專利名稱：一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通事件檢測領(lǐng)域，特別是一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著我國高速公路的迅猛發(fā)展，高速公路交通事件頻發(fā)，尤其是城市高速公路的常發(fā)性交通擁擠和偶發(fā)性交通擁擠，若不能及時處理，可能會造成一系列的二次事故、環(huán)境污染和能源浪費等嚴(yán)重問題。研究出易于工程實現(xiàn)的道路交通事件檢測算法成為當(dāng)務(wù)之
急O(jiān)在已有的道路交通事件檢測算法中，一般可分為基于單一斷面交通流信息的單截面法，和基于相鄰斷面交通流信息的雙截面算法。單截面算法中典型的有標(biāo)準(zhǔn)差法、 McMaster法,雙截面算法中典型的有California法、貝葉斯法、波動分析法、指數(shù)平滑法
坐寸ο早期的算法側(cè)重于對交通參數(shù)的分析，通過設(shè)置相應(yīng)的閾值來進行事件的判別。 隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了諸如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、模糊邏輯模型、概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、模糊邏輯遺傳算法模型以及支持向量機模型等一系列的智能事件檢測算法。采用先進的算法極大的提高了交通事件檢測效率，但是這些算法大多需要事先采用大量的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，需要標(biāo)定各種參數(shù)，大多局限于理論研究，在實際中很難進行應(yīng)用。算法的關(guān)鍵是怎么更加合理的選取判斷事件發(fā)生的指標(biāo)。此外，閾值也是一個關(guān)鍵的因素，盡量采用較少的閾值，減少閾值標(biāo)定的難度以及在不同條件下的普適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙截面線圈檢測器的道路交通事件檢測方法，其特征在于基于道路上相鄰兩個檢測斷面的多種交通流參數(shù)，來自動判別該相鄰兩個檢測斷面之間的路段上是否發(fā)生交通事件，同時該算法采用盡量少的判別閾值，易于工程實現(xiàn)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的道路交通事件檢測算法包括每一采樣間隔內(nèi)交通流數(shù)據(jù)獲取的步驟、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)計算相鄰兩個檢測斷面間交通流參數(shù)的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差的步驟、根據(jù)計算的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差計算雙截面道路交通事件判別指標(biāo)的步驟、根據(jù)雙截面道路交通事件判別指標(biāo)來確定交通事件發(fā)生與否的步驟。具體的檢測步驟包括
Cl、從各檢測斷面各車道上的環(huán)形線圈檢測器中根據(jù)事先確定的采樣間隔時間獲取該檢測斷面該車道的交通流量、速度和時間占有率這三項交通流參數(shù)，并對交通流參數(shù)進行預(yù)處理，得到表征該檢測斷面交通流特性的交通流量、速度和時間占有率。c2、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)計算相鄰兩個檢測斷面同一采樣間隔內(nèi)交通流量、速度和時間占有率的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差。
c3、根據(jù)所述交通流量、速度和時間占有率的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差，計算雙截面道路交通事件檢測的判別指標(biāo)。c4、根據(jù)所述雙截面道路交通事件檢測的判別指標(biāo)的值，判定相鄰兩個檢測斷面之間是否有交通事件發(fā)生。c5、根據(jù)步驟c4的判別結(jié)果，若有交通事件發(fā)生，則通知交警或在信息板上提醒駕駛員，若沒有，則跳轉(zhuǎn)至步驟Cl。進一步的，步驟Cl中獲取實時交通流參數(shù)的過程包括
ell、在需要檢測的路段中每隔500-800米的檢測斷面上布設(shè)一組環(huán)形線圈檢測器，并使用電線、光纜或無線通信的方式與交通事件檢測中心相連。每組環(huán)形線圈檢測器包括每條車道上相距一定距離布設(shè)的一對環(huán)形線圈檢測器。cl2、確定數(shù)據(jù)采樣間隔。交通事件檢測中需要能獲取短時交通流的突變特性，故選取采樣間隔為30秒或I分鐘。cl3、通過環(huán)形線圈檢測器獲取每一采樣間隔內(nèi)每條車道上的交通流量、速度和時間占有率數(shù)據(jù)。cl4、對步驟cl3中獲得的各車道實時交通流參數(shù)進行預(yù)處理，得到表征該檢測斷面的交通流參數(shù)。進一步的，步驟cl3中對于每個檢測斷面每條車道上的一對環(huán)形線圈檢測器，從沿行車方向的第一個環(huán)形線圈檢測器中獲取相應(yīng)車道的交通流量和時間占有率，從該車道的一對環(huán)形線圈檢測器中獲取相應(yīng)車道的每輛車的速度，從而得到該車道上車輛的平均行駛速度。從環(huán)形線圈檢測器中獲取交通參數(shù)具體包括 c 131、獲取交通流量參數(shù)；
q{i,Jj}^3€S30Nilj￡)
T
式中.qtujy—第f檢測斷面第』條車道第*采樣間隔內(nèi)交通流量的檢測值(輛/小
時)；
muj}—第 檢測斷面第■/奪車道第 采樣間隔內(nèi)通過第一個環(huán)形線圈檢測器的總車輛數(shù)(輛)；
T—采樣間隔時長(S)。cl32、獲取速度參數(shù)；
采樣間隔內(nèi)每輛車的地點速度
Vb(OU) =A ^
式中νβ( 上 —第f檢測斷面第J條車道第#采樣間隔內(nèi)的第/7輛車的地點速度 (m/s)；
D——布設(shè)的一對環(huán)形線圈檢測器前后線圈之間的距離(m)；
——第 檢測斷面第J條車道第f釆樣間隔內(nèi)第〃輛車通過前后線圈的時間
7差(S)。采樣間隔內(nèi)每條車道上車輛的平均行駛速度
權(quán)利要求
1.一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟Cl、從各檢測斷面各車道上的環(huán)形線圈檢測器中根據(jù)事先確定的采樣間隔時間獲取該檢測斷面該車道的交通流量、速度和時間占有率這三項交通流參數(shù)，并對交通流參數(shù)進行預(yù)處理，得到表征該檢測斷面交通流特性的交通流量、速度和時間占有率；c2、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)計算相鄰兩個檢測斷面同一采樣間隔內(nèi)交通流量、速度和時間占有率的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差；c3、根據(jù)所述交通流量、速度和時間占有率的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差，計算雙截面道路交通事件檢測的判別指標(biāo)；c4、根據(jù)所述雙截面道路交通事件檢測的判別指標(biāo)的值，判定相鄰兩個檢測斷面之間是否有交通事件發(fā)生；c5、根據(jù)步驟c4的判別結(jié)果，若有交通事件發(fā)生，則通知交警或在信息板上提醒駕駛員，若沒有，則跳轉(zhuǎn)至步驟Cl。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟Cl中獲取實時交通流參數(shù)的過程包括ell、在需要檢測的路段中每隔500-800米的檢測斷面上布設(shè)一組環(huán)形線圈檢測器，并使用電線、光纜或無線通信的方式與交通事件檢測中心相連；每組環(huán)形線圈檢測器包括每條車道上相距一定距離布設(shè)的一對環(huán)形線圈檢測器；cl2、確定數(shù)據(jù)采樣間隔；交通事件檢測中需要能獲取短時交通流的突變特性，故選取采樣間隔為30秒或I分鐘；cl3、通過環(huán)形線圈檢測器獲取每一采樣間隔內(nèi)每條車道上的交通流量、速度和時間占有率數(shù)據(jù)；cl4、對步驟cl3中獲得的各車道實時交通流參數(shù)進行預(yù)處理，得到表征該檢測斷面的交通流參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟cl3中對于每個檢測斷面每條車道上的一對環(huán)形線圈檢測器，從沿行車方向的第一個環(huán)形線圈檢測器中獲取相應(yīng)車道的交通流量和時間占有率，從該車道的一對環(huán)形線圈檢測器中獲取相應(yīng)車道的每輛車的速度，從而得到該車道上車輛的平均行駛速度；從環(huán)形線圈檢測器中獲取交通流參數(shù)具體包括 c 131、獲取交通流量參數(shù)；式中表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔內(nèi)交通流量的檢測值；表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔內(nèi)通過第一個環(huán)形線圈檢測器的總車輛數(shù)；表示采樣間隔時長； cl32、獲取速度參數(shù)；采樣間隔內(nèi)每輛車的地點速度式中表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔內(nèi)的第輛車的地點速度；表示布設(shè)的一對環(huán)形線圈檢測器中前后線圈之間的距離；表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔內(nèi)第輛車通過前后線圈的時間差；采樣間隔內(nèi)每條車道上車輛的平均行駛速度式中表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔平均行駛速度的檢測值； c 133、獲取時間占有率參數(shù)；式中表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔時間占有率的檢測值；表示第檢測斷面第條車道第采樣間隔內(nèi)第輛車占用第一個環(huán)形線圈檢測器的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟cl4中需剔除各車道環(huán)形線圈檢測器的異常數(shù)據(jù)，可以采用閾值篩選法， 即剔除超過一定閾值的交通流量、速度和時間占有率數(shù)據(jù)；然后還需對合格數(shù)據(jù)進行平均化處理，得到表征該檢測斷面的交通流參數(shù)，詳細步驟如下cl41、單個檢測斷面的交通流量參數(shù)處理將檢測斷面每條車道上環(huán)形線圈檢測器獲取交通流量的平均值作為該檢測斷面的交通流量值；即式中表示第i檢測斷面第t采樣間隔預(yù)處理后的交通流量值；b表示第i檢測斷面的車道數(shù)量；cl42、單個檢測斷面的速度參數(shù)處理式中表示第i檢測斷面第 采樣間隔預(yù)處理后的速度值； c 143、單個檢測斷面的時間占有率參數(shù)處理式中表示第i檢測斷面第 采樣間隔預(yù)處理后的時間占有率值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟c2中，在穩(wěn)定的交通流運行情況下，交通流不發(fā)生突變現(xiàn)象，則在一個較短的時間段內(nèi)，上下游環(huán)形線圈檢測器所檢測到的交通流參數(shù)會基本相同，不會存在較大的差異， 所以就可以利用檢測到的上下游交通流參數(shù)波動情況來判別是否有交通事件發(fā)生；具體步驟為c21、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)，計算兩相鄰檢測斷面同一采樣間隔內(nèi)交通流量、速度和時間占有率的相對變化率；c22、根據(jù)所述的相對變化率，計算相對變化率的估計標(biāo)準(zhǔn)差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟c21包括c211、計算第i檢測斷面第t采樣間隔交通流量的相對變化率；針對第t采樣間隔，計算第i檢測斷面與第i+Ι檢測斷面的交通流量之差與第i檢測斷面交通流量的比值，作為第i檢測斷面第 采樣間隔交通流量的相對變化率；
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟c22包括c221、計算第i檢測斷面第t采樣間隔交通流量的相對變化率的估計標(biāo)準(zhǔn)差；由前述原理可知，在穩(wěn)定的交通流運行情況下，上下游環(huán)形線圈檢測器所檢測到的交通流參數(shù)的相對變化率會趨近于0，則交通流量的相對變化率的估計標(biāo)準(zhǔn)差可定義為
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟c3中，運用質(zhì)量控制的思想，綜合考慮相鄰兩個檢測斷面交通流量、速度和時間占有率數(shù)據(jù)的波動程度，判斷相鄰兩個檢測斷面之間的路段上是否有交通事件發(fā)生；使用雙截面道路交通事件檢測的判別指標(biāo)，計算式如下
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法， 其特征在于步驟c4中，若由所述的步驟c3計算得出的雙截面道路交通事件檢測的判別指標(biāo) >1,則判定第i檢測斷面與第i+Ι檢測斷面之間的路段上有交通事件發(fā)生，若 ，則判定第i檢測斷面與第i+Ι檢測斷面之間的路段上沒有交通事件發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙截面環(huán)形線圈檢測器的道路交通事件檢測方法?，F(xiàn)有方法側(cè)重于對交通參數(shù)的分析，通過設(shè)置相應(yīng)的閾值來進行交通事件的判別。本發(fā)明包括每一采樣間隔內(nèi)交通流數(shù)據(jù)獲取的步驟、根據(jù)預(yù)處理后的交通流參數(shù)計算相鄰兩個檢測斷面間交通流參數(shù)的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差的步驟、根據(jù)計算的相對變化率和估計標(biāo)準(zhǔn)差計算雙截面道路交通事件判別指標(biāo)的步驟、根據(jù)雙截面道路交通事件判別指標(biāo)來確定交通事件發(fā)生與否的步驟。本發(fā)明能減輕單個檢測斷面的交通流參數(shù)的波動對檢測結(jié)果的影響，提高檢測的準(zhǔn)確性。
文檔編號G08G1/01GK102592451SQ20121004098
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者周旦, 孫鋒, 徐天東, 王殿海, 祁宏生, 趙偉明, 金盛, 韋薇, 馬東方, 馬曉龍 申請人:浙江大學(xué)