CN106571037A - 一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，该方法包括以下步骤：1)根据高速公路网中各卡口检测设备实时上传的监测数据，提取车辆数据和路段数据；2)根据监测数据采用车牌匹配算法获取多辆车辆经过两个相邻卡口间路段区间的行程时间及对应的行程车速；3)对异常的行程车速数据进行过滤并计算该路段区间的平均行程车速；4)将路段区间平均行程车速与高速公路各级服务水平对应的速度阈值进行比较，得到该路段区间的实时路况；5)通过各入口收费站前的可变情报板发布实时路况及相关诱导信息与现有技术相比，本发明具有路况获取及时准确、适用于大范围、跨区域路网等优点。

Description

一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法

技术领域

本发明涉及高速公路管理与智能交通技术领域，尤其是涉及一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法。

背景技术

高速公路作为城际间快速交通走廊，对国民经济的发展有着重要的意义。然而，随着近年来我国汽车保有量的不断增长，高速公路拥堵现象时有发生；频发的交通事故和自然灾害也极大地影响了高速公路的运行效率。对高速公路管理部门而言，及时准确地获取高速公路路况是实施交通组织和管理的前提；对道路使用者而言，通过传播媒介获取的路况信息能够辅助其进行路径选择，提高出行效率，因此，现需要一种对高速公路实时路况进行实时获取和发布的方法。

在传统的城市道路路况监测系统中，主要的检测设备包括视频摄像机、地磁线圈以及GPS浮动车等，存在着视频监控设备的视野范围有限、地点线圈装置的道路覆盖范围较小、GPS浮动车的数量不足等问题，以上三种方法均不适合直接应用于大范围的高速公路网实时路况监测之中。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种路况获取及时准确、适用于大范围、跨区域路网的基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，用以获取高速公路实时路况并通过可变情报板发布实时路况及相关诱导信息，该方法包括以下步骤：

1)根据高速公路网中各卡口检测设备实时上传的监测数据，提取车辆数据和路段数据，所述的车辆数据包括车辆的检测卡口编号、车牌、车型和时间戳，所述的路段数据包括任意两个相邻卡口所在路段区间及路段长度；

2)根据监测数据采用车牌匹配算法获取多辆车辆经过两个相邻卡口间路段区间的行程时间及对应的行程车速；

3)对异常的行程车速数据进行过滤并计算该路段区间的平均行程车速；

4)将路段区间平均行程车速与高速公路各级服务水平对应的速度阈值进行比较，得到该路段区间的实时路况；

5)通过各入口收费站前的可变情报板发布实时路况及相关诱导信息。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

21)将各卡口检测设备实时上传的监测数据记录在过车历史记录表中；

22)判断当前检测周期两个相邻卡口检测设备测到的车辆车牌信息是否与前一检测周期检测到的车辆车牌信息匹配，若是，则进行步骤23)，若否，则进行步骤24)；

23)获取车辆经过两个相邻卡口间路段区间的行程时间及对应的行程车速，并在过车历史记录表中将当前检测周期该车辆的监测数据进行替代更新；

24)判定该车是在当前检测周期驶入路网的，并将该车的监测数据记录在过车历史记录表中。

所述的步骤23)中，行程车速的计算式为：

v_i＝l/t_i

其中，l为两个相邻卡口间路段区间的长度，v_i为第i辆车辆的行程车速，t_i为行程时间，且由车辆经过两个相邻卡口的时间戳数据相减计算。

所述的步骤3)中，通过设置有效车速区间[v_k,min,v_k,max]进行数据过滤，其中，v_k,min为车辆在路段区间k的设定最小行程车速，v_k,max为车辆在路段区间k的设定最大行程车速。

所述的步骤3)中，平均行程车速的计算式为：

其中，n为样本总量，v_i为第i辆车辆的行程车速，f_i为第i辆车辆的车型修正系数。

所述的步骤4)中，路段区间的实时路况包括畅通、较畅通、较拥挤、拥挤和拥堵状态，并将高速公路各级服务水平对应的下限速度作为判定阈值，若平均行程车速位于两个判定阈值之间，则获取对应的实时路况。

所述的步骤5)中，

当实时路况为畅通或较畅通状态时，可变情报板不发布信息或仅发布宣传类型信息；

当实时路况为较拥挤或拥挤时，可变情报板仅发布路况信息；

当实时路况为拥堵时，可变情报板发布路况信息，同时建议车辆选择其他路径绕行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明符合我国当前高速公路交通管理的发展需求，针对传统城市道路路况判别方法无法适用于大范围、跨区域高速公路网的问题，在卡口检测技术的基础上提出一种高速公路网路况获取和发布的方法，充分利用路网中已有的视频卡口和可变情报板，及时准确地判别出路段的拥堵状况并通过可变情报板进行路况发布和信息诱导，有效地提高路网运行效率。因此，本发明在我国高速公路管理与控制领域具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例的路网有向图及卡口、可变情报板布设示意图。

图2为本发明实施例的方法流程图。

图3为本发明实施例的单车行程车速估算算法流程图。

图4为本发明实施例中各路段的平均行程车速时变图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所要求所限定的范围。

如图1所示，实施例中高速公路网为长春至深圳高速公路桩号1067km+600m至桩号1599KM+900m段(往天津方向)，共包括两个匝道收费站、一座互通立交桥，长31公里，视频卡口选用IS-3016VR型600万像素超高清卡口，车牌识别率≥95％，视场宽度≥12m，能完全覆盖3个标准车道，卡口主要布设在路网各分流节点之前，合流节点之后以及各收费站入口处；可变情报板选用全点阵、三基色型情报板，主要布设在收费站入口及互通立交桥等枢纽节点处，路网有向图及卡口、可变情报板布设位置如图所示。

主要对附图1中由南向北方向的三条路段：路段1(1607km+623m～1596km+997m)、路段2(1596km+997m～1585km+385m)及路段3(1579km+900m～1567km+800m)进行实时路况获取和发布。

设定检测周期T1为5分钟，即每5分钟从系统数据库中读取一次卡口检测数据。系统的运行主要包括四部分：数据读取及预处理、路段平均车速计算、路段实时路况判定以及可变情报板信息发布。方法流程图如图2所示，具体实现步骤如下：

第一步：加载路段信息表和卡口设备信息表，包括路段的长度、位置和起始节点编号等信息以及卡口设备的编号、位置等信息，可通过卡口设备位置信息定位卡口所在路段。

第二步：系统开始计时运行，根据关键字段从数据库中读取检测周期内(5分钟内)的卡口检测数据，主要包括卡口设备编号及车辆的车牌号、车型、时间戳等信息。通过算法对数据进行预处理，删除存在缺失、重复等异常现象的数据。

第三步：逐条遍历各卡口设备在检测周期内采集到的数据记录，通过车牌匹配算法得到每条记录的单车行程车速样本，车牌匹配算法如图3所示。

第四步根据有效车速区间对各单车行程车速样本进行过滤，实施例中的有效车速区间为[40,130](km/h)，并根据公式：(为路段平均行程速度，f_i为车型修正系数，v_i为第i辆车的行程车速，n为样本总量)计算路段平均行程车速。

第五步：将路段平均行程车速与《道路通行能力手册》中各类服务水平对应的速度阈值进行对比，判定当前路段的路况(分为五级：畅通、较畅通、较拥挤、拥挤、拥堵)，实施例中设定各类路况对应速度区间如下：

第六步：平均行程车速大于110km/h时，路况判定为畅通；介于90km/h和110km/h时，路况判定为较畅通；介于82km/h和90km/h时，路况判定为较拥挤；介于72km/h和82km/h时，路况判定为拥挤；小于72km/h时，路况判定为拥堵。

第七步：管理中心通过传输网络将路段实时路况下发至各路段管理处，各路段管理处控制收费站入口处的可变情报板发布对应路段的路况及相关诱导信息：(1)当路况为畅通或较畅通状态时，可变情报板不发布信息(或仅发布宣传类型信息)；(2)当路况为较拥挤或拥挤时，可变情报板仅发布路况信息；(3)当路况为拥堵时，可变情报板发布路况信息，同时建议车辆选择其他路径绕行。

第八步：计算从第二步至第八步系统处理所耗费的时间并记为T2，计算剩余的时间T3(T3＝T1-T2)，在T3时长后进入下一检测周期。

第九步：进入下一检测周期，从第二步开始重新循环执行。

如图4所示，选取高速公路高峰时段对各路段路况进行分析，在第14个检测时段至第19个检测时段的时间内，路段区间2出现了明显的行程车速下降的现象，车速低于75km/h，道路交通状态判定为拥堵，此时收费站B通过可变情报板发布相关路况和诱导信息，指引驾驶员绕道行驶以防止拥堵状况的进一步加剧，同时为高速公路管理部门及时采取控制措施提供了参考依据。

Claims (7)

1.一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，用以获取高速公路实时路况并通过可变情报板发布实时路况及相关诱导信息，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)根据高速公路网中各卡口检测设备实时上传的监测数据，提取车辆数据和路段数据，所述的车辆数据包括车辆的检测卡口编号、车牌、车型和时间戳，所述的路段数据包括任意两个相邻卡口所在路段区间及路段长度；

2)根据监测数据采用车牌匹配算法获取多辆车辆经过两个相邻卡口间路段区间的行程时间及对应的行程车速；

3)对异常的行程车速数据进行过滤并计算该路段区间的平均行程车速；

4)将路段区间平均行程车速与高速公路各级服务水平对应的速度阈值进行比较，得到该路段区间的实时路况；

5)通过各入口收费站前的可变情报板发布实时路况及相关诱导信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：

21)将各卡口检测设备实时上传的监测数据记录在过车历史记录表中；

22)判断当前检测周期两个相邻卡口检测设备测到的车辆车牌信息是否与前一检测周期检测到的车辆车牌信息匹配，若是，则进行步骤23)，若否，则进行步骤24)；

23)获取车辆经过两个相邻卡口间路段区间的行程时间及对应的行程车速，并在过车历史记录表中将当前检测周期该车辆的监测数据进行替代更新；

24)判定该车是在当前检测周期驶入路网的，并将该车的监测数据记录在过车历史记录表中。

3.根据权利要求2所述的一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，其特征在于，所述的步骤23)中，行程车速的计算式为：

v_i＝l/t_i

其中，l为两个相邻卡口间路段区间的长度，v_i为第i辆车辆的行程车速，t_i为行程时间，且由车辆经过两个相邻卡口的时间戳数据相减计算。

4.根据权利要求1所述的一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，其特征在于，所述的步骤3)中，通过设置有效车速区间[v_k,min,v_k,max]进行数据过滤，其中，v_k,min为车辆在路段区间k的设定最小行程车速，v_k,max为车辆在路段区间k的设定最大行程车速。

5.根据权利要求1所述的一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，其特征在于，所述的步骤3)中，平均行程车速的计算式为：

$\stackrel{\‾}{v}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{f}_i{v}_i$

其中，n为样本总量，v_i为第i辆车辆的行程车速，f_i为第i辆车辆的车型修正系数。

6.根据权利要求1所述的一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，其特征在于，所述的步骤4)中，路段区间的实时路况包括畅通、较畅通、较拥挤、拥挤和拥堵状态，并将高速公路各级服务水平对应的下限速度作为判定阈值，若平均行程车速位于两个判定阈值之间，则获取对应的实时路况。

7.根据权利要求6所述的一种基于卡口检测技术的高速公路实时路况监测方法，其特征在于，所述的步骤5)中，

当实时路况为畅通或较畅通状态时，可变情报板不发布信息或仅发布宣传类型信息；

当实时路况为较拥挤或拥挤时，可变情报板仅发布路况信息；

当实时路况为拥堵时，可变情报板发布路况信息，同时建议车辆选择其他路径绕行。