CN113823086A - 一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，包括如下步骤：建立突发事件实时监测的区域路口协同管控系统，以两相邻路口间路段作为监测管控对象，建立突发事件实时监测的区域路口协同管控机制，突发事件等级判断逻辑判断；突发事件管控确定交通突发事件的应急疏导路径；判断路段交通拥堵事件类型；根据交通拥堵等级、突发事件类型引导绕行车辆合理调整通行线路；建立交通突发事件管控预案库。本发明建立一套交通突发事件高精度监测识别‑交通突发事件多维度预警引导管控‑交通突发事件管控方案应用效果智能化评估闭环处理方法，能够进一步避免区域突发交通瘫痪的发生，把交通突发事件在路网区域范围内的影响尽量降到最低。

Description

一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法

技术领域：

本发明涉及交通管理与控制领域，特别涉及一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法。

背景技术：

随着我国城市化进程加快，汽车保有量急剧上升，交通需求迅速扩大，城市交通供求矛盾日益突出，区域性交通拥堵现象时有发生。其中有很大一部分是由于交通事故、道路积水、异常停车等交通突发事件所导致的突发性交通拥堵。对于路网突发性拥堵，目前常通过人工视频巡检、交警路上巡逻及居民报警等手段发现，并由交警现场指挥疏解滞留车辆。这种被动式交通突发事件监测、处置方法效率低下，事件如果未能及时处理，很可能会导致路网更大范围内的交通拥堵发生。此外，这种依靠人工识别和处理突发事件的方法在识别精度、管控维度和效果评估方面的水平均较低。

现有已提出的改进技术方法中对交通突发事件的监测识别层面主要通过浮动车数据、卡口过车数据以及图像比对等技术进行，这些方法普遍问题是对数据依赖较大，并且所述突发事件主要为交通事故，未进一步考虑道路积水、异常停车等事件对交通拥堵的影响。而对突发事件的交通管控层面主要方法为通过自身算法监测到路口发生溢出事件时生成一套应急配时方案用于加速疏导溢出方向的积压车辆，同时减缓其他方向车辆驶入路口。这种方法仅仅做到路口级管控，没有从时空资源动态调整角度进一步考虑整个区域路网的交通流疏导，处置不当很可能会引起其他路段交通拥堵的发生。

现有的技术大多做到了突发事件监测阶段，少部分做到了路口级事件管控，很少有进一步做到对交通突发事件区域路网级引导及预警管控方案应用效果智能化评估校验阶段。由于交通突发事件的有效管控需要从路网区域范围内把交通突发事件影响尽量降到最低，涉及到事件实时检测、预警引导管控和效果评估等一系列闭环过程，由此现有方法亟待改进。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的在于提供一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，针对交通事故、异常停车、道路积水等影响车辆正常通行的交通突发事件，通过构建一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控系统，建立一套交通突发事件高精度监测识别-交通突发事件多维度预警引导管控-交通突发事件管控方案应用效果智能化评估闭环处理方法，能够进一步避免区域突发交通瘫痪的发生，把交通突发事件在路网区域范围内的影响尽量降到最低。

本发明的技术方案如下：

一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、建立突发事件实时监测的区域路口协同管控系统，包括安装于路口、相邻路口间路段的数据采集设备、协同管控设备；

数据采集设备包括高清卡口、高清视频设备、毫米波雷达；

协同管控设备包括信号机、可变车道、诱导屏、语音喇叭；

2)、以两相邻路口间路段作为监测管控对象：

所述的高清卡口、高清视频设备安装在靠近进入路口的位置；毫米波雷达安装在路口出口车道处；

所述的信号机安装在路口出口车道处；所述的路口采取全可变车道控制；交通诱导屏安装于进入全可变车道入口的路段位置；语音喇叭安装于路口及路段上；

3)、建立突发事件实时监测的区域路口协同管控机制：

突发事件等级判断逻辑判断：利用毫米波雷达检测路口车辆排队长度是否溢出至下游路口，此外根据上下游路口检测到的卡口过车数据，计算路段平均行程时间，判断路段交通拥堵等级；

突发事件管控：根据路网连接关系，确定交通突发事件的应急疏导路径；通过视频监控判断路段交通拥堵事件类型；

根据交通拥堵等级、突发事件类型，分别采取信号控制、可变车道、交通诱导、语音喇叭四种协同管控手段，分配不同流向车流在区域路网层面的时间和空间通行权，引导绕行车辆合理调整通行线路；

建立交通突发事件管控预案库：事件处理完成后，以突发事件处理时长、突发事件路段平均车速上升率两个指标进行评分，对交通突发事件管控方案应用效果进行智能化评估，并进一步建立交通突发事件管控预案库。

基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，所述的突发事件等级判断逻辑为：

1)、卡口记录研究路段上下游路口过车数据，计算每辆车路段平均行程速度V_i，其中

2)、计算研究路段每月每日选取时间段内15min时间间隔路段平均行程速度V_j路段，其中

N为15min时间间隔路段过车数量；

3)、取15min时间间隔路段平均行程速度前1/9的平均值做为路段自由流速度V_f，其中

M为计算的15min时间间隔个数；

4)、毫米波雷达实时监测上游路口出口车道处每车辆平均行程速度V_i出口，计算15min时间间隔路口出口车道处平均行程速度V_j出口，其中

如果V_j出口≤0.3V_f，判断路段拥堵等级为路口溢出；

5)、如果V_j出口>0.3V_f，依据卡口实时监测的每辆车经过研究路段上下游路口平均行程速度V_i路段，计算15min时间间隔研究路段平均行程速度V_j路段，其中

并且如果V_j路段≤0.3V_f，判断路段拥堵等级为严重拥堵；如果V_j路段>0.3V_f，并且V_j路段≤0.5V_f时，判断路段拥堵等级为一般拥堵；

基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，所述的突发事件管控包括如下步骤：

1)、确定绕行方案：确定起点路口至终点路口的多条绕行路径，分别计算前15min各绕行线路车辆平均行程时间，并将平均行程时间最小的路径确定为目标路径，即应急疏导路径；

2)、路段拥堵等级为路口溢出：区域路口生成应急预案，相序方案采用应急相序方案，进入突发事件路段的车道流向修改为应急疏导路径对应的流向；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个的绿灯时间；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行；

3)、路段拥堵等级为严重拥堵：区域路口生成应急预案，相序方案采用路口原有的常规相序方案，各车道流向不变；汇入突发事件路段各流向绿灯时长减少2/3；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个绿灯时间；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行；

4)、路段拥堵等级为严重拥堵：区域路口生成应急预案，相序方案采用路口原有的常规相序方案；各车道流向不变；汇入突发事件路段各流向绿灯时长减少1/3；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个绿灯时间；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行。

基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，所述的建立交通突发事件管控预案库包括如下步骤：

1)、计算突发事件处置时长T并进行评分：计算从突发事件开始预警至事件处理预警结束所耗费时长T(min)；进行突发事件处置时长评分计算：W_T＝(1-T/60)*100，0≤T≤60；W_T＝0，T>60；

2)、计算突发事件路段车速平均上升率ɑ并进行评分：计算从突发事件开始预警至事处理预警结束路段平均车速上升率ɑ：ɑ＝(V_末-V_始)/T，其中V_末为预警结束时路段平均车速(km/h)，V_始为预警开始时路段平均车速(km/h)，T为突发事件处置时长(h)；进行突发事件路段车速平均上升率评分计算：Wɑ＝100*ɑ，0≤ɑ≤1；Wɑ＝100，ɑ>1；

3)、取突发事件处置时长T的评分W_T，突发事件路段平均车速上升率ɑ的评分Wɑ二者的平均值做为最终突发事件管控方案智能化评估得分W；

4)、W≥80分的突发事件管控方案纳入为对应路网区域的交通突发事件管控预案库。

本发明的优点是：

1、本发明突破现有技术不足之处，针对交通事故、异常停车、道路积水等影响车辆正常通行的交通突发事件，通过构建一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控系统，建立一套由数据采集设备、协同管控设备、配套设备构成的交通突发事件高精度监测识别，进一步完善了在应对交通突发事件的监控；

2、本发明实现了交通突发事件多维度预警引导管控，通过采取信号控制、可变车道、交通诱导、语音喇叭四种协同管控手段，来分配不同流向车流在区域路网层面的时间和空间通行权，引导绕行车辆合理调整通行线路；

3、本发明建立了交通突发事件管控方案应用效果智能化评估闭环处理方法，通过以突发事件处理时长、突发事件路段平均车速上升率两个指标进行评分，对交通突发事件管控方案应用效果进行智能化评估，建立交通突发事件管控预案库，能够进一步避免区域突发交通瘫痪的发生，把交通突发事件在路网区域范围内的影响尽量降到最低。

附图说明：

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的区域路口协同管控系统设备安装位置示意图。

图3为本发明的突发事件监测示意图。

图4为本发明的突发事件等级判断逻辑图。

图5为本发明的突发事件区域路网级引导示意图(以路口A作为起点、路口F为终点)。

图6为本发明的突发事件路口级管控示意图(路口溢出级)。

图7为本发明的突发事件路口级管控示意图(严重/一般拥堵级)。

图8为本发明的突发事件管控流程图。

图9为本发明的突发事件管控方案应用效果智能化评估流程图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2和图3所示，本发明所提出的基于突发事件实时监测的区域路口协同管控系统主要功能组成部分包括数据采集设备：高清卡口、高清视频、毫米波雷达，协同管控设备：信号机、可变车道、诱导屏、语音喇叭，另外还包括附属杆件、信号灯、通讯线缆等配套设备。其中毫米波雷达采用横杆方式安装于路口出口车道处，可检测200-300米，可用于监测研究路段上游路口有无发生路口溢出现象；高清卡口以横杆方式安装于路口进口车道处，用于记录车辆过车信息，计算车辆经过研究路段上下游路口平均行程时间，判断路段拥堵状态等级，确定应急疏导路径；高清视频与高清卡口安装于同一位置处，辅助毫米波雷达与高清卡口判断路段突发事件类型；信号机与信号灯安装于路口，用于系统监测到路段发生交通突发事件后，控制不同流向车流时间上的通行权；路口采用全可变车道控制，可变车道显示屏置于路口进口横杆上，路口车道绘制锯齿状可变车道标线，控制不同流向车流空间上的通行权；交通诱导屏以横杆方式置于路段合适位置，告知车辆驾驶员路网交通突发事件，引导驾驶员选择合适绕行线路；语音喇叭布置于路口及路段位置，辅助交通诱导屏起到信息广播的作用，引导车辆驾驶员避开拥堵路段。

如图4所示，本发明所提突发事件等级判断逻辑为：卡口记录研究路段上下游路口过车数据，计算每辆车路段平均行程速度V_i，其中

计算研究路段30天6:00至24:00内15min时间间隔路段平均行程速度V_j路段，其中

N为15min时间间隔路段过车数量；取15min时间间隔路段平均行程速度前1/9的平均值做为路段自由流速度V_f，其中

M为计算的15min时间间隔个数；毫米波雷达实时监测上游路口出口车道处每车辆平均行程速度V_i出口，计算15min时间间隔路口出口车道处平均行程速度V_j出口，其中

如果V_j出口≤0.3V_f，判断路段拥堵等级为路口溢出；如果V_j出口>0.3V_f，依据卡口实时监测的每辆车经过研究路段上下游路口平均行程速度V_i路段，计算15min时间间隔研究路段平均行程速度V_j路段，其中

并且如果V_j路段≤0.3V_f，判断路段拥堵等级为严重拥堵；如果V_j路段>0.3V_f，并且V_j路段≤0.5V_f时，判断路段拥堵等级为一般拥堵。

如图5、图6与图7、图8所示，分别为突发事件区域路网级引导示意图、突发事件路口级管控示意图、突发事件管控流程图。具体流程如下：

1、根据路网连接关系，确定交通突发事件的应急疏导路径。

如图5中的路段7发生交通突发事件时，确定起点路口至终点路口的多条绕行路径(路段1-路段2-路段3和路段4-路段5-路段6)，分别计算前15min各绕行线路车辆平均行程时间，并将平均行程时间最小的路径确定为应急疏导路径(本次说明案例设定为图5中的路段1-路段2-路段3)。

2、根据突发事件等级，分别设置不同级别预警管控方案。

路口溢出：研究路口(如图5路口A)生成应急预案：相序方案采用应急相序方案(图6所示的应急相序方案，分别是相位1西直行和西左转、相位2东西左转、相位3南北直行和相位4北直行和北左转)，禁止车辆驶入突发事件路段；进入突发事件路段的车道流向修改为应急疏导路径对应的流向(如图5中流向路段7的车道流向修改为流向路段1的流向，如路口A东直行改为右转，南左转改为直行，北右转改为左转)；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个40-60s的绿灯时间(如路口B南左转，路口C东左转均延长50s绿灯时间)；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行。

严重拥堵：研究路口(如图5路口A)生成应急预案：相序方案采用路口原有的常规相序方案(图7所示的常规相序方案，分别是相位1东西直行、相位2东西左转、相位3南北直行和相位4南北直行)；各车道流向不变；汇入突发事件路段各流向绿灯时长减少2/3(不得小于10s)(如路口A东直行，南左转，北右转绿灯时长均减少2/3)，限制车辆驶入突发事件路段；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个30-40s的绿灯时间(如路口B南左转，路口C东左转均延长30s绿灯时间)；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行。

一般拥堵：研究路口(如图5路口A)生成应急预案：相序方案采用路口原有的常规相序方案(图7所示的常规相序方案，分别是相位1东西直行、相位2东西左转、相位3南北直行和相位4南北直行)；各车道流向不变；汇入突发事件路段各流向绿灯时长减少1/3(不得小于10s)(如路口A东直行，南左转，北右转绿灯时长均减少1/3)，较少限制车辆驶入突发事件路段；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个20-30s的绿灯时间(如路口B南左转，路口C东左转均延长20s绿灯时间)；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行。

如图9所示，为突发事件管控方案应用效果智能化评估流程图。

1、计算突发事件处置时长T并进行评分：计算从突发事件开始预警至事件处理预警结束所耗费时长T(min)；进行突发事件处置时长评分计算：W_T＝(1-T/60)*100，0≤T≤60；W_T＝0，T>60。

2、计算突发事件路段车速平均上升率ɑ并进行评分：计算从突发事件开始预警至事处理预警结束路段平均车速上升率ɑ：ɑ＝(V_末-V_始)/T，其中V_末为预警结束时路段平均车速(km/h)，V_始为预警开始时路段平均车速(km/h)，T为突发事件处置时长(h)；进行突发事件路段车速平均上升率评分计算：Wɑ＝100*ɑ，0≤ɑ≤1；Wɑ＝100，ɑ>1。

3、取突发事件处置时长T的评分W_T，突发事件路段平均车速上升率ɑ的评分Wɑ二者的平均值做为最终突发事件管控方案智能化评估得分W。

4、W≥80分的突发事件管控方案纳入为对应路网区域的交通突发事件管控预案库。

注：本发明所提突发事件类型包括但不限于常发拥堵、异常停车、交通事故、道路积水、道路施工、交通管制、信控失衡、异物阻挡和车辆加塞。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、建立突发事件实时监测的区域路口协同管控系统，包括安装于路口、相邻路口间路段的数据采集设备、协同管控设备；

数据采集设备包括高清卡口、高清视频设备、毫米波雷达；

协同管控设备包括信号机、可变车道、诱导屏、语音喇叭；

2)、以两相邻路口间路段作为监测管控对象：

所述的高清卡口、高清视频设备安装在靠近进入路口的位置；毫米波雷达安装在路口出口车道处；

所述的信号机安装在路口出口车道处；所述的路口采取全可变车道控制；交通诱导屏安装于进入全可变车道入口的路段位置；语音喇叭安装于路口及路段上；

3)、建立突发事件实时监测的区域路口协同管控机制：

突发事件等级判断逻辑判断：利用毫米波雷达检测路口车辆排队长度是否溢出至下游路口，此外根据上下游路口检测到的卡口过车数据，计算路段平均行程时间，判断路段交通拥堵等级；

突发事件管控：根据路网连接关系，确定交通突发事件的应急疏导路径；通过视频监控判断路段交通拥堵事件类型；

根据交通拥堵等级、突发事件类型，分别采取信号控制、可变车道、交通诱导、语音喇叭四种协同管控手段，分配不同流向车流在区域路网层面的时间和空间通行权，引导绕行车辆合理调整通行线路；

建立交通突发事件管控预案库：事件处理完成后，以突发事件处理时长、突发事件路段平均车速上升率两个指标进行评分，对交通突发事件管控方案应用效果进行智能化评估，并进一步建立交通突发事件管控预案库。

2.根据权利要求1基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，所述的突发事件等级判断逻辑为：

1)、卡口记录研究路段上下游路口过车数据，计算每辆车路段平均行程速度V_i，其中

2)、计算研究路段每月每日选取时间段内15min时间间隔路段平均行程速度V_j路段，其中

N为15min时间间隔路段过车数量；

3)、取15min时间间隔路段平均行程速度前1/9的平均值做为路段自由流速度V_f，其中

M为计算的15min时间间隔个数；

4)、毫米波雷达实时监测上游路口出口车道处每车辆平均行程速度V_i出口，计算15min时间间隔路口出口车道处平均行程速度V_j出口，其中

如果V_j出口≤0.3V_f，判断路段拥堵等级为路口溢出；

5)、如果V_j出口>0.3V_f，依据卡口实时监测的每辆车经过研究路段上下游路口平均行程速度V_i路段，计算15min时间间隔研究路段平均行程速度V_j路段，其中

并且如果V_j路段≤0.3V_f，判断路段拥堵等级为严重拥堵；如果V_j路段>0.3V_f，并且V_j路段≤0.5V_f时，判断路段拥堵等级为一般拥堵。

3.权利要求1基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，所述的突发事件管控包括如下步骤：

1)、确定绕行方案：确定起点路口至终点路口的多条绕行路径，分别计算前15min各绕行线路车辆平均行程时间，并将平均行程时间最小的路径确定为目标路径，即应急疏导路径；

2)、路段拥堵等级为路口溢出：区域路口生成应急预案，相序方案采用应急相序方案，进入突发事件路段的车道流向修改为应急疏导路径对应的流向；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个的绿灯时间；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行；

3)、路段拥堵等级为严重拥堵：区域路口生成应急预案，相序方案采用路口原有的常规相序方案，各车道流向不变；汇入突发事件路段各流向绿灯时长减少2/3；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个绿灯时间；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行；

4)、路段拥堵等级为严重拥堵：区域路口生成应急预案，相序方案采用路口原有的常规相序方案；各车道流向不变；汇入突发事件路段各流向绿灯时长减少1/3；应急疏导路径各路口对应的通行方向延长一个绿灯时间；LED显示屏及语言喇叭分别提示相应内容及时引导待疏解路口及路段车流通行。

4.根据权利要求1基于突发事件实时监测的区域路口协同管控方法，其特征在于，所述的建立交通突发事件管控预案库包括如下步骤：

1)、计算突发事件处置时长T并进行评分：计算从突发事件开始预警至事件处理预警结束所耗费时长T(min)；进行突发事件处置时长评分计算：

W_T＝(1-T/60)*100，0≤T≤60；W_T＝0，T>60；

2)、计算突发事件路段车速平均上升率ɑ并进行评分：计算从突发事件开始预警至事处理预警结束路段平均车速上升率ɑ：ɑ＝(V_末-V_始)/T，其中V_末为预警结束时路段平均车速(km/h)，V_始为预警开始时路段平均车速(km/h)，T为突发事件处置时长(h)；进行突发事件路段车速平均上升率评分计算：

Wɑ＝100*ɑ，0≤ɑ≤1；Wɑ＝100，ɑ>1；

3)、取突发事件处置时长T的评分W_T，突发事件路段平均车速上升率ɑ的评分Wɑ二者的平均值做为最终突发事件管控方案智能化评估得分W；

4)、W≥80分的突发事件管控方案纳入为对应路网区域的交通突发事件管控预案库。

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