在上游匝道口布置诱导屏发布交通拥堵信息，用于大规模拥堵时分散交通流。通过分阶段布设点位，可以判断收费岗亭不同距离处的排队情况，进而触发报警，采取不同的预警机制。随着交通疏散措施的进行，交通拥堵情况缓解，报警点位由远至近触发，进而取消相应的预警措施。

图5为高速公路收费站排队预警系统的网络架构图，本系统通过收费站局域网集成前端微波检测器、led诱导屏和收费站控制中心存储、通信设备和工作电脑，同时与收费岗亭的紧急报警器联动；通过高速公路专用网络将前端采集数据和初步处理结果回传到高速公路综合管理中心，与中心平台联动。

(3)高速公路收费站排队预警系统的应急预案

图6为高速公路收费站排队预警系统的检测预警流程图，本系统分阶段布设微波检测点位，能由近到远检测车辆排队状况，反映收费站不同的交通拥堵状况，进而采取相应的应急预案。当收费站遇紧急突发事件，比如节假日车流量激增、发生重特大事故的分流、封道，车辆在车道出现故障等情况时，需要采取有力措施避免出现收费站车辆拥堵现象。本发明针对非紧急突发事件的情况，以n通道mtc车道为例，那么单车道在单式收费模式下每小时的通行能力如公式(1)：

其中：

c表示单式收费模式下每个车道每小时的通行能力；

e(p)表示单式收费模式下车头时距的期望值；

在复式收费模式下，以每车道增加一处收费点为例，单车道每小时的通行能力如公式(2)：

其中：

c'表示复式收费模式下每个车道每小时的通行能力；

e(r)表示驾驶员反应时间的期望值；

e(w)表示在复式收费模式下驾驶员推进时间的期望值。

由以上推论可知，在单式收费模式下，n(n≤n)车道收费站每小时的通行能力如公式(3)：

ca＝c×n(3)

其中：

ca表示n车道收费站在单式收费模式下每小时的通行能力；

当有m(m≤n)条车道调整为复式模式时，n车道收费站每小时的通行能力如公式(4)：

ca'＝c×m+c'×(n-m)(4)

其中：

ca'表示m条车道调整为复式模式时，n(n≤n)车道收费站每小时的通行能力。

在实际运营管理中，收费站可根据实际情况，调整n和m的值，知道收费站及时疏散交通拥堵。

为此，针对这种情况，建议采取的分阶段应急预案如下：

应急预案一：仅有点位01(点位11)(200米处)触发报警时，提醒工作人员提高警惕和关注路况；

应急预案二：仅有点位01(点位11)(200米处)和点位02(点位12)(500米处)触发报警时，说明现有收费车道不能满足车辆通行的收费需求，建议工作人员去现场指挥，采用复式收费方式，在部分或者全部收费车道处增加一处人工收费点；随着疏散措施进行，报警点位不再报警，可以取消预警措施。

应急预案三：仅有点位01(点位11)(200米处)、点位02(点位12)(500米处)和点位03(点位13)(1公里处)触发报警时，在条件允许的情况下，应调整增加收费车道，同时摆放锥筒隔离道口，设置引导标牌。此时临时收费车道出口处一定要安排专人疏导，防止车辆驶出道口时发生交通事故。随着疏散措施进行，报警点位不再报警，可以取消预警措施。

应急预案四：当点位04(点位14)(2公里处)触发时，说明车辆持续拥堵较为严重，需要向综合管理中心上报，酌情采取调整增加收费车道，开放收费站，使车辆不收费通过收费站和工作人员去现场指挥等措施；与其他上游高速公路出口联动发布信息，诱导驾驶员选择其他路线。随着疏散措施进行，报警点位取消报警，可以取消预警措施。

上述说明本发明的原理及其功能，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述方案进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。