CN102521987A

CN102521987A - 一种基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法

Info

Publication number: CN102521987A
Application number: CN2011103940956A
Authority: CN
Inventors: 刘攀; 张序; 王炜; 黄佳; 徐铖铖; 黄飞; 俞灏
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明为一种基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法，首先实地采集该系统装置上下游不同断面的车速数据，通过统计分析、模型拟合得出装置对上下游车速影响的曲线模型，即控速效果模型，并基于该曲线得出在装置上游车速降低到限速值的大致位置和装置下游车速回复到限速值的大致位置，从而可对超速易发的危险地点附近该系统装置的具体设置位置提供建议，本发明为自动化固定测速系统装置的具体设置提供了一种明确而合理的方法。

Description

一种基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法

技术领域

本发明用于道路交通安全执法技术领域，通过实测数据研究自动化固定测速系统装置的控速效果模型，并基于控速效果模型提出自动化固定测速系统装置的具体设置方法，有利于交警更方便的在道路上进行速度执法技术的应用，以得到更好的执法效果。

背景技术

超速是导致公路交通事故的重要因素之一，2006-2009年，全国公路总事故数为1209545起，其中超速事故为121029起，约占总事故数的10％；总死亡人数为312347，其中由于超速而导致的死亡人数为43394，占总死亡事故的13.9％。传统的速度执法措施对解决公路超速问题起到了一定的改善作用，但是这些速度执法措施通常需要大量警力现场执法，对于某些警力资源缺乏的公路来讲，这些执法措施难以实施。

而近些年，自动化超速执法设备设施，尤其是自动化固定测速系统装置广泛应用。自动化固定测速系统装置通常采用超速抓拍系统对超速车辆进行监测，抓拍系统主要由监控端和接收端组成，监控端又包括测速雷达和道路监控专用摄像机，接收端包括超速管理中心服务器。超过限速规定(通常为超过限速值10％或20％)的车辆，将被拍摄并记录下来，存入系统供超速违法取证使用，处罚单将随后一段时间寄达车主。该系统装置不仅为超速违法行为取证提供有力的依据，而且相对传统的速度执法措施节省了大量的警力，便于广泛应用，对公路超速现象起到更大的威慑作用。自动化固定测速执法措施对超速行为起到了抑制作用，对于我国超速管控具有重大的意义。但是目前国内缺乏关于该系统装置使用效果的详细研究，更缺乏该系统装置的具体设置方法。

发明内容

本发明要解决的问题是：提出研究自动化固定测速系统装置控速效果的方法，并基于控速效果模型提出一种该系统装置的具体设置方法，具体技术方案如下：

一种基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，步骤包括：1)先通过实测数据构建自动化固定测速系统装置的控速效果模型；2)再基于控速效果模型提出自动化固定测速系统装置的具体设置方法；

所述步骤1)包括步骤：

101)实地数据采集：

选取已经安装有自动化固定测速系统装置的路段开展现场数据采集，在自动化固定测速系统装置上游及下游不同断面处设置车速采集点，在每一断面处采集车速数据；

102)基于实测数据，建立自动化固定测速系统装置控速效果模型：

首先对步骤101)得到的车速数据进行统计分析，计算各采集点通过车辆的平均车速，初步构建出随着车辆与装置距离的不同车速的变化趋势；

接着进一步对各采集点处的散点车速进行高斯曲线拟合，得出采集点车速距离曲线模型，模型函数为：

f(x)＝∑a_i*exp(-((x-b_i)/c_i)^2)

其中a_i、b_i、c_i-待标定参数；

exp()-以常数e为底的指数函数，常数e的值约为2.718282；

x-自动化固定测速系统装置上下游与装置不同距离的位置，单位m；

f(x)-自动化固定测速系统装置上下游不同位置处的车速，单位km/h；

所述步骤2)包括：基于控速效果模型提出自动化固定测速系统装置的具体设置位置：

基于自动化固定测速系统装置附近车速距离曲线模型，判断得到自动化固定测速系统装置对上下游车速的影响区域范围，在该范围内车速降低到规定限速值的大致位置x₁，以及车速回复到规定限速值的位置x₂，从而在超速易发的危险地点附近自动化固定测速系统装置设置的具体位置为危险点上游x₂m到下游x₁m之间。

所述步骤102)中，接着进一步利用matlab软件对各采集点处的散点车速进行高斯曲线拟合，得出采集点车速距离曲线模型f(x)，f(x)中的a_i、b_i、c_i是在matlab高斯拟合中自动生成。

所述步骤101)中，自动化固定测速系统装置上游及下游不同断面处设置车速采集点的位置包括：上下游50m、100m、150m、200m、250m、300m、350m、400m。

所述步骤101)中，在每一断面处采集车速数据的方法是，使用手持雷达枪在路边隐蔽处检测每一断面处通过车辆的速度。

所述步骤101)中，数据采集过程中应满足条件：数据采集所在路段路面条件良好，且具有良好的视野条件；数据采集工作应在晴朗天气状况下进行；所选择的数据采集点附近没有特殊的道路特征；所选择的数据采集点附近没有其他种类的减速设施或者其他种类的速度执法措施；采集人员应尽量隐藏在路边绿化带或植丛内；测量车速过程中，采集人员手持雷达枪对准车辆的角度应保持一致。

所述步骤102)中，为了进一步检验该控速效果是否归因于自动化固定测速系统装置，将该装置上游的车速数据与未安装该装置的相似路段的车速数据进行对照，通过对比进一步验证是因为自动化固定测速设施而导致其附近车辆降低速度。

附图说明

图1为自动化固定测速系统装置上下游车速数据采集示意图。

图2为自动化固定测速系统装置控速效果车速-距离曲线模型示意图。

图3为基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法流程图。

图4为自动化固定测速系统装置附近实测车速-距离曲线模型图。

图5为基于实际控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置示意图。

具体实施方式

本发明的技术方案为：对自动化固定测速系统装置上下游实测数据进行统计分析、拟合，得出该装置附近车速的变化规律曲线模型，基于该曲线模型分析在装置上游车速降低到限速值的大致位置和下游车速回复到限速值的位置，由此可考虑自动化固定测速装置具体设置过程中相对于危险点的具体位置。具体方案如下：

步骤一：自动化固定测速系统装置上下游车速数据采集

需要选取已经安装有自动化固定测速系统装置的路段开展现场数据采集，在系统装置上游及下游不同断面处设置车速采集点，如上下游50m、100m、150m、200m、250m、300m、350m、400m......，并且使用手持雷达枪在路边隐蔽处测量并记录每一断面处通过车辆的速度，需要在每一断面处采集到大量的车速数据。图1为车速数据采集示意图。

为了达到研究该装置效果的目的，需尽量排除该装置以外的明显干扰驾驶员车速的因素，在此情况下进行车速数据采集。所以数据采集过程中应满足条件：数据采集所在路段路面条件应良好，且具有良好的视野条件；数据采集工作应在晴朗天气状况下进行；所选择的数据采集点附近没有特殊的道路特征，如急弯、坡度、交叉口等；所选择的数据采集点附近没有其他种类的减速设施，如减速垄、振动减速标线等，或者其他种类的速度执法措施；为了避免数据采集人员对路过驾驶员产生影响，采集人员应尽量隐藏在路边绿化带或植丛内；测量车速过程中，采集人员手持雷达枪对准车辆的角度应保持一致，以保证每个测速点测量和仪器误差保持一致。

步骤二：自动化固定测速系统装置控速效果分析

该步骤包括自动化固定测速系统装置上下游不同位置平均车速分析、初步构建随着车辆与装置距离的不同车速的变化趋势曲线、装置控速效果曲线高斯拟合，具体如下：

(1)对固定测速系统装置上下游不同数据采集点通过车辆的速度数据进行统计分析，计算各采集点通过车辆的平均车速；

(2)利用各位置处的平均车速，初步构建出随着车辆与装置距离的不同车速的变化趋势曲线；

(3)基于初步趋势曲线进一步利用matlab软件对不同位置处的散点车速进行高斯曲线拟合(本发明通过试验发现，高斯拟合的效果更逼近真实变化趋势)，从而可拟合出随着离装置不同距离车速的变化曲线，即车速-距离曲线模型。图2为利用matlab软件进行高斯拟合后的自动化固定测速系统装置控速效果曲线模型示意图，该曲线模型为：

f(x)＝∑a_i*exp(-((x-b_i)/c_i)^2)

其中a_i、b_i、c_i-待标定参数，可在matlab高斯拟合中自动生成

exp()-以常数e为底的指数函数，常数e的值约为2.718282

x-自动化固定测速系统装置上下游与装置不同距离的位置，单位m

f(x)-自动化固定测速系统装置上下游不同位置的车速，单位km/h

步骤三：基于控速效果曲线模型确定自动化固定测速系统装置的合理设置位置

基于自动化固定测速系统装置附近车速距离曲线模型，可判断出该装置对上下游车速的影响区域范围，以及在该范围内车速降低到规定限速值的大致位置x₁，车速最低的位置，和车速恢复到规定限速值的位置x₂，从而可以考虑在超速易发的危险地点附近自动化固定测速系统装置设置的具体位置为危险点上游x₂m到下游x₁m之间。图3为基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法流程图。

步骤四：自动化固定测速系统装置设置效果检验

为了进一步检验该控速效果是否归因于该装置，可将该装置上游的车速数据与未安装有该装置的路段的车速数据进行对照，通过对比进一步验证是因为自动化固定测速设施而导致其附近车辆降低速度。

下面结合附图与具体实施例对本技术方案说明如下：

首先，本发明于南京市周边地区选择安设有自动化固定测速系统装置限速60km/h的路段6处，在装置上下游1km以内每隔50m设置一个数据采集断面，对每一断面经过车辆的车速用雷达枪进行采集，并对未设有该装置的6个对照路段进行车速采集，共采集数据约6000。

接着，通过统计分析得出车速变化趋势、利用matlab软件进行高斯拟合，得出自动化固定测速系统装置的控速效果曲线模型，如图4。曲线模型函数为：

f(x)＝67.07*exp(-((x-495.1)/501.3)^2)+69.75*exp(-((x+461.1)/514)^2)

其中exp()-以常数e为底的指数函数，常数e的值约为2.718282

x-自动化固定测速系统装置上下游不同的位置，单位m

f(x)-自动化固定测速系统装置上下游不同位置处的车速，单位km/h

最后，基于该曲线模型，自动化固定测速系统装置对车速的影响范围为上游360m到下游400m以内，其中在装置上游大约120m处平均车速降低到最接近限速值60km/h，同时在下游大约160m处平均车速恢复到最接近限速值60km/h，从而建议可将该处自动化固定测速装置安设于超速易发危险地点(此实例为支路口)的上游160m到下游120m之间。图5为支路口前方自动化固定测速系统装置具体设置示意图。

此外，为了检验该设置方法的合理性，本发明于限速60km/h的公路上选择6处安装有自动化固定测速系统装置且路况和交通条件相似的路段，其中3处为装置安设于危险点上游160m到下游120m之间，其余3处为装置明显安设于危险点上游160m以外或下游120m以外。通过对各路段危险点处车速数据的大量采集(约3000个)，统计分析发现，对于将装置安设于危险点上游160m到下游120m之间的路段，危险点处平均车速在限速值60km/h以下，而对于将装置安设于危险点上游160m以外或下游120m以外的路段，其危险点处平均车速超过限速值60km/h，如表1。

由此可见该发明基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法是合理有效的。

表1基于控速效果的自动化固定测速系统装置设置方法合理性检验

Claims

1.一种基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，其特征是步骤包括：1)先通过实测数据构建自动化固定测速系统装置的控速效果模型；2)再基于控速效果模型提出自动化固定测速系统装置的具体设置方法；

所述步骤1)包括步骤：

101)实地数据采集：

f(x)＝∑a_i*exp(-((x-b_i)/c_i)^2)

其中a_i、b_i、c_i-待标定参数；

exp()-以常数e为底的指数函数，常数e的值约为2.718282；

2.根据权利要求1所述的基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，其特征是所述步骤102)中，接着进一步利用matlab软件对各采集点处的散点车速进行高斯曲线拟合，得出采集点车速距离曲线模型f(x)，f(x)中的a_i、b_i、c_i是在matlab高斯拟合中自动生成。

3.根据权利要求1所述的基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，其特征是所述步骤101)中，自动化固定测速系统装置上游及下游不同断面处设置车速采集点的位置包括：上下游50m、100m、150m、200m、250m、300m、350m、400m。

4.根据权利要求1所述的基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，其特征是所述步骤101)中，在每一断面处采集车速数据的方法是，使用手持雷达枪在路边隐蔽处检测每一断面处通过车辆的速度。

5.根据权利要求1所述的基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，其特征是所述步骤101)中，数据采集过程中应满足条件：数据采集所在路段路面条件良好，且具有良好的视野条件；数据采集工作应在晴朗天气状况下进行；所选择的数据采集点附近没有特殊的道路特征；所选择的数据采集点附近没有其他种类的减速设施或者其他种类的速度执法措施；采集人员应尽量隐藏在路边绿化带或植丛内；测量车速过程中，采集人员手持雷达枪对准车辆的角度应保持一致。

6.根据权利要求1所述的基于控速效果的自动化固定测速系统装置具体设置方法，其特征是所述步骤102)中，为了进一步检验该控速效果是否归因于自动化固定测速系统装置，将该装置上游的车速数据与未安装该装置的相似路段的车速数据进行对照，通过对比进一步验证是因为自动化固定测速设施而导致其附近车辆降低速度。