基于微波车辆检测器的高架桥突发事件判别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于城市高架桥信息采集处理技术领域，具体涉及一种基于微波车辆检测 器的高架桥突发事件判别方法。
【背景技术】
[0002] 高架桥在大中型城市交通系统中占据着重要的地位，是城市交通的大动脉。如果 高架桥发生突发事件，将会引起大范围的交通拥堵，影响城市居民出行，因此高架桥突发事 件判别是非常有必要的。
[0003] 城市道路的交通信息采集是高架桥突发事件判别的基础。目前，常用的检测设备 有视频检测、线圈检测、地磁检测，但是在实际应用这些检测手段都存在各式各样的弊端。 如视频检测受光线的干扰较大、线圈检测会破坏路面、地磁检测受无线通信的影响经常数 据丢失等。此外的，对于当前日益进步的城市交通的发展方向而言，单纯如上述的判断道路 是否处于拥堵状态也已经不能满足交通管理的需求，计算更为快速高效、响应时间更短、准 确性更高逐渐成为高架路况测算的主旋律。如何寻求满足上述要求的针对高架桥突发事件 的交通测算方式，以在具备更快的数据响应性的同时，同步确保其测算过程的高效性及测 算结果的高精确性，从而保证交通管理者能在发生事件下很短的时间内进行合理科学的交 通组织，以达到避免发生二次事故和拥堵，减少事故的影响和行车延误的目的，最终提高交 通管理者事件处置的决策水平和智能化水平，为交通管理领域近十年来所亟待解决的技术 难题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种更为高效快捷的基于微波车 辆检测器的高架桥突发事件判别方法；其数据采集的响应性更快，测算过程更为简洁方便， 并能同步实现在线的测算结果的高精确效果，可有效满足目前高架桥交通的快速高效管理 需求。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006] -种基于微波车辆检测器的高架桥突发事件判别方法，其特征在于包括以下步 骤：
[0007] 1)、在待检测高架桥路段上安装微波车辆检测器并调试；
[0008] 2)、获取微波车辆检测器测得数据，该数据包括各车道对应编号、车道上所行驶车 辆车型、每个车型的数量以及时间占有率；
[0009] 3)、将车道上的各机动车和非机动车交通量，以换算系数换算成标准车型的当量 交通量，获得单个车道的当量交通量Qu]，公式如下：
[0010] Qlj=E Q1E1
[0011] 其中，
[0012] Qu是第j车道的当量交通量；
[0013] Q1是第j车道中第i种车型的车辆数量绝对数；
[0014] E1是第j车道中第i种车型的换算系数；
[0015] 4)、计算单个车道的平均密度Kuj:
[0017] 其中：
[0018] Ku是第j车道平均密度；
[0019] Occj是第j车道的时间占有率；
[0020] A为常量；
[0021] 5)、计算单个车道的平均行驶速度\j:
[0023] 其中：
[0024] Vu是第j车道平均行驶速度；
[0025] 6)、获得高架桥路段平均行驶速度F，其计算公式如下：
[0027] 其中：
[0028] η是路段包含的车道总数；
[0029] 7)、预测第t个采样周期的路段平均行驶速度Vtp;
[
[0031] 其中：
[0032] ,是第t-Ι个采样周期的路段平均行驶速度；以此类推，
[0033] 8)、计算过去的4个采样周期的路段平均行驶速度标准差S :
[0035] 9)、建立以第t个采样周期的路段平均行驶速度的预测值和实际值的之差与标准 差的比值Q的计算公式，如下：
[0037] 其中：yy是第t个采样周期的路段平均行驶速度实际值；
[0038] Vtp是第t个采样周期的路段平均行驶速度预测值；
[0039] S是过去的4个采样周期的路段平均行驶速度标准差；
[0040] 10)、进行交通突发事件判断：
[0041] 进行交通突发事件判断：
[0042] 通过Q与设定阈值M比较，其中M = 2 ;
[0043] 当Q > M，则判断发生突发事件；
[0044] 当Q彡M，则判断无突发事件。
[0045] 所述步骤1)中，根据需要检测的车道范围调整检测器的角度和高度，保证检测器 波束投影可覆盖所有需要检测的车道，同时使该投影与检测道路长度方向彼此正交。
[0046] 所述步骤3)中，第i种车型也即标准车型为小客车，换算系数为1。
[0047] 本发明的有益效果在于：
[0048] 1)、通过上述方案，一方面，本发明利用了微波车辆检测器所具备的性能可靠高效 以及具备多目标检测功能的优点。相对于传统定点测量的视频、地磁和线圈检测器而言， 微波车辆检测器的定点采集精度更高，包括从摩托车到多轴、高车身的车辆均可实现准确 鉴别及信息采集，微波车辆检测器亦可对拖车进行高精度检测，避免了同类产品中出现的 将拖车误报为多辆车型的缺点，可检测路上每一车道所通过的车流量、车辆速度、车道占有 率、车型分类等参数，采集准确率亦可得到有效保证。而又因为高架桥的建设成本高，维护 难，桥体不能受到破坏，具备安装维护简便和不破坏路面好处的微波检测器更为适合。而另 一方面，通过专门针对高架桥的客观的公式计算过程，以高架桥待检测路段为研究对象，通 过对微波车辆检测器获取的数据进行处理分析，依靠对高架桥路段的平均行驶速度预测值 和实际值的差值与正态标准差之间的比值是否大于预设阈值进行判断，以判别是否发生突 发事件。若发生事件，则及时报警，采取措施减少损失，提高高架桥在突发事件下的交通管 理水平。本发明计算过程简洁，准确度高，客观性强，在线判断待检测的高架桥路段的交通 状态的准确率极高，可有效满足目前高架桥交通的快速高效管理需求。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明的方法流程图；
[0050] 图2为各采样周期的时间轴分布图；
[0051] 图3为微波车辆检测器安装布设效果图。
【具体实施方式】
[0052] 为便于理解，此处结合附图1-3对本发明的具体实施结构及工作流程作以下描 述：
[0053] 如图1所示，本发明所公开的基于微波车辆检测器的高架桥突发事件判别方法， 包括以下步骤：
[0054] 1)、在待检测高架桥路段上安装微波车辆检测器并调试；
[0055] 2)、获取微波车辆检测器数据；
[0056] 3)、计算单个车道的当量交通量Qu;
[0057] 4)、计算单个车道的平均密度Kuj;
[0058] 5)、计算单个车道的平均密度KLj;
[0059] 6)、计算高架桥路段平均行驶速度f ;
[0060] 7)、预测第t个采样周期的路段平均行驶速度Vtp;
[0061] 8)、计算过去的4个采样周期的路段平均行驶速度标准差S ;
[0062] 9)、获得第t个采样周期的路段平均行驶速度的预测值和实际值的之差与标准差 的比值Q ;
[0063] 10)、交通突发事件判别。
[0064] 所述在待检测高架桥路段上安装微波车辆检测器并调试，是根据需要检测的车道 范围调整检测器的角度和高度，保证检测器波束投影可覆盖所有需要检测的车道，同时保 证投影与检测道路正交。而获取微薄检测器数据则包括车道编号、车型、每个车型的数量、 时间占有率。
[0065] 计算单个车道的当量交通量Qu是指是将实际的各种机动车和非机动车交通量按 一定的换算系数换算成某种标准车型的当量交通量。因为不同车型占用的道路空间不同， 在交通专业中，为了科学的统计流量，必须将不同车型的车辆换算成标准车计算流量。其计 算公式如下：
[0067] 其中，
[0068] Qu是第j车道的当量交通量；
[0069] Q1是第j车道中第i种车型的车辆数量绝对数；
[0070] E1是第j车道中第i种车型的换算系数。
[0071] 换算系数取值在我国的《公路工程技术标准》和《城市道路设计规范》均有规 定。城市道路中的换算系数与公路中的换算系数有些许差异交叉口与路段也有差异。我国 以小客车为标准车型，具体可参见《公路工程技术标准》和《城市道路设计规范》。在此针对 高架桥，根据CJJ37-2012《城市道路工程设计规范》中4. 1. 2规定：交通量换算应采用小客 车为标准车型，各种车辆的换算系统应符合表1的规定。
[0072] 表1车辆换算系数
[0074] 计算单个车道的平均密度KUj，其计算公式如下：
[0076] 其中：
[0077] Ku是第j车道平均密度；
[0078] Occj是第j车道的时间占有率；
[0079] A是常量，具体取值需要根据实际数据进行标定得知。目前常规采用的方法为通过 仿真平台将高架桥实际的交通流参数录入，会得知一组平均密度和时间占有率，通过对这 种数据的线性拟合，即可可以得到A的取值。
[0080] 所述的计算单个车道的平均行驶速度
[0082] 其中：
[0083] VLj是第j车道平均行驶速度
[0084] 计算高架桥的路段平均行驶速度尹，其计算公式如下：
[0086] 其中：
[0087] η是路段包含的车道总数。
[0088] @是高架桥路段平均行驶速度。
[0089] 所述的预测第t个采样周期的路段平均行驶速度Vtp。根据过去的4个采样周期 的路段平均行驶速度加权平均计算下个采样周期的路段平均行驶速度V tp。具体符号标识 见下图2。
[0090] Vtp计算公式如下：
[0092] 是第t-Ι个采样周期的路段平均行驶速度；以此类推，&__2、。
[0093] 所述的计算过去的4个采样周期的路段平均行驶速度标准差S，计算公式如下：
[0095] 获得第t个采样周期的路段平均行驶速度的预测值和实际值的之差与标准差的 比值K公式如下：
[0097] 其中：厂是第t个采样周期的路段平均行驶速度实际值