CN102184640A - 高速公路网的救援路径自动决策方法 - Google Patents

高速公路网的救援路径自动决策方法 Download PDF

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CN102184640A CN2011101157209A CN201110115720A CN102184640A CN 102184640 A CN102184640 A CN 102184640A CN 2011101157209 A CN2011101157209 A CN 2011101157209A CN 201110115720 A CN201110115720 A CN 201110115720A CN 102184640 A CN102184640 A CN 102184640A
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Abstract

本发明公开了一种高速公路网的救援路径自动决策方法，该方法包括如下步骤：步骤1：当发现交通事故后，采集事故现场信息、周边应急出救点信息、路网信息；步骤2：根据事故点位置和周边出救点位置，在高速公路网中，通过搜索一条从周边出救点到事故点的通行距离最短的路径作为初始的备选救援路径；步骤3：根据事故现场占用车道位置以及被占用车道的交通流流向，确定受交通事故影响的交通流方向；采集事故现场道路条件、事故现场堵塞车道数、事故点位置。该方法能够自动生成应急资源在高速公路网中救援路径决策方案，保障应急资源能够及时运输到事故现场，提高应急救援效率，减少人员伤亡和财产损失。

Description

高速公路网的救援路径自动决策方法
技术领域
本发明涉及在考虑高速公路网的路网结构、路段交通流状况、天气状况等因素的情况下，结合交通事故救援的需求信息和周边应急资源的储备信息，通过计算机自动控制，生成高速公路网中应急资源出救点需要运输的资源种类、数量以及运输线路，确保能够准时、可靠的运输应急资源，为高速公路网的交通事故应急救援提供资源保障，提高交通事故的应急救援效率，减少事故造成的人员伤亡和财产损失。属于公路交通的应急管理领域。
背景技术
随着我国经济迅速发展，为了满足城市经济社会发展的需求，我国正在加快高速公路网建设。高速公路网开口少，受外界干扰小，具有高效性、便捷性和快捷性的特点。但遗憾的是，当高速公路发生交通事故之后，周边车辆很难疏散，不仅会造成高速公路网的严重拥堵，还会造成交通事故应急救援所需的应急资源（特殊车辆、人员、设备、物资等）难以及时到位，进而导致了难以预计的人员伤亡和财产损失。
据《道路交通事故统计年报》，2008年我国发生高速公路交通事故10848起，占交通事故总起数的4.09%，造成6042人死亡，占事故总死亡人数的8.22%，13768人受伤，占事故总受伤人数的4.52%，直接财产损失约3.36亿元，占事故总财产损失的33.31%。美国交通安全实践表明，缩短交通事故后救援时间，有利于减少交通事故的伤亡以及伤害程度。在这个意义上，交通事故发生后的半小时被称为“生命黄金半小时”，对挽救伤员的生命至关重要。
经发明人长期研究发现，随着我国高速公路网的交通基础设施建设的不断完善，高速公路网已经具备了对交通事故快反应、短时间、高效率的应急救援的条件。目前，造成我国高速公路网交通事故应急救援效率低的主要瓶颈是应急救援路径的选取不可靠，难以保障应急资源运输的时效性。以我国的高速公路网为例，我国大多数高速公路的最外侧均有应急通道，一旦发生交通事故，应急资源可以通过应急通道运输至事故现场。但实际情况是，当发生交通事故造成拥堵之后，部分社会车辆从自身利益出发，会驶入应急通道，造成应急通道拥堵，进而导致应急资源无法通行。由于传统的选择最短救援路径的方法未考虑交通事故对交通的影响，容易造成应急资源不能及时运输到救援现场，影响交通事故的救援工作开展。如果能够根据交通事故造成的交通拥堵、高速公路网的交通流、天气条件、应急资源需求、应急资源的储备信息等因素，自动生成应急资源在高速公路网中救援路径决策方案，并准确预测应急资源运输到达事故现场的时间，则可有效提高交通该事故的应急救援能力，避免不必要的人员伤亡和财产损失。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种高速公路网的救援路径自动决策方法，当高速公路网发生交通事故后，根据交通事故造成的交通拥堵、高速公路网的交通流、天气条件、应急资源需求、应急资源的储备信息等因素的变化，自动生成应急资源在高速公路网中救援路径决策方案，保障应急资源能够及时运输到事故现场，提高应急救援效率，减少人员伤亡和财产损失。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种高速公路网的救援路径自动决策方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：当发现交通事故后，采集事故现场信息、周边应急出救点信息、路网信息；
步骤2：根据事故点位置和周边出救点位置，在高速公路网中，通过搜索一条从周边出救点到事故点的通行距离最短的路径作为初始的备选救援路径                                               
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤3：根据事故现场占用车道位置以及被占用车道的交通流流向，确定受交通事故影响的交通流方向；采集事故现场道路条件、事故现场堵塞车道数、事故点位置，确定交通事故下通行能力折算系数
Figure 933507DEST_PATH_IMAGE002
，通过高速公路网的数据库，采集交通事故现场理想条件下的通行能力
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE003
，确定交通事故现场受交通事故影响的交通流方向实际通行能力
Figure 579252DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤4：采集事故现场上游的交通量，根据事故现场的实际通行能力
Figure 156864DEST_PATH_IMAGE006
，判断事故现场是否会造成交通拥堵：如果
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE007
，则事故现场未造成交通拥堵，则转至步骤5；否则，事故现场造成交通拥堵，则转至步骤7；
步骤5：根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定初始的备选救援路径
Figure 938875DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 310950DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤6：扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径
Figure 381675DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 497398DEST_PATH_IMAGE008
和最高时速限制标准120km/h，在高速公路网中，搜索除初始的备选救援路径
Figure 337178DEST_PATH_IMAGE001
以外，周边所有出救点到事故点的通行距离小于等于
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE009
的路径作为备选救援路径，可记为
Figure 880155DEST_PATH_IMAGE010
…
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE011
，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，分别为每条备选救援路径确定通行时间，记为
Figure 500492DEST_PATH_IMAGE012
…
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE013
，其中
Figure 145538DEST_PATH_IMAGE014
表示搜索到的备选救援路径数，转入步骤9；
步骤7：判断事故现场造成的车辆排队是否在初始的备选救援路径
Figure 902142DEST_PATH_IMAGE001
上，如果不在，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定初始的备选救援路径
Figure 6233DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 785970DEST_PATH_IMAGE008
；如果在，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定初始的备选救援路径
Figure 243496DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间；
步骤8：扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径
Figure 942648DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间和最高时速限制标准120km/h，在高速公路网中，搜索除初始的备选救援路径以外，周边所有出救点到事故点的通行距离小于等于
Figure 205023DEST_PATH_IMAGE009
的路径作为备选救援路径，可记为
Figure 198387DEST_PATH_IMAGE010
…
Figure 15034DEST_PATH_IMAGE011
；针对
Figure 752045DEST_PATH_IMAGE010
…
Figure 337748DEST_PATH_IMAGE011
中每一条备选救援路径，判断事故现场造成的车辆排队是否在该备选救援路径上，如果不在，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定该备选救援路径的通行时间；如果在，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定该备选救援路径的通行时间；备选救援路径的通行时间可分别记为…
Figure 71534DEST_PATH_IMAGE013
，其中
Figure 408975DEST_PATH_IMAGE014
表示搜索到的备选救援路径数；
步骤9：根据所有备选救援路径的通行时间
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE015
…
Figure 114762DEST_PATH_IMAGE013
，选取最小的通行时间
Figure 449929DEST_PATH_IMAGE016
…
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE017
所对应的备选救援路径及其对应的出救点，并分别纳入救援路径集合
Figure 241167DEST_PATH_IMAGE018
和出救点集合
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE019
；
步骤10：判断出救点集合
Figure 447545DEST_PATH_IMAGE019
内的应急资源储备是否能够满足救援需求，如果可以，转至步骤11；如果不可以，则将出救点集合
Figure 945523DEST_PATH_IMAGE019
内出救点信息从周边应急出救点信息中删除，转至步骤4；
步骤11：根据救援路径集合
Figure 779487DEST_PATH_IMAGE018
中每一条救援路径的通行时间由小到大，将出救点集合
Figure 730125DEST_PATH_IMAGE019
中的出救点进行排序，根据出救点的应急资源储备和事故点的资源需求，按出救点排序的先后顺序，以出救点最大限度满足事故点的资源需求为标准，确定出救点集合
Figure 674947DEST_PATH_IMAGE019
内的每个出救点的救援路径及其提供的应急资源。
优选的，步骤1中，事故现场信息主要包括：事故现场的交通信息和事故现场的救援需求信息；周边应急出救点信息包括：所有应急出救点位置、出救点储备的应急资源种类和数量；路网信息包括：路网结构和每个路段的长度、平均速度、气象情况。
优选的，根据1996年美国联邦公路局《交通控制系统手册》中不同交通事故下高速公路有效通行能力折算系数表，确定交通事故下通行能力折算系数
Figure 27431DEST_PATH_IMAGE002
。
优选的，步骤5、步骤6、步骤7、步骤8中提及的无拥堵影响的通行时间确定方法，其特征在于：步骤21：采集需要计算通行时间的路径A中第
Figure 32296DEST_PATH_IMAGE020
条路段的平均行驶速度、路段长度
Figure 532548DEST_PATH_IMAGE022
、路段能见度
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE023
，其中
Figure 15482DEST_PATH_IMAGE024
路径A中所有路段的集合；
步骤22；确定路径A的通行时间为
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE025
，其中，
Figure 550368DEST_PATH_IMAGE020
表示该路径中的第
Figure 726135DEST_PATH_IMAGE020
条路段，
Figure 651365DEST_PATH_IMAGE022
表示路段长度；
Figure 940920DEST_PATH_IMAGE026
表示第
Figure 2417DEST_PATH_IMAGE020
条路段上的救援运输速度，
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE027
，其中，
Figure 411401DEST_PATH_IMAGE021
表示第
Figure 823928DEST_PATH_IMAGE020
条路段的平均行驶速度
Figure 914244DEST_PATH_IMAGE021
 ；
Figure 95827DEST_PATH_IMAGE028
为第
Figure 347816DEST_PATH_IMAGE020
条路段上的限速值，当能见度
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 309956DEST_PATH_IMAGE028
为第
Figure 876067DEST_PATH_IMAGE020
条路段上的最高限速标准；能见度
Figure 240052DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE031
；能见度
Figure 662943DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE033
；能见度，
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE035
。
优选的，步骤7、步骤8中提及的有拥堵影响的通行时间确定方法，其特征在于：
步骤31：通过视频监测点、路段传感检测设备，采集事故现场排队长度
Figure 559146DEST_PATH_IMAGE036
、排队尾端位置以及采集时刻
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE037
；
步骤32：根据排队尾端位置，将需要计算通行时间的备选救援路径
Figure 512058DEST_PATH_IMAGE038
中所有路段确定为两个集合，即将路段上有排队的路段集合确定为有排队的路段集合
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE039
，将路段上没有排队的路段集合确定为无排队路段集合
Figure 371430DEST_PATH_IMAGE040
；
步骤33：对无排队的路段集合
Figure 42583DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定无排队的路段集合
Figure 278392DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的通行时间
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE041
；
步骤34：根据无排队的路段集合
Figure 351390DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的通行时间
Figure 319346DEST_PATH_IMAGE041
、事发时间
Figure 477795DEST_PATH_IMAGE042
、采集时刻，预测通行时间
Figure 119833DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度，其中
Figure 321008DEST_PATH_IMAGE044
为排队向上游蔓延的平均速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
；
步骤35：根据事故现场位置和无排队的路段集合
Figure 966753DEST_PATH_IMAGE040
，确定无排队的路段集合
Figure 278785DEST_PATH_IMAGE040
中距事故现场最近的路段与事故现场之间的距离
Figure 264059DEST_PATH_IMAGE046
，再根据预测通行时间后排队长度
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，判断无排队的路段集合
Figure 769175DEST_PATH_IMAGE040
中距事故现场最近的路段是否会被排队影响，如果，将该路段从集合中删除，并将该路段加入有排队的路段集合
Figure 267656DEST_PATH_IMAGE039
，转至步骤33；否则，转至步骤36；
步骤36：根据无排队的路段集合
Figure 625343DEST_PATH_IMAGE040
中距离事故现场最近路段与事故现场之间的最短距离
Figure 544758DEST_PATH_IMAGE046
和根据预测通行时间
Figure 239044DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度
Figure 952922DEST_PATH_IMAGE047
，确定当应急资源运输到无排队的路段集合
Figure 998239DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的尽头时，距离事故现场的排队尾端的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE049
；
步骤37：根据事故现场位置和预测通行时间
Figure 455765DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度
Figure 66875DEST_PATH_IMAGE047
，确定通行时间
Figure 154917DEST_PATH_IMAGE041
后排队尾端所在路段，记为路段
Figure 484267DEST_PATH_IMAGE050
，根据排队向上游蔓延的平均速度
Figure 745484DEST_PATH_IMAGE044
和排队尾段所在路段上的救援运输速度
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，确定应急资源从无排队的路段集合
Figure 470043DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的尽头运输到达排队尾端的时间
Figure 289619DEST_PATH_IMAGE052
，以及此刻的排队长度
Figure DEST_PATH_IMAGE053
，其中
Figure 88948DEST_PATH_IMAGE054
为路段
Figure 674650DEST_PATH_IMAGE050
上的平均行驶速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE055
为路段
Figure 166811DEST_PATH_IMAGE050
上的限速值；
步骤38：通过视频监测点、路段传感检测设备，采集事故现场排队车辆向前移动的平均速度
Figure 142858DEST_PATH_IMAGE056
，确定应急资源从排队尾端运输到达事故现场的时间；
步骤39：确定备选救援路径
Figure 745877DEST_PATH_IMAGE038
的通行时间
Figure 451665DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 849148DEST_PATH_IMAGE041
代表无排队的路段集合
Figure 640387DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的通行时间，
Figure 719201DEST_PATH_IMAGE060
代表应急资源从无排队的路段集合
Figure 270707DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的尽头运输到达排队尾端的时间, 
Figure DEST_PATH_IMAGE061
代表应急资源从排队尾端运输到达事故现场的时间 。
有益效果：高速公路网的救援路径自动决策方法可根据高速公路网的结构、事故现场交通信息、事故点的应急资源需求、周边出救点的应急资源储备信息等，分析备选救援路径是否受到交通事故的影响，进而预测通过备选救援路径运输应急资源的通行时间，在根据备选救援路径的通行时间，选择能够快速到达事故现场的救援路径。该方法从通行时间角度考虑，在选择救援路径过程中充分考虑到交通事故对救援路径通行时间的影响，可以更准确的预测救援路径的通行时间，更可靠的确定救援路径，避免因应急资源无法及时到达造成救援工作不能顺利开展的情况发生，有效提升应急资源的运输可靠性，提高高速公路网的应急管理能力，保障交通事故应急救援工作的顺利开展，避免不必要的人员伤亡和财产损失。
附图说明
图1 为高速公路网的救援路径自动决策方法基本流程图；
图2 为无拥堵影响的通行时间确定方法基本流程图；
图3 为有拥堵影响的通行时间确定方法基本流程图；
图4 为浙江省局部区域高速公路网示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
步骤1：当发现交通事故后，采集事故现场信息、周边应急出救点信息、路网信息；
步骤2：根据事故点位置和周边出救点位置，在高速公路网中，搜索一条从周边出救点到事故点的通行距离最短的路径作为初始的备选救援路径
Figure 839091DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤3：根据事故现场占用车道位置，确定受交通事故影响的交通流方向；采集事故现场道路条件、事故现场堵塞车道数、事故点位置，根据1996年美国FHWA《交通控制系统手册》中不同交通事故下高速公路有效通行能力折算系数表，确定交通事故现场受交通事故影响的交通流方向实际通行能力；
步骤4：采集事故现场上游的交通量
Figure 117626DEST_PATH_IMAGE005
，根据事故现场的实际通行能力
Figure 131DEST_PATH_IMAGE006
，判断事故现场是否会造成交通拥堵：如果
Figure 414932DEST_PATH_IMAGE007
，则事故现场未造成交通拥堵，则转至步骤5；否则，事故现场造成交通拥堵，则转至步骤7；
步骤5：根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定初始的备选救援路径
Figure 357480DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 857732DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤6：扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径
Figure 278349DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 813235DEST_PATH_IMAGE008
和最高时速限制标准120km/h，在高速公路网中，搜索除初始的备选救援路径
Figure 661106DEST_PATH_IMAGE001
以外，周边所有出救点到事故点的通行距离小于等于
Figure 648653DEST_PATH_IMAGE009
的路径作为备选救援路径，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，分别为每条备选救援路径确定通行时间，转入步骤9；
步骤7：判断事故现场造成的车辆排队是否在初始的备选救援路径
Figure 935278DEST_PATH_IMAGE001
上，如果不在，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定初始的备选救援路径
Figure 262354DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 611951DEST_PATH_IMAGE008
；如果在，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定初始的备选救援路径
Figure 24478DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间；
步骤8：扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径
Figure 93114DEST_PATH_IMAGE001
的通行时间
Figure 548366DEST_PATH_IMAGE008
和最高时速限制标准120km/h，在高速公路网中，搜索除初始的备选救援路径
Figure 510506DEST_PATH_IMAGE001
以外，周边所有出救点到事故点的通行距离小于等于
Figure 76617DEST_PATH_IMAGE009
的路径作为备选救援路径；针对
Figure 175023DEST_PATH_IMAGE010
…
Figure 801176DEST_PATH_IMAGE011
中每一条备选救援路径，判断事故现场造成的车辆排队是否在该备选救援路径上，如果不在，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定该备选救援路径的通行时间；如果在，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定该备选救援路径的通行时间。
步骤9：根据所有备选救援路径的通行时间，选取最小的通行时间所对应的备选救援路径及其对应的出救点，并分别纳入救援路径集合和出救点集合
Figure 417151DEST_PATH_IMAGE019
；
步骤10：判断出救点集合
Figure 573326DEST_PATH_IMAGE019
内的应急资源储备是否能够满足救援需求，如果可以，转至步骤11；如果不可以，则将出救点集合
Figure 432698DEST_PATH_IMAGE019
内出救点信息从周边应急出救点信息中删除，转至步骤4；
步骤11：根据救援路径集合
Figure 41534DEST_PATH_IMAGE018
中每一条救援路径的通行时间由小到大，将出救点集合中的出救点进行排序，根据出救点的应急资源储备和事故点的资源需求，按出救点排序的先后顺序，以出救点最大限度满足事故点的资源需求为标准，确定出救点集合
Figure 353271DEST_PATH_IMAGE019
内的每个出救点的救援路径及其提供的应急资源。
技术方案中，关于无拥堵影响的通行时间确定方法，步骤如下：
步骤1：采集需要计算通行时间的路径A中第
Figure 321227DEST_PATH_IMAGE020
条路段的平均行驶速度
Figure 479676DEST_PATH_IMAGE021
、路段长度
Figure 925700DEST_PATH_IMAGE022
、路段能见度
Figure 118784DEST_PATH_IMAGE023
，其中
Figure 257642DEST_PATH_IMAGE062
；
步骤2；确定路径A的通行时间为
Figure 903387DEST_PATH_IMAGE025
，其中，表示该路径中的第
Figure 200693DEST_PATH_IMAGE020
条路段，
Figure 572768DEST_PATH_IMAGE026
表示第条路段上的救援运输速度，
Figure 759216DEST_PATH_IMAGE027
，其中，为第
Figure 144903DEST_PATH_IMAGE020
条路段上的限速值，根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》，当能见度
Figure 499661DEST_PATH_IMAGE029
，为第
Figure 113362DEST_PATH_IMAGE020
条路段上的最高限速标准；能见度，
Figure 872556DEST_PATH_IMAGE031
；能见度
Figure 330082DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 878875DEST_PATH_IMAGE033
；能见度，。
技术方案中，关于有拥堵影响的通行时间确定方法，步骤如下：
步骤1：通过视频监测点、路段传感检测设备，采集事故现场排队长度
Figure 291905DEST_PATH_IMAGE036
、排队尾端位置以及采集时刻
Figure 960784DEST_PATH_IMAGE037
；
步骤2：根据排队尾端位置，确定需要计算通行时间的备选救援路径
Figure 282044DEST_PATH_IMAGE038
中有排队的路段集合
Figure 847759DEST_PATH_IMAGE039
和无排队的路段集合
Figure 850350DEST_PATH_IMAGE040
；
步骤3：对无排队的路段集合组成的路径，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定无排队的路段集合
Figure 600317DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的通行时间
Figure 904260DEST_PATH_IMAGE041
；
步骤4：根据无排队的路段集合组成的路径的通行时间
Figure 885171DEST_PATH_IMAGE041
、事发时间
Figure 548234DEST_PATH_IMAGE042
、采集时刻
Figure 11576DEST_PATH_IMAGE037
，预测通行时间
Figure 418287DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度
Figure 916264DEST_PATH_IMAGE043
，其中为排队向上游蔓延的平均速度，
Figure 763183DEST_PATH_IMAGE045
；
步骤5：根据事故现场位置和无排队的路段集合
Figure 645689DEST_PATH_IMAGE040
，确定无排队的路段集合
Figure 63419DEST_PATH_IMAGE040
中距事故现场最近的路段与事故现场之间的距离
Figure 740388DEST_PATH_IMAGE046
，再根据预测通行时间
Figure 240640DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度
Figure 926836DEST_PATH_IMAGE047
，判断无排队的路段集合
Figure 196143DEST_PATH_IMAGE040
中距事故现场最近的路段是否会被排队影响，如果
Figure 309593DEST_PATH_IMAGE048
，将该路段从集合
Figure 297140DEST_PATH_IMAGE040
中删除，并将该路段加入有排队的路段集合
Figure 583765DEST_PATH_IMAGE039
，转至步骤3；否则，转至步骤6；
步骤6：根据无排队的路段集合
Figure 910841DEST_PATH_IMAGE040
中距离事故现场最近路段与事故现场之间的最短距离
Figure 257509DEST_PATH_IMAGE046
和根据预测通行时间
Figure 404456DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度，确定当应急资源运输到无排队的路段集合组成的路径的尽头时，距离事故现场的排队尾端的距离
Figure 193924DEST_PATH_IMAGE049
；
步骤7：根据事故现场位置和预测通行时间
Figure 93747DEST_PATH_IMAGE041
后排队长度
Figure 725104DEST_PATH_IMAGE047
，确定通行时间后排队尾端所在路段，记为路段
Figure 449663DEST_PATH_IMAGE050
，根据排队向上游蔓延的平均速度
Figure 633520DEST_PATH_IMAGE044
和排队尾段所在路段
Figure 3321DEST_PATH_IMAGE050
上的救援运输速度
Figure 221813DEST_PATH_IMAGE051
，确定应急资源从无排队的路段集合
Figure 18868DEST_PATH_IMAGE040
组成的路径的尽头运输到达排队尾端的时间
Figure 690021DEST_PATH_IMAGE052
，以及此刻的排队长度
Figure 660251DEST_PATH_IMAGE053
，其中为路段
Figure 763522DEST_PATH_IMAGE050
上的平均行驶速度，
Figure 859654DEST_PATH_IMAGE055
为路段
Figure 636504DEST_PATH_IMAGE050
上的限速值；
步骤8：通过视频监测点、路段传感检测设备，采集事故现场排队车辆向前移动的平均速度，确定应急资源从排队尾端运输到达事故现场的时间
Figure 968446DEST_PATH_IMAGE057
；
步骤9：确定备选救援路径的通行时间，。
示例：选择浙江省境内高速公路局部路网为发明的研究对象，路网结构如附图4所示。
1）当事故点D自南向北方向发生了交通事故，5min后采集事故现场交通信息发现事故现场为双向四车道，交通事故占据了自南向北方向的一条车道，造成的排队长度约为140m，事故现场排队车辆向前移动的平均速度为11km/h，事故现场上游的总交通量为2020pcu/h，事故现场理想条件下单车道通行能力为2200pcu/h。
采集事故现场救援需求信息发现需要消防设备4件、医疗设备5件、抢修设备3件。
采集周边应急资源储备信息发现周边共有6个出救点，储备的应急资源如下表1所示：表1 出救点的应急资源储备信息
出救点 O1 O2 O3 O4 O5 O6
消防设备 0 2 3 0 1 3
医疗设备 1 3 1 3 2 3
抢修设备 2 0 2 0 1 0
采集事故点和出救点之间的路网信息，包括路段长度、平均车速、气象要素，如表2所示：
表2 周边高速公路网的交通信息
路段 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14
路段长度（km） 40 6 10 12 8 5 12 10 10 11 13 12 14 8
平均速度(km/h) 100 100 100 100 100 100 100 100 40 100 100 40 40 40
能见度(m)
Figure DEST_PATH_IMAGE063
Figure 911497DEST_PATH_IMAGE063
Figure 283572DEST_PATH_IMAGE063
Figure 88717DEST_PATH_IMAGE063
Figure 204441DEST_PATH_IMAGE063
Figure 44221DEST_PATH_IMAGE063
Figure 587198DEST_PATH_IMAGE063
Figure 799053DEST_PATH_IMAGE063
Figure 758919DEST_PATH_IMAGE063
Figure 464008DEST_PATH_IMAGE063
 80 80 80
此外，由于事故点由南向北方向发生交通事故，对路段L9的通行速度造成影响；路网东侧的L12L13L14有大雾，造成能见度较低。
2）根据事故点位置和周边出救点位置以及各路段长度可知，路径L10L9的通行距离最短，为21km，因此，确定路径L10L9为初始的备选救援路径。
3）由于事故现场为双向四车道，南北方向一条车道堵塞，则事故现成交通事故下通行能力折算系数为0.35；采集到事故现场理想条件下单车道通行能力为2200pcu/h，则事故现场南北方向的实际通行能力为
Figure 306062DEST_PATH_IMAGE064
。
4）事故现场南北方向的实际通行能力为1540pcu/h，小于事故现场上游的总交通量2020pcu/h，造成事故现场排队拥堵。
5）由于初始的备选救援路径L10L9上有车辆排队，因此，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定路径L10L9的通行时间
Figure 701271DEST_PATH_IMAGE008
：首先，确定路径L10L9无排队的路段集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE065
，根据表1，通过无拥堵影响的通行时间确定方法可确定无排队的路段集合的通行时间为6.6min；其次，根据事发5min后的排队长度约为140m，可确定排队向上游蔓延的平均速度为1.68km/h，可预测通行时间6.6min后排队长度为324.8m.，小于距离事故现场最近的路段L10距事故现场的距离10km，路段L10未受排队影响；再次，确定从无排队的路段集合组成的路径的尽头到达排队尾端的时间为13.9min，以及此刻的排队长度为714m，再根据事故现场排队车辆向前移动的平均速度11km/h，可确定应急资源从排队尾端运输到达事故现场的时间为3.9min；最后，确定路径L10L9的通行时间为6.6min+13.9min+3.9min=24.4min。
6）扩大救援路径的搜索范围，在高速公路网中，搜索除路径L10L9以外，所有出救点到事故点的通行距离小于等于
Figure 729773DEST_PATH_IMAGE009
（即48.8 km）的路径作为备选救援路径，则相应的备选救援路径共有7条：L3L5L8L2 、 L1L2 、L7L8L2 、L4 L5L8L2、 L14L6L8 L2、L13 L6L8L2、L11L9。
由于事故现场造成的车辆排队在路径L11L9上，因此，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定路径L11L9的通行时间为25.8min；其余6条备选救援路径上无事故现场造成的车辆排队，因此，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定各备选救援路径的通行时间分别为20.4min，27.6min，16.8min，21.6min，24.6min，33.6min。
7）根据所有备选救援路径的通行时间，选取最小的通行时间16.8min所对应的备选救援路径L7L8L2作为救援路径，并将救援路径L7L8L2纳入救援路径集合，同时将其对应的出救点O2纳入出救点集合。
8）由于出救点集合内消防、医疗、抢修设备数量分别为2、3、0，不能满足救援需求，因此，将出救点O2从周边应急出救点信息中删除；
9）在剩余的出救点和备选救援路径中，重新搜索，得到通行时间最短救援路径L3L5L8L2，则确定出救点集合为
Figure 990990DEST_PATH_IMAGE066
，出救点集合内消防、医疗、抢修设备数量分别为2、4、2，仍不能满足救援需求，因此，将出救点O1也从周边应急出救点信息中删除；
10）在剩余的出救点和备选救援路径中，重新搜索，得到通行时间最短救援路径L10L9，则确定出救点集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，出救点集合内消防、医疗、抢修设备数量分别为3、6、3，仍不能满足救援需求，因此，将出救点O5也从周边应急出救点信息中删除；
11）在剩余的出救点和备选救援路径中，重新搜索，得到通行时间最短救援路径L14L6L8L2，则确定出救点集合为
Figure 722186DEST_PATH_IMAGE068
，出救点集合内消防、医疗、抢修设备数量分别为6、7、5，能够满足救援需求。
12）根据救援路径集合
Figure 2011101157209100002DEST_PATH_IMAGE069
中每一条救援路径的通行时间由小到大，将出救点集合
Figure 777866DEST_PATH_IMAGE068
中的出救点进行排序后为：O2、O1、O5、O3 。根据出救点的资源储备和事故点的资源需求，按出救点排序的先后顺序，以出救点最大限度满足事故点的资源需求为标准，确定每个出救点的救援路径及其提供的应急资源，如表3所示：表3 出救点的救援路径及其提供的应急资源
出救点 救援路径 通行时间 消防设备 医疗设备 抢修设备
O2 L7L8L2 16.8min 2 3 0
O1 L3L5L8L2 20.4min 0 1 2
O5 L10L9 24.4min 1 1 1
O3 L14L6L8L2 24.6min 1 0 0

Claims (5)

1.一种高速公路网的救援路径自动决策方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤1：当发现交通事故后，采集事故现场信息、周边应急出救点信息、路网信息；
步骤2：根据事故点位置和周边出救点位置，在高速公路网中，通过搜索一条从周边出救点到事故点的通行距离最短的路径作为初始的备选救援路径                                               
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE002
；
步骤3：根据事故现场占用车道位置以及被占用车道的交通流流向，确定受交通事故影响的交通流方向；采集事故现场道路条件、事故现场堵塞车道数、事故点位置，确定交通事故下通行能力折算系数
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE004
，通过高速公路网的数据库，采集交通事故现场理想条件下的通行能力
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE006
，确定交通事故现场受交通事故影响的交通流方向实际通行能力
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE008
； 
步骤4：采集事故现场上游的交通量
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE010
，根据事故现场的实际通行能力，判断事故现场是否会造成交通拥堵：如果
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE014
，则事故现场未造成交通拥堵，则转至步骤5；否则，事故现场造成交通拥堵，则转至步骤7；
步骤5：根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定初始的备选救援路径
Figure 491116DEST_PATH_IMAGE002
的通行时间
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE016
； 
步骤6：扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径
Figure 345939DEST_PATH_IMAGE002
的通行时间
Figure 63360DEST_PATH_IMAGE016
和最高时速限制标准120km/h，在高速公路网中，搜索除初始的备选救援路径
Figure 458569DEST_PATH_IMAGE002
以外，周边所有出救点到事故点的通行距离小于等于的路径作为备选救援路径，可记为
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE020
…，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，分别为每条备选救援路径确定通行时间，记为
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE024
…
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE026
，其中
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE028
表示搜索到的备选救援路径数，转入步骤9；
步骤7：判断事故现场造成的车辆排队是否在初始的备选救援路径
Figure 26603DEST_PATH_IMAGE002
上，如果不在，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定初始的备选救援路径的通行时间
Figure 53782DEST_PATH_IMAGE016
；如果在，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定初始的备选救援路径
Figure 252682DEST_PATH_IMAGE002
的通行时间
Figure 859244DEST_PATH_IMAGE016
；
步骤8：扩大救援路径的搜索范围，根据初始的备选救援路径
Figure 852608DEST_PATH_IMAGE002
的通行时间
Figure 544620DEST_PATH_IMAGE016
和最高时速限制标准120km/h，在高速公路网中，搜索除初始的备选救援路径
Figure 281632DEST_PATH_IMAGE002
以外，周边所有出救点到事故点的通行距离小于等于
Figure 742701DEST_PATH_IMAGE018
的路径作为备选救援路径，可记为
Figure 172545DEST_PATH_IMAGE020
…
Figure 351853DEST_PATH_IMAGE022
；针对
Figure 626977DEST_PATH_IMAGE020
…
Figure 208131DEST_PATH_IMAGE022
中每一条备选救援路径，判断事故现场造成的车辆排队是否在该备选救援路径上，如果不在，通过无拥堵影响的通行时间确定方法确定该备选救援路径的通行时间；如果在，通过有拥堵影响的通行时间确定方法确定该备选救援路径的通行时间；备选救援路径的通行时间可分别记为
Figure 543297DEST_PATH_IMAGE024
…
Figure 209902DEST_PATH_IMAGE026
，其中
Figure 288717DEST_PATH_IMAGE028
表示搜索到的备选救援路径数；
步骤9：根据所有备选救援路径的通行时间
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE030
…
Figure 721447DEST_PATH_IMAGE026
，选取最小的通行时间
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE032
…
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE034
所对应的备选救援路径及其对应的出救点，并分别纳入救援路径集合
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE036
和出救点集合；
步骤10：判断出救点集合
Figure 306144DEST_PATH_IMAGE038
内的应急资源储备是否能够满足救援需求，如果可以，转至步骤11；如果不可以，则将出救点集合
Figure 256782DEST_PATH_IMAGE038
内出救点信息从周边应急出救点信息中删除，转至步骤4；
步骤11：根据救援路径集合
Figure 76971DEST_PATH_IMAGE036
中每一条救援路径的通行时间由小到大，将出救点集合
Figure 367138DEST_PATH_IMAGE038
中的出救点进行排序，根据出救点的应急资源储备和事故点的资源需求，按出救点排序的先后顺序，以出救点最大限度满足事故点的资源需求为标准，确定出救点集合
Figure 309686DEST_PATH_IMAGE038
内的每个出救点的救援路径及其提供的应急资源。
2. 根据权利要求1所述的高速公路网的救援路径自动决策方法，其特征在于：步骤1中，事故现场信息主要包括：事故现场的交通信息和事故现场的救援需求信息；周边应急出救点信息包括：所有应急出救点位置、出救点储备的应急资源种类和数量；路网信息包括：路网结构和每个路段的长度、平均速度、气象情况。
3. 根据权利要求1所述的高速公路网的救援路径自动决策方法，其特征在于：根据1996年美国联邦公路局《交通控制系统手册》中不同交通事故下高速公路有效通行能力折算系数表，确定交通事故下通行能力折算系数
Figure 685304DEST_PATH_IMAGE004
。
4.根据权利要求1所述的高速公路网的救援路径自动决策方法，其特征在于：步骤5、步骤6、步骤7、步骤8中提及的无拥堵影响的通行时间确定方法，其特征在于：
步骤21：采集需要计算通行时间的路径A中第
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE040
条路段的平均行驶速度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE042
、路段长度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE044
、路段能见度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE046
，其中
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE048
路径A中所有路段的集合；
步骤22；确定路径A的通行时间为
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE050
，其中，
Figure 933618DEST_PATH_IMAGE040
表示该路径中的第
Figure 343871DEST_PATH_IMAGE040
条路段，
Figure 457321DEST_PATH_IMAGE044
表示路段长度；
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE052
表示第
Figure 320234DEST_PATH_IMAGE040
条路段上的救援运输速度，
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE054
，其中，
Figure 482225DEST_PATH_IMAGE042
表示第
Figure 481405DEST_PATH_IMAGE040
条路段的平均行驶速度
Figure 765756DEST_PATH_IMAGE042
 ；为第
Figure 115966DEST_PATH_IMAGE040
条路段上的限速值，当能见度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 81648DEST_PATH_IMAGE056
为第
Figure 197984DEST_PATH_IMAGE040
条路段上的最高限速标准；能见度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE062
；能见度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE064
，；能见度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE070
。
5. 根据权利要求1所述的高速公路网的救援路径自动决策方法，其特征在于：步骤7、步骤8中提及的有拥堵影响的通行时间确定方法，其特征在于：
步骤31：通过视频监测点、路段传感检测设备，采集事故现场排队长度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE072
、排队尾端位置以及采集时刻
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE074
；
步骤32：根据排队尾端位置，将需要计算通行时间的备选救援路径
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE076
中所有路段确定为两个集合，即将路段上有排队的路段集合确定为有排队的路段集合
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE078
，将路段上没有排队的路段集合确定为无排队路段集合
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE080
；
步骤33：对无排队的路段集合组成的路径，根据无拥堵影响的通行时间确定方法，确定无排队的路段集合
Figure 851262DEST_PATH_IMAGE080
组成的路径的通行时间；
步骤34：根据无排队的路段集合组成的路径的通行时间
Figure 659653DEST_PATH_IMAGE082
、事发时间
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE084
、采集时刻，预测通行时间
Figure 282713DEST_PATH_IMAGE082
后排队长度
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE086
，其中
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE088
为排队向上游蔓延的平均速度，
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE090
；
步骤35：根据事故现场位置和无排队的路段集合
Figure 527880DEST_PATH_IMAGE080
，确定无排队的路段集合
Figure 356159DEST_PATH_IMAGE080
中距事故现场最近的路段与事故现场之间的距离
Figure 2011101157209100001DEST_PATH_IMAGE092
，再根据预测通行时间
Figure 28580DEST_PATH_IMAGE082
后排队长度，判断无排队的路段集合
Figure 572169DEST_PATH_IMAGE080
中距事故现场最近的路段是否会被排队影响，如果
Figure DEST_PATH_IMAGE096
，将该路段从集合
Figure 683345DEST_PATH_IMAGE080
中删除，并将该路段加入有排队的路段集合，转至步骤33；否则，转至步骤36；
步骤36：根据无排队的路段集合
Figure 599665DEST_PATH_IMAGE080
中距离事故现场最近路段与事故现场之间的最短距离和根据预测通行时间
Figure 345084DEST_PATH_IMAGE082
后排队长度
Figure 210272DEST_PATH_IMAGE094
，确定当应急资源运输到无排队的路段集合
Figure 286813DEST_PATH_IMAGE080
组成的路径的尽头时，距离事故现场的排队尾端的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE098
；
步骤37：根据事故现场位置和预测通行时间后排队长度
Figure 57640DEST_PATH_IMAGE094
，确定通行时间
Figure 980596DEST_PATH_IMAGE082
后排队尾端所在路段，记为路段
Figure DEST_PATH_IMAGE100
，根据排队向上游蔓延的平均速度
Figure 228038DEST_PATH_IMAGE088
和排队尾段所在路段
Figure 298762DEST_PATH_IMAGE100
上的救援运输速度，确定应急资源从无排队的路段集合
Figure 281063DEST_PATH_IMAGE080
组成的路径的尽头运输到达排队尾端的时间
Figure DEST_PATH_IMAGE104
，以及此刻的排队长度，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE108
为路段
Figure 933892DEST_PATH_IMAGE100
上的平均行驶速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE110
为路段
Figure 352235DEST_PATH_IMAGE100
上的限速值；
步骤38：通过视频监测点、路段传感检测设备，采集事故现场排队车辆向前移动的平均速度
Figure DEST_PATH_IMAGE112
，确定应急资源从排队尾端运输到达事故现场的时间
Figure DEST_PATH_IMAGE114
；
步骤39：确定备选救援路径
Figure 582359DEST_PATH_IMAGE076
的通行时间
Figure DEST_PATH_IMAGE116
，
Figure DEST_PATH_IMAGE118
，
Figure 314823DEST_PATH_IMAGE082
代表无排队的路段集合
Figure 9110DEST_PATH_IMAGE080
组成的路径的通行时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE120
代表应急资源从无排队的路段集合
Figure 595424DEST_PATH_IMAGE080
组成的路径的尽头运输到达排队尾端的时间, 
Figure DEST_PATH_IMAGE122
代表应急资源从排队尾端运输到达事故现场的时间 。
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