专利名称：基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法
技术领域：
本发明属于交通监控领域，特别涉及到一种基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法。
背景技术：
目前，国内外对于高速公路上交通状况的直观了解，都是依靠沿途布设的摄像机来完成对道路监控，沿公路上的摄像机布设方式分为两种第一种方法是重点路段监控(传统监控方式)监控点的选择主要是立交桥上、贯穿公路的大桥、隧道等处，之所以选择这些点，以及各个点的监控范围、各点之间的衔接关系等问题在监控系统构成时均没能得到充分必要的分析。此外，受困于供电距离的限制，监控点一般都集中在供电情况相对好的收费站附近，但这些被选择的点并不一定都是最需要监控的点，而且使监控范围受到明显约束。其结果是不同道路的重点路段似乎完全一致，由于供电问题使监控的范围和作用大受影响。对于交通安全的改善并不显著。
第二种方法是，摄像机全程高密度布设(目前高速公路普遍采用的全程监控模式)这种监控模式采用摄像机逐一相连，实现全线逐点密布的方式，使高速公路所有路段都纳入摄像机的监控范围之内，这种监控模式对道路管理固然具有显著的作用，可极大地提高工作效率，但随之也会增加系统的昂贵的经济代价性和系统可靠性的负担与风险，长期运行时简约系统明显较优于上述这种繁杂系统。
随着国家交通道路的迅猛发展，各地的高速公路日益增多，在节约能源统筹经济的状态下，为了进一步改进公路交通监控，就要研发一种新的模式，面对日益增多的高速公路，推广一种高效易行的全程监控系统的建立方法，则是本项目研发的宗旨。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，针对已有技术中采用的重点路段监控方法以及摄像机全程高密度布设法都存在各自的缺陷，或是监控范围受到明显约束，或是增加系统的昂贵经济代价，为了克服上述不足之处，就需要研究一种新的全程监控的方法，本发明的目的是提供一种基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法。
上述发明是采用以下技术方案来实现的，一种基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法，其特征在于首先，对现有道路运用车辆运行安全进行分析方法和结合上下游路段的关联性分析，从全程中划分出安全隐患区域，对这些区域进行严密监控，即为“安全隐患区域无盲区监控”；其次，根据以往大量累集的交通安全的经验，自定义和设计了一套安全隐患区域判定法则，通过表示不安全系数函数S的选取阈值来确定是否将某区域判定为安全隐患区域，从而进行视频监控；然后，根据公式算出不安全系数S，当S值超过监控阈值时，即需对该路段进行摄像机布设，反之，则可对其采取非布设。
函数S是人的影响因素参数X1、车的影响因素X2、路的影响因素X3及环境的影响因素X4这4个参数共同作用的结果，表示为S＝F(X1，X2，X3，X4)；在高速公路临近系统外场摄像机布设之前，我们将函数及4个参数的取值和其对交通安全的影响进行了如下定义表1危险级别定义
高速公路上的交通事故从根本上说是由人、车、路、环境要素组成的系统失去平衡所造成的，我们研究高速公路的安全问题，就是要通过道路安全学分析，找到高速人、车、路、环境4大因素的内在联系。
高速公路建成以后，三个参数X1、X2、X4对交通安全的影响程度处于一个不断波动的状态，但由于重要参数X3对交通安全的影响处于一个相对稳定的状态，并且对具体的高速公路而言，X1、X2、X4对交通安全的影响具有一定的规律可寻，所以，S曲线具有一定的波动范围，如附图所示，S一般都在“危险边缘曲线”(各路段安全系数最差值的连线)和“安全边缘曲线”(各路段安全系数最佳值连线)之间波动，如果找到各条波动曲线的最终平衡曲线，则其可以直接作为摄像机布设选点的依据，我们将摄像机的选点阈值定为S≥3.5(该路段不安全系数S≥3.0时，即需对该路段进行视频监控)，函数S的计算公式为4.1*1+3.0*1+4.5*2+3.3*21+1+2+2]]>
如上文所述，高速公路建成以后，参数Xi(i＝1、2、3、4)对道路安全的影响程度是不一样的，通过对大量的数据进行统计分析和根据以往的研究经验，对参数Xi的权值Wi做如下规定
所述函数S中的4个因素，人的影响因素参数X1又分司机驾驶和行人干扰二个因素，车的影响因素X2是一个随机量，路的影响因素X3接近一个常量，环境影响因素X4是一个随区域、时间的变量。人的影响因素X1分为两个方面，司机的驾驶行为和行人的干扰。司机的不当驾驶行为如超速行驶、超载行驶及酒后驾驶等对高速公路会带来巨大的安全隐患，但这种不当驾驶行为在高速公路上的分布无规律可寻，一旦这种驾驶行为产生，这种影响会贯穿于整个高速公路全程；与前者不同，高速公路上的人为干扰主要分布在几个特定的区域，如临时停车点、停车服务区、加水服务区、行人习惯性穿越地带，这些地方司机和行人的不当行为可能会带来比较大的安全隐患，我们对这些区域进行严密监控，首先从主观上威慑行人和车辆遵守交通秩序，在异常交通事件发生后，也能在第一时间采取措施，保护人们的生命财产。
车的影响因素X2是一个随机量，驾驶人员的安全与车况有很大关系，我国的汽车行业正处于一个高速发展时期，车况与国外发达国家相比，还具有一定的距离；对具体的高速公路而言，该路通车运营一段时间后，其车型、车况、车流量都具有一定的规律性，统计分析这些规律性是X2取值的重要参考依据。
路的影响因素X3非常接近一个常量，高速公路土建工程完成以后，道路指标基本不会再有过多的变动，对交通工程的设计人员来说，分析一个常量是比较具有针对性的。通过对高速公路路段的线形与安全关联性分析、坡度与交通安全的关联性分析，可以合理推算出连续长下坡、连续弯道、桥隧连接处等关键路段的X3取值。
环境影响因素X4是一个变量，这个变量随着区域和时间的变化具有一定的变化规律，常年积雪、结冰路段、雾区的出入口路段等会对驾驶员造成比较大的恐惧心理，是碰撞、追尾等交通事故的高发区域，这些都是参数X4取值较高的地方。
在选择高速公路的具体监控位置之前，首先参照现在摄像机的有效监控距离(一般为1公里左右)将整个路段分解为连续的区域段，然后根据以往的研究经验和相关数据的统计结果研究估算出该路段的安全影响因素X1、X2、X3、X4的取值，根据上面的公式计算出不安全系数S，当S的值超过监控阈值时，即需对该路段进行摄像机布设，反之，则可对该路段采取其它的监控方式。
举例如下某高速公路的K50+100-K51+100路段为连续的长大下坡，并且后半部分为连续弯道，通过对该路段的安全性分析，对影响交通安全的参数X进行如下赋值
则S=4.1*1+3.0*1+4.5*2+3.3*21+1+2+2=3.8≥3.0]]>所以对该路段要进行视频监控。
基于以上分析计算，从高速公路全程中过滤出有较大安全隐患的区域，并对这些安全隐患区域进行视频监控。本发明的有益效果是，这种有选择性的对安全隐患区域进行监控，既达到了对高速公路交通状况监控，解决安全与效率问题，又合理的节约了投入成本，这种监控方式对于山区高速公路具有更大的实用价值。
图1为传统密集型摄像机布设方式。
图2为安全隐患区监控摄像机布设方式。
图3为不安全系数与高速公路里程数的关系曲线。
具体实施例方式
参照图1，表示传统密集型摄像机布设方式示意图，在整个公路段上布设各个点的临近范围及各点之间衔接关系，临近系统中均未进行充分必要分析，系统的经济性、可靠性有着一定风险。图中摄像机监控范围为L1，摄像机2监控范围为L2。
参照图2，表示本发明安全隐患区监控摄像机布设方式，将经济性、有效性、合理性密切结合在一起。图中安全隐患区1为S1，安全隐患区2为S2。
参照图3，表示在布设过程中，不安全系统S与高速公路里程数的关系曲线，从图中可以看出，不安全系统数S一般都在“危险边缘曲线”和“安全边缘曲线之间波动”。
下面以一个运用本方法的具体实例来说明本方法的指导作用和取得的良好效果。
安全隐患区域无盲区监控外场摄像机布设方式在云南思小(思茅-小勐养)高速公路进行了首次设计施工，取得了良好的效果。思小高速公路是一条典型的山区高速公路，全程97Km，沿途有隧道群、连续长大下坡、连续弯道、高架桥等，路况十分复杂；有临时停车点、停车服务区、加水服务区等人为干扰因素交多的地方；有长达10公里左右的核心雾区和5公里左右的重点雾区，这些都带给思小高速十分不利的安全隐患。
参考思小高速公路的的设计平、纵面图，结合道路的特点和摄像机的最大监控范围，将思小高速全程分为连续的区域段，并根据研究经验给区域段内的安全影响因素X1、X2、X3、X4赋值，并根据上述参数计算出道路不安全系数S，从而决定该路段是否进行摄像机布设，进行视频监控，如下表所示。
经分析计算，思小高速公路外场共有58个区域段符合视频监控的要求，故在上述区域进行监控摄像机的布设。思小高速公路全程监控系统建成后，从路政的统计情况看，道路通车运营后的前两个月共发生交通事件14件，其全部在摄像机的监控范围内，取得了良好的监控效果。
权利要求
1.一种基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法，其特征在于首先，对现有道路运用车辆运行安全进行分析方法和结合上下游路段的关联性分析，从全程中划分出安全隐患区域，对这些区域进行严密监控，即为“安全隐患区域无盲区监控”；其次，根据以往大量累集的交通安全的经验，自定义和设计了一套安全隐患区域判定法则，通过表示不安全系数函数S的选取阈值来确定是否将某区域判定为安全隐患区域，从而进行视频监控；然后，根据公式算出不安全系数S，当S值超过监控阈值时，即需对该路段进行摄像机布设，反之，则可对其采取非布设。
2.如权利要求1所述的基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法，其特征在于函数S是人的影响因素参数X1、车的影响因素X2、路的影响因素X3及环境的影响因素X4这4个参数共同作用的结果，表示为S＝F(X1，X2，X3，X4)。
3.如权利要求1所述的基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法，其特征在于所述函数S中的4个因素，人的影响因素参数X1又分司机驾驶和行人干扰二个因素，车的影响因素X2是一个随机量，路的影响因素X3接近一个常量，环境影响因素X4是一个随区域、时间的变量。
全文摘要
一种基于安全隐患区的高速公路监控系统外场摄像机布设方法，属于交通监控领域，首先，对现有道路运用车辆运行安全进行分析方法和结合上下游路段的关联性分析，从全程中划分出安全隐患区域，对这些区域进行严密监控，其次，自定义和设计了一套安全隐患区域判定法则，通过表示不安全系数函数S的选取阈值来确定是否将某区域判定为安全隐患区域，然后，根据公式算出不安全系数S。这种有选择性的对安全隐患区域进行监控，既达到了对高速公路交通状况监控，又合理的节约了投入成本，对于山区高速公路具有更大的实用价值。
文档编号H04N7/18GK1916990SQ200610112848
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月5日 优先权日2006年9月5日
发明者方正鹏, 龚柏岩, 朱传征 申请人:交通部公路科学研究所