一种车辆排队长度监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及道路交通控制领域，具体涉及一种车辆排队长度监测系统。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的高速发展、人口的持续增长以及人民生活水平的逐渐提高，我国机动车保有量也正以前所有未有的速度增加，庞大的机动车数量使得城市道路及其交通设施不堪重负，局部甚至大面积的交通拥堵时常发生。高速路口是车辆通行较为集中的地方，尤其是节假日期间，往往会产生拥堵现象，这对人们出行和道路交通控制造成了很大的困扰。
[0003]目前交通流检测技术主要对道路车流量、车速检测、行人密度进行检测，传输至交通信号中心平台，以便控制和决策。排队长度作为道路通行能力重要的评价指标，目前主要采用视频图像处理方式进行检测，环境适应能力较差。本实用新型通过监测高速路口车辆通过监测点速度和占用时间来判断车辆排队长度，从而为交通管控提供重要的参考依据。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的旨在提供一种能有效监测高速路口车辆排队长度的监测系统。
[0005]本实用新型的一种车辆排队长度监测系统，包括依次相连的地磁单元、数据采集单元、数据通信单元和数据处理单元;所述地磁单元包含多个地磁组，地磁组以收费站闸机为起始点，沿车辆排队等待方向各间隔一段距离埋设在到对应的行车道上;所述地磁单元包括第一地磁组、第二地磁组、第三地磁组和第四地磁组，所述第一地磁组埋设在收费站闸机处，第二地磁组埋设在离收费站闸机50米处，第三地磁组埋设在离收费站闸机125米处，第四地磁组埋设在离收费站闸机200米处。
[0006]所述数据采集单元采集每个地磁上车辆通过速度及车辆占有时间数据并通过数据通信单元传输至数据处理单元，数据处理单元通过对最近一段时间内各个地磁车辆通过速度及车辆占有时间数据的分析计算，得出车辆排队等待的队列长度。
[0007]优选的，所述数据处理单元对最近5分钟内的数据进行分析计算，得出车辆排队等待的队列长度。
[0008]本实用新型相对于现有技术具有以下优点:
[0009]1、本实用新型的一种车辆排队长度监测系统结构简单，通过预埋设的4组地磁采集车辆通过地磁的速度和占有时间，并将这些数据用数据处理单元分析计算得出车辆排队长度，从而为交通管控提供了重要的参考依据。
[0010]2、本实用新型的一种车辆排队长度监测系统所依据的方法理论经过了实际的检验，为道路交通中监测车辆排队提供了有效的产品。
【附图说明】
[0011]图1为实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图，对本实用新型的一种车辆排队长度监测系统做进一步的详细说明。
[0013]如图1所示，本实用新型的一种车辆排队长度监测系统，包括依次相连的地磁单元
1、数据采集单元2、数据通信单元3和数据处理单元4;地磁单元I包含多个地磁组，地磁组以收费站闸机为起始点，沿车辆排队等待方向各间隔一段距离埋设到对应的行车道上，地磁单元I包括第一地磁组5、第二地磁组6、第三地磁组7和第四地磁组8，第一地磁组5埋设在收费站闸机处，第二地磁组6埋设在离收费站闸机50米处，第三地磁组7埋设在离收费站闸机125米处，第四地磁组8埋设在离收费站闸机200米处。
[0014]数据采集单元2采集每个地磁上车辆通过速度及车辆占有时间数据并通过数据通信单元3传输至数据处理单元4。
[0015]数据处理单元4通过对最近一段时间内各个地磁车辆通过速度及车辆占有时间数据的分析计算，得出车辆排队等待的队列长度，进一步的，数据处理单元4是对最近5分钟内的数据进行分析计算，得出车辆排队等待的队列长度。
[0016]实践中，对地磁数据进行分析后，发现实际数据存在环境存在噪声、异常数据，因而提出了从降噪的方向解决问题的思路;在分析了终端设备数据及结合设备的布设情况、对地磁数据进行分析及结合交通学方面的专业知识，发现单位时间内平均速度即能反映出道路的拥堵、畅通特征，又能对漏车、换道及数据异常等情况具有较好的降噪、容错性;在确定思路后，首先从速度历史曲线图分析总结规律，发现了通过速度推导排队长度的计算方法，并使用视频验证结果的方法验证了结果，确保推导过程的正确性，最终确定了排队长度算法，同时利用数据分析的方法推导出了地磁平均占有时间与平均速度之间的存在着强相关关系，通过对历史数据进行分析，得到平均占有时间与排队长度的的计算方法。
[0017]高速公路出入口分别埋设有4道地磁，分别位于闸机位置处(断面I)，距离闸机断面位置50米处(断面2)，125米处(断面3)，200米处(断面4)。
[0018]通过地磁终端能够采集到的基本数据有车通过数量、速度、占有时间、车身长度等。
[0019]车辆在行驶过程中会因为各种情况产生噪声数据，如:
[0020]I，车辆在经过地磁时变换道路，导致产生多条数据，导致车辆通过数量、速度、占有时间等数据出现异常值；
[0021 ] 2，车辆在两条道路之间行驶，导致一辆车产生两条数据，或者导致地磁采集不到数据；
[0022]3，出入口存在岔路的情况，导致经过地磁断面4或者断面3的车辆不一定经过断面2。
[0023]由于数据中存在部分的噪声数据、漏检、多检数据，在计算时，需要选取即跟排队长度(拥堵情况)有强相关关系，又具有较好的容错性数据进行计算;我们这里选取了单位时间内的平均速度与统计时间内的平均占有率速度作为计算；由于平均占有时间跟速度具有强相关关系，算法也兼顾了通过平均占有时间计算排队长度的方法。
[0024]速度与排队长度间的函数关系:
[0025]根据速度与地磁断面的拥堵情况存在强负相关的关系，利用速度推导断面的拥堵情况和断面间的排队长度。
[0026]计算规则:
[0027]利用速度推导出各断面的拥堵情况，分为拥堵跟畅通，通过对单位时间内的平均速度设定阈值得到，两个阈值:I，拥堵阈值(f0)(当平均速度低于该阈值时认为断面拥堵，该断面与上一断面间的排队长度为50);2，畅通阈值(fl)(当平均速度高于该阈值时，任务断面畅通，该断面与上一断面间的排队长度为O);当速度处于拥堵阈值跟畅通阈值之间时，排队长度的计算方式为:断面间距离d*(v-f0)/(fl-f0)。
[0028]如果断面2为畅通，则利用断面2单位时间内的平均速度速度计算出断面I与断面2之间的排队长度即为出入口排队长度。
[0029]如果断面2拥堵，则判断断面3是否为拥堵，如果断面3畅通，则利用断面3单位时间内的平均速度计算断面2与断面3之间的排队长度，得到的结果加50米即为出入口排队长度。
[0030]如果断面3拥堵，则判断断面4是否为拥堵，如果断面4拥堵，则排队长度为200米以上，如果断面4畅通，则利用断面4单位时间内的平均速度计算断面4与断面3之间的排队长度，得到的结果加125米即为出入口排队长度。
[0031]计算规则中标量(阈值)的设定:
[0032]分析思路:在拥堵时，车辆的移动速度主要依据前一辆车移动后所空出的距离，该距离具有距离短的特征，因此，拥堵时车辆的移动速度具有聚类性的特征，通过对历史数据各断面平均速度低位值的分析可以获得各出入口断面拥堵阈值的模糊值，通过对该值的调整，可以得到符合实际规律的排队长度；同理，在畅通时也可以类似的方式对历史数据分析获取和调整。
[0033]地磁断面平均占有时间与速度的关系:
[0034]通过对