CN104882011B - 一种车辆快速接警出警系统及方法 - Google Patents

一种车辆快速接警出警系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆快速接警出警系统及方法，该系统包括中心处理平台、GIS子系统、卡口子系统、GPS定位子系统和信号控制子系统。其中中心处理平台为整个系统的核心，包括警情定位单元、行程计算单元、车辆调度单元和信号控制单元。本发明充分利用现有系统和设备采集的数据，通过对实时过车数据进行计算，获取最佳接警车辆和最佳接警路线，并能根据车辆行进情况自动进行定灯控制，从而能够以最快速度到达警情发生地点进行处置。

Description

一种车辆快速接警出警系统及方法
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，具体地说，涉及一种车辆快速接警出警系统及方法。
背景技术
在发生重大交通事故或其他重大警情时，通常需要交警快速到达现场进行取证和处理，同时还可能需要救护车、拖车等进行救助和清理现场，目前交警警车、救护车、拖车等车辆(以下统称为“特种车”)，这些车辆均需要尽快完成任务，因此需要保持沿途道路通畅。当前保持特种车沿途道路通畅的方法比较简单，一是安排路面交警在路口维护秩序，二是提前对路口信号灯进行定等常绿操作。
调派均为调度人员根据路程进行估算，调派路程最短的车辆前往现场；接警车辆到达现场的路线依赖于车辆导航系统或者司机的个人经验；且基本没有信号控制系统进行协调，接警车辆通过路口时闯红灯现象屡屡发生，影响其它车辆的正常通行，产生交通事故隐患；由于同方向车辆得不到及时疏通，容易造成车辆在路口堵塞，也妨碍了接警车辆的通行；同时，接警车辆闯红灯行为，会引起民众对特权车辆的反感。
针对以上问题，需要成立一个统一的指挥平台，对接警车辆进行科学调度，对行车路线进行科学规划，对路口信号进行统一控制，这样既能使接警车辆在第一时间赶到现场，又能避免接警车辆闯红灯行为。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种车辆快速接警出警系统及方法。其技术方案如下：
首先，在不脱离现实的情况下，假定四个前提条件：
假设一：
假定出警车辆的行车速度与某路段交通状况及该车辆平均速度(即普通车辆的行车速度)之间的关系如下：
1)道路畅通：此时出警车辆按照固定速度C行驶；
2)道路繁忙：此时出警车辆行车速度与车辆平均速度的比值接近一个常数k1；
3)道路拥堵：此时出警车辆行车速度与车辆平均速度的比值接近一个常数k2。
其中速度C根据警情情况确定的最大车速，k1、k2可通过试验确定。
假设二：
一般车辆在警车前方行使时,若该车阻挡了警车前进,会主动变道避让；但若停在路口等红灯,则不会避让。
假设三：
在一个绿灯周期内，路口的排队车辆能够全部通过，不会留下车辆等待下一个绿灯。
假设四：
车辆在路口排队等候时，车辆之间的间距为规定值D。
一辆车辆快速接警出警系统，包括中心处理平台、GIS子系统、卡口子系统、GPS定位子系统和信号控制子系统。其中中心处理平台为整个系统的核心，包括警情定位单元、行程计算单元、车辆调度单元和信号控制单元。警情定位单元对通过从对报警人的报警电话以及报警人告知的地点对警情进行定位；行程计算单元采集所辖车辆当前位置，结合GIS子系统和警情地点，确定出警车辆和出警路线，并实时计算到达警情地点的时间；车辆调度单元负责指挥接警车辆按计算好的路线行驶到警情发生地点；信号控制单元按照特定算法，根据车辆实时位置信息对沿途路口的信号灯进行控制，减少或避免车辆在路口等待。
一种车辆快速接警出警方法，包括以下步骤：
1)判断出辖区内到达警情地点最快的待命车辆，将该车定为接警车辆；
2)指挥中心通过手机、警务通、对讲机等方式，下达出警指令，并将警情地点和警情主要内容通知给接警车辆，同时下方详细行车路线；
3)将车辆状态由待命状态改为出警状态；
4)卡口子系统通过实时OD行车时间获取算法，可计算任意两点间的车辆平均行车速度(即普通车辆的行车速度)或者平均行车时间(即普通车辆的行车时间)
5)由于从卡口子系统获取的行车时间是普通车辆的行车时间，而接警车辆的行车时间会比普通车辆的行车时间短，因此，不能从卡口子系统直接获取警车辆到达警情地点的时间，而是通过特定方法实时测算警车辆到达警情地点的时间；
6)根据实际情况需要，将预测的警车辆到达警情地点的时间及时通报给报警人和警车上出警人员，以便各方做好准备；
7)当进入某一路段时，根据预测的警车辆到达警情地点的时间，及时调控下一路口的信号，以保证警车在路口等待的时间为0(即不需要在路口进行等待)，同时尽量避免定灯时间太长而影响交通。
8)通过GPS定位子系统采集警车的位置信息，当发现警车通过路口时，取消对路口的控制，恢复原来的信号控制方案。
进一步地，所述判断辖区内到达警情地点最快的待命车辆，其方法是
1)获取警情地点的位置；
2)获取辖区内所有待命警车的位置；
3)计算各警车和警情地点的直线距离；
4)初步筛选出距离最近的n(n>＝2)辆车进一步比较；
5)从卡口子系统获取这n辆警车所处位置到达警情地点的平均行车时间，时间最短的车辆就是到达警情地点最快的待命车辆。
进一步地，所述实时测算出警车辆到达警情地点的时间，其方法是：
1)根据车辆行车路线，对沿途经过的路口从“1”开始递增编号，一次成为路口1、路口2、…、路口i；
2)由警车当前位置、途径的各个路口、警情地点将行车路线依次划分成i+1个路段；
3)获取警车在每个路段的行车时间；
4)求出各路段的行车时间之和，即为警车辆到达警情地点的时间。
进一步地，获取警车在某个路段的行车时间，其方法是：
1)从卡口系统中获取该路段普通车辆的行车时间savg、行车速度Vavg和交通状况；
2)若该路段的交通状况为畅通，则通过GIS子系统计算该路段的长度L，s＝L/C即为警车在该路段的行车时间；
3)若该路段的交通状况为繁忙，则警车在该路段的行车时间s＝savg/k1；
4)若该路段的交通状况为拥堵，则警车在该路段的行车时间s＝savg/k2。
进一步地，所述在车辆进入某一路段后，立即自动实施对下一路口的信号控制，每个路口的信号控制步骤如下：
1)计算警车在该路段的行车速度v＝k1*Vavg，与下一路口的距离d，到达下一路口的时间s＝d/v；
2)若s小于某一数值n时(一般n值取5秒以上)，由于警车到达路口的时间太短，为保证警车不在路口等待，则立即将下一路口定为绿灯；
3)若s大于某一数值m时(一般m值大于一个信号周期)，此时进行定灯操作会因定灯时间太长而影响交通，故等待m/2秒后，重新从步骤1)开始进行计算、判定和信号控制；
4)若n<s<m，则从信号控制子系统获取下一路口的信号控制方案，并对s秒后警车到达路口时可能出现的情况进行测算并进行相应的信号调控：
a)若路口信号为绿灯且路口没有排队情况，则不进行调控；
b)若路口信号为绿灯但路口车辆排队长度为L，则将警车到达路口前的最后一个绿灯提前L/Vavg秒开启绿灯，假设根据信号控制方案，在s秒内最后一个绿灯开启时间为T秒后，则将绿灯提前到T-L/Vavg秒开启；
c)若路口信号为红灯但路口没有排队情况，则在警车到达路口时开启绿灯，即s秒后开去绿灯；
d)若路口信号为红灯且路口车辆排队长度为L，则在警车到达路口前的L/Vavg秒开启绿灯，即s-L/Vavg秒后开去绿灯；
进一步地，判断路口车辆排队长度的方法，其步骤是：
1)当该路段卡口在较长时间T0(常数)内未检测到车辆通过时，判定该路段车辆数为零；
2)在入口处检测到该车道有一辆车驶入，则通过卡口子系统记录该车车牌，通过该车道检测线圈记录和计算该车的长度和进入时间，其位置根据进入的时间长度和车道平均速度判定。例如：假定某车进入车道的时间为T1，则在时间点T1+t距离入口Vavg*t米，距离出口L-Vavg*t米；
3)考虑信号灯影响及车辆车速差异，不可能所有车辆在进入路口L/Vavg秒后就驶出该路段，因此，当车辆进入路口L/Vavg秒后卡口未检测到该车驶出车道，则当路口红灯时判定该车在路口排队，路口绿灯时判定该车即将到达路口；
4)根据假定三，在一个完整的绿灯周期过后，该路口的排队长度为零；
5)从信号控制方案中红灯亮(记为T2)开始，到红灯结束，绿灯亮起(记为T3)这段时间内，根据步骤1)-3)判定T2+t(t<＝T3-T2)内到达路口又未驶出路口的车辆均在路口排队，这些车辆的长度(可通过线圈检测子系统在车辆进入路口时获取)之和加上车辆的间距(D)为车辆的排队长度；绿灯亮起(T3)到绿灯结束，红灯再次亮起(记为T4)这段时间内，判定T3+t时，车辆的排队长度为T3时刻的排队长度-t*Vavg(若该值为负数，则将该值置0)。T4时刻绿灯周期结束，车辆全部通过路口，路口车辆排队长度为0。通过该方法可以计算出某一信号周期内任意时刻的路口排队长度。
本发明的有益效果为：
本发明充分利用现有系统和设备采集的数据，通过对实时过车数据进行计算，获取最佳接警车辆和最佳接警路线，并能根据车辆行进情况自动进行定灯控制，从而能够以最快速度到达警情发生地点进行处置。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的系统总体流程；
图3为本发明的信号控制流程；
图4为本发明的一种预案制定和实施的实例图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
1、见图4，为便于叙述，假定已知条件如下：
1.1相邻路口之间的距离均为3000米；
1.2目前道路均为畅通，各路段车辆平均行车速度为均40千米/小时，出警车辆的行车速度为50千米/小时；
1.3设定m值为30秒，n值为5秒。
2、根据警情定位和GPS定位，确定警情发生位置和待命状态的车辆位置。各车与警情地点的直线分别为车辆甲9500米、车辆乙4300米、车辆丙9600米、车辆丁6700米。与警情地点最近的三辆车为车辆甲、乙、丁。
3、从卡口系统获取最近的三辆车(车辆甲、乙、丁)到警情发生地的最短时间行车路线(如图虚线所示)、车程和平均行车时间，见下表1：
表1
序号 车辆 到警情发生地的路程 平均行程时间
1 车辆甲 12000米 18分钟
2 车辆乙 6100米 9.15分钟
3 车辆丁 9000米 13.5分钟
通过比对,确定车辆乙为出警车辆，行车路线A->路口1->路口2->B，车程为6100米。(将该车置位出警状态，将警情内容、警情发生位置及详细行车路线下发到车辆乙)
4、计算此时车辆乙到达警情地点的时间：
A->路口1的路程为1600米,车辆乙在该路段的车速为50千米/小时行车时间为1600米/(50千米/小时)＝1.92分钟；
路口1->路口2的路程为3000米,车辆乙在该路段的车速为50千米/小时行车时间为3000米/(50千米/小时)＝3.6分钟；
路口2->B的路程为1500米,车辆乙在该路段的车速为50千米/小时行车时间为1500米/(50千米/小时)＝1.8分钟；
故此时车辆乙到达警情地点的时间为1.92分钟+3.6分钟+1.8分钟＝7.32分钟类似地，可以实时地求出其他时间点车辆乙到达警情地点的大致时间。
5、定灯控制过程：
5.1车辆乙出发时计算到达下一个路口(路口1)的时间1600米/(50千米/小时)＝1.92分钟＝115秒>30秒，故暂不定灯，等待Max((115-30)/2,5)＝43秒后再重新计算车辆乙到达路口1的时间，如此反复直到计算出的时间小于30秒时，对路口1进行定灯。
5.2车辆乙出发115秒后，GPS系统或者卡口系统检测到车辆乙通过路口1，故取消路口1定灯；此时车辆乙的下一个路口为路口2，为此计算车辆乙到达路口2的时间3000米/(50千米/小时)＝3.6分钟＝216秒>30秒，故暂不定灯，等待15秒后再重新计算车辆乙到达路口1的时间，如此反复直到计算出的时间小于30秒时，对路口2进行定灯。
5.3车辆乙出发331秒后，GPS系统或者卡口系统检测到车辆乙通过路口2，故取消路口2定灯；此时车辆乙与警情地点之间没有路口，故退出定灯控制。
5.4车辆乙出发439秒后，车辆乙报告到达警情发生地点，将车辆B的状态改为处警状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种车辆快速接警出警方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)判断出辖区内到达警情地点最快的待命车辆，将该车定为接警车辆；
2)指挥中心通过手机、警务通和对讲机方式，下达出警指令，并将警情地点和警情主要内容通知给接警车辆，同时下发详细行车路线；
3)将车辆状态由待命状态改为出警状态；
4)卡口子系统通过实时OD行车时间获取算法，计算任意两点间的车辆平均行车速度即普通车辆的行车速度，或者平均行车时间即普通车辆的行车时间；
5)由于从卡口子系统获取的行车时间是普通车辆的行车时间，而接警车辆的行车时间会比普通车辆的行车时间短，实时测算出警车辆到达警情地点的时间，其方法是：
5.1)根据车辆行车路线，对沿途经过的路口从“1”开始递增编号，依次成为路口1、路口2、…、路口i；
5.2)由警车当前位置、途径的各个路口、警情地点将行车路线依次划分成i+1个路段；
5.3)获取警车在每个路段的行车时间；
5.4)求出各路段的行车时间之和，即为警车辆到达警情地点的时间；
获取警车在某个路段的行车时间，其方法是：
5.3.1)从卡口系统中获取该路段普通车辆的行车时间savg、行车速度Vavg和交通状况；
5.3.2)若该路段的交通状况为畅通，则通过GIS子系统计算该路段的长度L，s＝L/C即为警车在该路段的行车时间；
5.3.3)若该路段的交通状况为繁忙，则警车在该路段的行车时间s＝savg/k1；
5.3.4)若该路段的交通状况为拥堵，则警车在该路段的行车时间s＝savg/k2；
6)根据实际情况需要，将预测的警车辆到达警情地点的时间及时通报给报警人和警车上出警人员，以便各方做好准备；
7)当进入某一路段时，根据预测的警车辆到达警情地点的时间，及时调控下一路口的信号，以保证警车在路口等待的时间为0即不需要在路口进行等待，同时尽量避免定灯时间太长而影响交通；
8)通过GPS定位子系统采集警车的位置信息，当发现警车通过路口时，取消对路口的控制，恢复原来的信号控制方案。
2.根据权利要求1所述的一种车辆快速接警出警方法，其特征在于，所述判断辖区内到达警情地点最快的待命车辆，其方法是：
1)获取警情地点的位置；
2)获取辖区内所有待命警车的位置；
3)计算各警车和警情地点的直线距离；
4)初步筛选出距离最近的n，n>＝2辆车进一步比较；
5)从卡口子系统获取这n辆警车所处位置到达警情地点的平均行车时间，时间最短的车辆就是到达警情地点最快的待命车辆。
3.根据权利要求1所述的一种车辆快速接警出警方法，其特征在于，在车辆进入某一路段后，立即自动实施对下一路口的信号控制，每个路口的信号控制步骤如下：
1)计算警车在该路段的行车速度v＝k1*Vavg，与下一路口的距离d，到达下一路口的时间s＝d/v；
2)若s小于某一数值n时，n值取5秒以上，由于警车到达路口的时间太短，为保证警车不在路口等待，则立即将下一路口定为绿灯；
3)若s大于某一数值m时，m值大于一个信号周期，此时进行定灯操作会因定灯时间太长而影响交通，故等待m/2秒后，重新从步骤1)开始进行计算、判定和信号控制；
4)若n<s<m，则从信号控制子系统获取下一路口的信号控制方案，并对s秒后警车到达路口时可能出现的情况进行测算并进行相应的信号调控：
a)若路口信号为绿灯且路口没有排队情况，则不进行调控；
b)若路口信号为绿灯但路口车辆排队长度为L，则将警车到达路口前的最后一个绿灯提前L/Vavg秒开启绿灯，假设根据信号控制方案，在s秒内最后一个绿灯开启时间为T秒后，则将绿灯提前到T-L/Vavg秒开启；
c)若路口信号为红灯但路口没有排队情况，则在警车到达路口时开启绿灯，即s秒后开启绿灯；
d)若路口信号为红灯且路口车辆排队长度为L，则在警车到达路口前的L/Vavg秒开启绿灯，即s-L/Vavg秒后开去绿灯。
4.根据权利要求1所述的一种车辆快速接警出警方法，其特征在于，判断路口车辆排队长度的方法，其步骤是：
1)当该路段卡口在较长时间T0内未检测到车辆通过时，判定该路段车辆数为零；
2)在入口处检测到某车道有一辆车驶入，则通过卡口子系统记录该车车牌，通过该车道检测线圈记录和计算该车的长度和进入时间，其位置根据进入的时间长度和车道平均速度判定，设定某车进入车道的时间为T1，则在时间点T1+t距离入口Vavg*t米，距离出口L-Vavg*t米；
3)考虑信号灯影响及车辆车速差异，不可能所有车辆在进入路口L/Vavg秒后就驶出该路段，因此，当车辆进入路口L/Vavg秒后卡口未检测到该车驶出车道，则当路口红灯时判定该车在路口排队，路口绿灯时判定该车即将到达路口；
4)在一个完整的绿灯周期过后，该路口的排队长度为零；
5)从信号控制方案中红灯亮，记为T2，开始，到红灯结束，绿灯亮起，记为T3，这段时间内，根据步骤1)-3)判定T2+t，t<＝T3-T2，内到达路口又未驶出路口的车辆均在路口排队，这些车辆的长度通过线圈检测子系统在车辆进入路口时获取，这些车辆的长度之和加上车辆的间距(D)为车辆的排队长度；绿灯亮起T3到绿灯结束，红灯再次亮起，记为T4，这段时间内，判定T3+t时，车辆的排队长度为T3时刻的排队长度-t*Vavg，若该值为负数，则将该值置0；T4时刻绿灯周期结束，车辆全部通过路口，路口车辆排队长度为0；通过该方法计算出某一信号周期内任意时刻的路口排队长度。
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