快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)主動(dòng)預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通安全預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)主動(dòng)預(yù)警方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 預(yù)警是指在危險(xiǎn)發(fā)生之前，提前發(fā)出警示信號(hào)，從而規(guī)避危險(xiǎn)的發(fā)生或者最大程 度的減少危險(xiǎn)造成的損失?？焖俾佛B(yǎng)護(hù)施工區(qū)的預(yù)警方法可以分為被動(dòng)預(yù)警法和主動(dòng)預(yù)警 法。被動(dòng)預(yù)警法通常由一些靜態(tài)的安全警示標(biāo)志等設(shè)施所構(gòu)成。本方法的基本步驟是：首 先，根據(jù)快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)周圍的特點(diǎn)，以及相關(guān)區(qū)域一段時(shí)間內(nèi)的平均交通特征，然后， 依據(jù)交通專家的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)規(guī)范，制定施工過(guò)程中相對(duì)時(shí)間內(nèi)不變的預(yù)警方案，最后，設(shè)置 安全標(biāo)志警示牌等靜態(tài)設(shè)施。
[0003] 被動(dòng)預(yù)警法容易實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)置便捷，而且設(shè)施安裝價(jià)格較低廉，已廣泛應(yīng)用于快 速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)的預(yù)警過(guò)程中，但被動(dòng)預(yù)警也存在很多問(wèn)題，當(dāng)環(huán)境及交通參數(shù)等變化較 大，如遇到不利天氣的影響，一成不變的安全警示標(biāo)志將不能起到應(yīng)有的預(yù)警作用，特別是 被動(dòng)預(yù)警法不能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的反應(yīng)一些環(huán)境變化，不能有效警示相關(guān)人員防范已存在的安全 隱患，安全警示標(biāo)志的預(yù)警作用將大打折扣。
[0004] 主動(dòng)預(yù)警法是應(yīng)用先進(jìn)的智能技術(shù)等而發(fā)展而成的方法，它能及時(shí)檢測(cè)環(huán)境的變 化，其特點(diǎn)是能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)告知快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)周圍的相關(guān)人員可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，更有 可能減少不必要的損失。顯然，養(yǎng)護(hù)施工區(qū)周圍的環(huán)境變化是大概率事件，專家很難準(zhǔn)確預(yù) 測(cè)整個(gè)養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程的各種情況，被動(dòng)預(yù)警法已不能及時(shí)解決環(huán)境變化所帶來(lái)的危險(xiǎn)，未 來(lái)必將被主動(dòng)預(yù)警方法所取代。因此本申請(qǐng)的方法屬于主動(dòng)預(yù)警方法之一。
[0005] 城市快速路承擔(dān)了城市交通的很大任務(wù)，車流量與平均車速等也比一般城市道路 要高出很多，城市快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)與一般施工區(qū)也有不同。城市快速路改擴(kuò)建項(xiàng)目以及 維修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目往往需要占用有限的道路空間，對(duì)快速路的通行能力影響較大，快速路養(yǎng)護(hù) 施工區(qū)已成為城市道路的交通瓶頸路段，常常導(dǎo)致交通擁擠和交通事故的發(fā)生。另外，快速 路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)還存在一些不規(guī)范作業(yè)，致使城市快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)的交通管制更加混亂， 快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)周圍已成為交通事故多發(fā)區(qū)域，快速路上的車輛由高速自由流向低速阻 滯流轉(zhuǎn)換的過(guò)程就存在潛在的較大安全隱患。
[0006] 由于城市快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)周圍車輛通行環(huán)境復(fù)雜，施工區(qū)附近的車速變化較 大，影響施工區(qū)安全的因素更是繁多，故其安全預(yù)警方法與一般路段也存在一定不同?，F(xiàn)常 用的靜態(tài)警示標(biāo)志等預(yù)警方法沒(méi)有考慮施工區(qū)的特殊性和實(shí)時(shí)變化的各種因素，預(yù)警效果 較差，整體性價(jià)比較低。另外，養(yǎng)護(hù)施工區(qū)預(yù)警方法的作用不僅要保障汽車駕駛?cè)藛T和施工 人員等的人身安全，還要保證養(yǎng)護(hù)施工區(qū)周圍的交通流正常安全通行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)主動(dòng)預(yù)警方法，結(jié)合了城 市快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)的自身特性，結(jié)合實(shí)時(shí)變化的影響施工區(qū)安全的各種因素，對(duì)相關(guān)區(qū) 域的交通情況進(jìn)行分析判斷，同時(shí)對(duì)預(yù)警方法中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得出預(yù)警結(jié)果 之后及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)安全狀況的主動(dòng)預(yù)警。
[0008] 本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)主動(dòng)預(yù)警方法，具體包括以下 步驟：
[0009] 步驟S1:采集快速路養(yǎng)護(hù)施工路段的各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將其分為交通流數(shù)據(jù)集、天氣 數(shù)據(jù)集和靜態(tài)數(shù)據(jù)集；
[001 0]步驟S2:用K均值聚類算法選取原型樣本，輸入樣本數(shù)據(jù)和聚類個(gè)數(shù)，交通狀態(tài)分 為三類，包括擁堵、擁擠以及暢通，則聚類個(gè)數(shù)為3，通過(guò)不斷迭代求取聚類中心；
[0011] 步驟S3:對(duì)原型樣本進(jìn)行預(yù)處理并求解伴隨向量:將原型樣本轉(zhuǎn)化成一維向量，進(jìn) 行零均值和均一化處理，組成原型矩陣，進(jìn)而求取伴隨向量；
[0012] 步驟S4:對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到初始輸入向量與交通狀態(tài)判別結(jié)果；
[0013] 步驟S5:基于協(xié)同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得出的交通狀態(tài)判別結(jié)果，融合天氣與靜態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) 預(yù)警判別模糊分類器；
[0014] 步驟S6:將新一周期采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)判別之后不斷融入歷史數(shù)據(jù)，利用協(xié)同神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)不斷地對(duì)交通狀態(tài)判別模型的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟S1中，所述靜態(tài)數(shù)據(jù)集中的靜態(tài)信息為養(yǎng)護(hù)施工區(qū)的客觀環(huán) 境信息，包括施工區(qū)封閉形式、封閉車道數(shù)、路面狀況以及安全設(shè)施;所述交通信息集中的 交通流信息包括交通量與平均車速，采用視頻檢測(cè)器對(duì)交通信息進(jìn)行采集;所述天氣數(shù)據(jù) 集中的天氣信息為施工區(qū)的雨量，采用雨量檢測(cè)器進(jìn)行采集。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟S2中，通過(guò)計(jì)算實(shí)際樣本和聚類中心的空間矢量的歐氏距離 求取最小距離的實(shí)際樣本，作為所述原型樣本。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟S3具體為：
[0018] 所述原型樣本的一維向量形式為
[0019] Vk= (vkl,Vk2, ··· ,Vkn)T (1)
[0020] 進(jìn)行零均值和歸一化后，原型矩陣為
[0021] v = (vi ,V2, ·' , Vm)T(m < η) (2)
[0022] 求解伴隨向量為
[0023] (3)
[0024] 式中，Vk為原型向量，Vk+為原型向量的正交伴隨向量；
[0025]根據(jù)協(xié)同學(xué)的基本理論，模式識(shí)別的動(dòng)力學(xué)公式表示為
[0026]
[0027] 式中，為注意參數(shù)，Bkk，、C為常量參數(shù)，F(xiàn)為漲落力，q為待識(shí)別模式向量；
[0028] 引入序參量重新描述上述方程以減少維數(shù)，則系統(tǒng)的序參量描述為q在最小二 乘意義下Vk上的投影：
[0029]
(5)
[0030]有
[0031 ] .? = v7 (67 ( 6 )
[0032] 則公式寫成
[0033]
(7)
[0034] Ik滿足初始化條件：
[0035] 4(0)=??) (8)
[0036] 協(xié)同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)與演化過(guò)程是對(duì)一個(gè)序參量進(jìn)行迭代的過(guò)程，公式(7)可變 為：
[0037]
[0038]
[0039] 進(jìn)一步地，所述步驟S4具體為：設(shè)置參數(shù)11531^，、(：，利用公式(8)求解參序量的初 始值lk(0)，進(jìn)而用公式(9)進(jìn)行序參量的迭代，直到任意一個(gè)序參量分量為一個(gè)正數(shù)，其他 的序參量分量為〇時(shí)，停止迭代，則所識(shí)別出的模式即為取得"勝利"序參量，即為交通狀態(tài) 判別的結(jié)果。
[0040]進(jìn)一步地，所述步驟S5在交通狀態(tài)判別的基礎(chǔ)上，結(jié)合天氣信息與靜態(tài)信息，采用 模糊分類算法建立養(yǎng)護(hù)施工區(qū)預(yù)警判別模型，發(fā)布預(yù)警信息，具體包括以下步驟：
[0041 ]步驟S51:模糊輸入變量包括路面狀況a、雨量b以及交通狀態(tài)c，它們的模糊子集按 照如下方式劃分：
[0042] a={很差，中等，很好}
[0043] b={大雨，小雨，無(wú)雨}
[0044] c={擁堵，擁擠，暢通}
[0045] 步驟S52:輸出變量為預(yù)警信息，其模糊子集為
[0046] d = {:紅燈，黃燈，綠燈}
[0047] 制定模糊規(guī)則R的基本形式為：if a and b and c then d;
[0048] 步驟S53:基于模糊規(guī)則和隸屬度函數(shù)，將輸入量模糊化之后根據(jù)模糊規(guī)則得出預(yù) 警信息，并將預(yù)警信息發(fā)布駕駛員及相關(guān)人員。
[0049] 現(xiàn)有預(yù)警技術(shù)沒(méi)有考慮施工區(qū)周圍實(shí)時(shí)變化的外界因素，忽略了城市快速路養(yǎng)護(hù) 施工區(qū)的特殊性質(zhì)，也忽視了影響?zhàn)B護(hù)施工區(qū)通行效率的多種因素。快速路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)的 交通安全預(yù)警作用不僅在于保障相關(guān)人員的安全，還在于保證施工區(qū)的交通流正常安全通