CN105096592B - 公路拥堵事件检测方法及预警*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路拥堵事件检测与预警***，其能够快速实现交通拥堵的判别和预警，在第一时间发出报警。本发明还提供了一种公路拥堵事件检测方法，当经过车辆时，通过获取埋设在公路断面前后一定间隔的两个感应装置产生的信号对该断面区域拥堵情况进行判定，通过采用该方法可提高拥堵事件的检测效率，以便获得更快速准确的检测结果。本案包括以下有益效果：1)创新设计了全新的公路拥堵事件预警方法；2)可不间断地进行预警，提高预警的及时性和连续性；3)提高了检测精度并提早了拥堵事件发现时间。

Description

公路拥堵事件检测方法及预警***

技术领域

本发明涉及一种在公路拥堵情况下使用的检测方法及利用该检测方法对车辆拥堵情况进行预警的***。

背景技术

公路建成后，随着车流量的不断增加，时常发生交通拥堵事件，并由此存在引发系列交通事故的隐患。而随着近年来车辆数***式的增长，交通拥堵问题给公路管理者带来了巨大的压力。

目前国内外检测路面拥堵事件方法单一，预警力度较弱，单一的方法往往存在特殊情况检测不到的问题，导致预警不及时。故如何利用合理的手段进行公路拥堵事件检测与预警具有十分重要的研究意义和实际运用价值。

现阶段国内外的许多公路拥堵事件的研究停留在理论层面，与实际应用需求相背离，并不能很好地适应公路管理者对拥堵事件的检测的要求。

因此，如何设计一种能够快速反应当前交通拥堵状态且造价成本低的交通拥堵预警技术是当下城市交通拥堵研究的关键问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是通过公路拥堵事件检测方法，提高检测的效率，以便获得更快速准确的检测结果。

本发明还有一个目的是提供一种公路拥堵事件预警***，其能够快速实现交通拥堵的判别和预警，在第一时间发出报警。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种公路拥堵事件检测方法，(当经过车辆时，通过获取埋设在公路断面前后一定间隔的两个感应装置产生的信号对该断面区域拥堵情况进行判定)，包括以下步骤：

步骤一、设于公路一车道某断面前的第一感应装置及设于该车道所述断面后的第二感应装置依次对经过的车辆产生信号，所述第一感应装置与所述第二感应装置间隔为l；

步骤二、与所述第一感应装置及所述第二感应装置分别进行有线或无线通信连接的信号处理模块通过对所述第一感应装置及所述第二感应装置发射的信号进行处理，获得车辆进入所述第一感应装置感应范围时所述第一感应装置产生信号的时间t_a、车辆离开所述第一感应装置感应范围时所述第一感应装置产生信号的时间t_b、车辆进入所述第二感应装置感应范围时所述第二感应装置产生信号的时间t_c及离开所述第二感应装置感应范围时所述第二个感应装置产生信号的时间t_d；以及，

步骤三、判定模块与所述信号处理模块通过有线或无线通信方式连接以用于对所述t_a、t_b、t_c及t_d进行处理，得出判定值，所述判定模块将所述判定值与所述设定阈值进行比较，判定启动报警装置或重复执行步骤一。

优选的是，其中，l为1～50m。

优选的是，其中，所述判定模块对所述t_a、t_b、t_c及t_d按照公式组一进行处理，得出单位周期T₀内，车辆在所述第一感应装置与所述第二感应装置之间运行时的平均运行速度及信号平均时间占有率

所述公式组一包括：

1)平均运行速度的处理过程：一辆车经过两传感器的时间差

车速v_i＝l_i/Δt_i、

2)信号平均时间占有率的处理过程：单位周期T₀内，n辆车在所述第一感应装置及所述第二感应装置之间运行时单个传感器的信号持续总时间

为：

则信号时间占有率(T₀为单位时间)，从而得出信号平均时间占有率

所述判定模块将处理后的单位周期T₀内，车辆在所述第一感应装置与所述第二感应装置之间运行时的平均运行速度及信号平均时间占有率与设定阈值进行比较：

当运行速度小于所述速度阈值且信号平均时间占有率大于设定的阈值则判定存在交通拥堵；

当运行速度大于设定的速度阈值且/或信号平均时间占有率小于设定的阈值时，则判定不存在交通拥堵。

优选的是，其中，当评定拥堵的车道数M达到设定阈值m_α(1≤m_α≤m)时，则判定断面存在拥堵异常事件，并发出报警，否则重新执行步骤一；其中，公路单向断面行车道数为m。

优选的是，其中，所述判定模块通过对所述t_a、t_b、t_c及t_d进行处理，得出所述断面处第i个周期的平均速度第i个周期与前n(n＝1，2，3...)个周期的平均速度差的绝对值及信号平均时间占有率差的绝对值所述判定模块将处理后的第i个周期的平均速度信号平均时间占有率差的绝对值及平均速度差的绝对值与设定阈值进行比较：

当第i个周期的平均速度小于设定阈值B_β、平均速度差的绝对值大于设定阈值ΔV_β且信号平均时间占有率差的绝对值大于设定阈值时，判定路况出现拥堵或有异常事件发生，并启动报警装置。

上述两种判定模块的判定方法既可以单独使用于一个***中，也可共同使用于一个***中。

本发明的目的还可以进一步由一种应用上述公路拥堵事件检测方法的多断面拥堵检测方法实现，其中，当经过车辆时，通过获取分别埋设在公路上一定间隔的两个断面的两个感应组件产生的信号对所述两断面区域拥堵情况进行判定，包括以下步骤：

步骤1、设于公路第一断面j的第一感应组件及设于公路第二断面j-1的第二感应组件依次对经过的车辆产生信号，所述第一断面j与第二断面j-1间距为L_j，j-1，L_j，j-1为200～3000m；

步骤2、与所述第一感应组件及所述第二感应组件分别进行有线或无线通信连接的信号处理模块通过对所述第一感应组件及所述第二感应组件获取的信号进行处理，获得车辆经过所述第一感应组件及所述第二感应组件时的时间参数；以及，

步骤3、所述信号处理模块将所述时间参数发送至判定模块进行处理，以获得所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值ΔV_j，j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值ΔN_j，j-1，所述判定模块将处理后的所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值ΔV_j，j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值ΔN_j，j-1与设定阈值进行比较：

当公路第一断面j与公路第二断面j-1速度差ΔV_j，j-1大于设定阈值ΔV_χ、绝对值占有率差大于设定阈值ΔOcc_χ且流量差ΔN_j，j-1大于设定阈值ΔN_χ时，则判定路况存在拥堵或异常现象，启动报警装置。

为了实现本发明的目的和其它优点，还提供了一种采用上述公路拥堵事件检测方法的公路拥堵事件预警***，包括，

感应单元，包括至少两组感应组件，每一所述感应组件包括第一感应装置及第二感应装置，所述第一感应装置与所述第二感应装置设置间距为1～50m，相邻两组感应组件间距为200～3000m；

信号处理模块，与所述感应单元采用有线或无线通信方式连接，用以获得所述感应单元发射信号时产生的时间参数；

判定模块***，所述判定模块***包括与所述信号处理模块分别通过有线或无线通信方式连接的判定模块一、判定模块二及判定模块三，所述判定模块一、判定模块二及判定模块三对所述时间参数进行处理得到不同判定值，所述判定模块一、判定模块二及判定模块三分别将所述判定值与设定阈值进行比较，判定是否发出预警信号；以及，

报警装置，与所述判定模块一、判定模块二及判定模块三分别通过有线或无线通信方式连接，所述报警装置接收所述判定模块一、判定模块二或判定模块三发出的所述预警信号并作出报警响应。

优选的是，其中，所述判定模块一对运行速度及信号平均时间占有率进行判定；所述判定模块二对第i个周期的平均速度信号平均时间占有率差的绝对值及平均速度差的绝对值进行判定；所述判定模块三对所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值ΔV_j，j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值ΔN_j，j-1进行判定。

优选的是，其中，所述感应装置为无线传感器、线圈、激光或视频。

优选的是，其中，所述感应装置为无线地磁传感器。

本发明至少包括以下有益效果：1)创新设计了全新的公路拥堵事件预警方法，基于车辆的运行速度和时间占有率，并与国家相关标准做比较，根据比较结果来进行预警；2)本发明的方案中，各参数、状态量持续更新，可不间断地进行预警，提高预警的及时性和连续性；3)本发明提供的公路拥堵事件预警***通过综合评判，在第一时间内发现拥堵，通过单检测断面数据与相邻检测断面数据对比结合综合判别，提高了检测精度并提早了拥堵事件发现时间。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的公路拥堵事件预警***工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

图1示出了根据本发明的一种实现形式，示出了公路拥堵事件预警***工作过程。其中包括：

(1)感应单元，包括至少两组感应组件，每一所述感应组件包括第一感应装置及第二感应装置，所述第一感应装置与所述第二感应装置设置间距为1～20m，相邻两组感应组件间距为200～3000m，其中第一感应装置设于公路某断面前，而第二感应装置设于所述断面后，所述第一感应装置与所述第二感应装置依次对经过的车辆产生信号；

所述感应装置可以是无线传感器、线圈、激光或视频，也可以是与无线传感器、线圈、激光或视频原理类似的感应器件，并不限于上述四种感应装置。

本文所指公路可以是普通公路，也可以是城市快速道路或高速公路，且不局限于此处列出的几种公路。

优选的一种方式是：交通拥堵数据可通过安装在高速公路中的无线地磁传感器采集。本实施例的上述方案，在高速公路上应用时，还可以利用现有摄像机监控立柱提供设备供电和通信传输，无需额外铺设，节约成本。

(2)信号处理模块，与所述感应单元采用有线或无线通信方式连接，用以获得所述感应单元发射信号时产生的时间参数；与所述第一感应装置及所述第二感应装置分别进行有线或无线通信连接的信号处理模块通过对所述第一感应装置及所述第二感应装置发射的信号进行处理，获得车辆进入所述第一感应装置感应范围时所述第一感应装置产生信号的时间t_a、车辆离开所述第一感应装置感应范围时所述第一感应装置产生信号的时间t_b、车辆进入所述第二感应装置感应范围时所述第二感应装置产生信号的时间t_a及离开所述第二感应装置感应范围时所述第二个感应装置产生信号的时间t_d；

(3)判定模块***，所述判定模块***包括与所述信号处理模块分别通过有线或无线通信方式连接的判定模块一、判定模块二及判定模块三，所述判定模块一、判定模块二及判定模块三对所述时间参数进行处理得到不同判定值，所述判定模块一、判定模块二及判定模块三分别将所述判定值与设定阈值进行比较，判定是否发出预警信号，具体实施方法如下：

判定模块***与所述信号处理模块通过有线或无线通信方式连接以用于对所述t_a、t_b、t_c及t_d进行处理，得出判定值，所述判定模块***将所述判定值与所述设定阈值进行比较，判定是否拥堵；

①判定模块一：对所述t_a、t_b、t_c及t_d按照公式组一进行处理，得出单位周期T₀内，车辆在所述第一感应装置与所述第二感应装置之间运行时的平均运行速度及信号平均时间占有率

所述公式组一包括：

1)平均运行速度的处理过程：一辆车经过两传感器的时间差车速v_i＝l_i/Δt_i、

2)信号平均时间占有率的处理过程：单位周期T₀内，n辆车在所述第一感应装置及所述第二感应装置之间运行时单个传感器的信号持续总时间

为：

则信号时间占有率(T₀为单位时间)，从而得出信号平均时间占有率

所述判定模块一将处理后的单位周期T₀内，车辆在所述第一感应装置与所述第二感应装置之间运行时的平均运行速度及信号平均时间占有率与设定阈值进行比较：

当运行速度小于所述速度阈值且信号平均时间占有率大于设定的阈值则判定存在交通拥堵；

当运行速度大于设定的速度阈值且/或信号平均时间占有率小于设定的阈值时，则判定不存在交通拥堵。

②判定模块二：通过对所述t_a、t_b、t_c及t_d进行处理，得出所述断面处第i个周期的平均速度第i个周期与前n(n＝1，2，3...)个周期的平均速度差的绝对值及信号平均时间占有率差的绝对值所述判定模块将处理后的第i个周期的平均速度信号平均时间占有率差的绝对值及平均速度差的绝对值与设定阈值进行比较：

当第i个周期的平均速度小于设定阈值V_β、平均速度差的绝对值大于设定阈值ΔV_β且信号平均时间占有率差的绝对值大于设定阈值时，判定路况出现拥堵或有异常事件发生。

③判定模块三对相距为200～3000m的两断面处的拥堵情况进行判定：

步骤1、设于公路第一断面j的第一感应组件及设于公路第二断面j-1的第二感应组件依次对经过的车辆产生信号，所述第一断面j与第二断面j-1间距为L_j，j-1，L_j，j-1为200～3000m；

步骤2、与所述第一感应组件及所述第二感应组件分别进行有线或无线通信连接的信号处理模块通过对所述第一感应组件及所述第二感应组件获取的信号进行处理，获得车辆经过所述第一感应组件及所述第二感应组件时的时间参数；

步骤3、所述信号处理模块将所述时间参数发送至判定模块三进行处理，以获得所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值ΔV_j，j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值ΔN_j，j-1，所述判定模块三将处理后的所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值ΔV_j，j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值ΔN_j，j-1与设定阈值进行比较：

当公路第一断面j与公路第二断面j-1速度差ΔV_j，j-1大于设定阈值ΔV_χ、绝对值占有率差大于设定阈值ΔOcc_χ且流量差ΔN_j，j-1大于设定阈值ΔN_χ时，则判定路况存在拥堵或异常现象。

以及，

(4)报警装置，与所述判定模块一、判定模块二及判定模块三分别通过有线或无线通信方式连接，所述报警装置接收所述判定模块一、判定模块二或判定模块三发出的所述预警信号并作出报警响应，当所述判定模块一、判定模块二或判定模块三判定路况存在拥堵或异常现象时，报警装置自动启动进行报警。

其中，判定模块一、判定模块二及判定模块三可单独实施也可并列实施，当单独实施判定模块一时，当评定拥堵的车道数M达到设定阈值m_α(1≤m_α≤m)时，则判定断面存在拥堵异常事件，并发出报警，否则重新执行步骤一；其中，公路单向断面行车道数为m。

且判定模块一、判定模块二或判定模块三分别会在不同情况下进行优先判定，例如：

情况一：当单向三车道公路发生追尾事件导致其中一车道不能通行时，车辆拥堵较为轻微，拥堵严重程度变化缓慢，拥堵上下游车辆信息差别也不明显，此时采用趋势判别的判定模块二和上下游数据对比的判定模块三都不易检测出事故，判定模块一用相应的参数阈值的判别能很好地检测出拥堵事件。

情况二：当公路拥堵变化趋势较大时，判定模块二判别方法容易达到阈值。例如，高速公路断面车速短时间内由100km/h下降为50km/h。则存在一种情况，车速50km/h并未达到判定模块一设定阈值，但速度变化差值50km/h达到了判定模块二的设定阈值，时间占有率参数等同理，那么在判定模块一、判定模块三还未判别出拥堵时，判定模块二就能对拥堵异常事件进行检测判别并发出报警。

情况三：当两个检测断面间距较大时，如相距2km的检测断面中间点发生较为严重的货车侧翻事故，导致单向车道全部无法通行，拥堵情况严重及恶化趋势较大，但检测断面离事故发生点较远(约1km)，所以判定模块一、判定模块二不能及时地检测出拥堵异常事件。上游检测断面仍然有车辆驶向事故发生点，而下游检测断面短时间内已无车辆(或极少车辆)通过，时间占有率、速度等参数同理分析。这样在满足一定参数阈值后，判定模块三可最快地检测出拥堵异常事件。

为了让公路管理者第一时间发现拥堵事件，三个判定模块并列运行，且任意一判定模块判定为拥堵或异常事件后即发出预警，为管理者节省宝贵的应急救援时间。

这里说明的感应装置数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的公路拥堵事件预警***的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

本发明目的在于提供一种高速公路交通拥堵事件判别方法、装置与预警***，可快速实现交通拥堵的判别和预警，在第一时间发出报警。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明采用以下实施方案：

一种高速公路交通拥堵预警方法，包括以下步骤：

判定模块一：步骤1、获取埋设在高速公路断面某一车道前后一定间隔l的两个地磁传感器在车辆经过时所产生的脉冲信号；

步骤2、基于步骤1所获取的车辆进入/离开第一个传感器时磁场变化脉冲信号时间t_a/t_b及进入/离开第二个传感器时产生脉冲信号时间t_c/t_d；

步骤3、基于步骤1、2，算出每辆车经过两传感器的时间差为车速v_i＝l_i/Δt_i和车辆经过传感器所占用的时间(车辆i进入和离开传感器的触发时间差)；

步骤4、根据预设的时间周期内磁场产生的电脉冲数量n(经过传感器的车辆数)，计算单位时间T₀内该车道车辆的平均运行速度和信号持续总时间T，(车辆占用传感器总时间，)其中：

步骤5、根据信号持续总时间T算出该车道车辆在单位时间周期T₀内的时间占有率occ：

则单位周期T₀内的信号平均时间占有率：

步骤6、根据检测断面车道的车辆的平均速度和信号平均时间占有率是否同时达到阈值来判定高速公路该车道是否为拥堵。

如果车道运行速度大于设定的速度阈值或者信号平均时间占有率小于设定的阈值则判定该车道通畅；

如果车道运行速度小于前述设定的速度阈值并且信号平均时间占有率大于设定的阈值则判定该车道拥堵。

步骤七、根据高速公路单向断面行车道数m，设定断面拥堵判定阈值m_α(1≤m_α≤m)，当评定拥堵的车道数m达到阈值m_α时，即判定断面存在拥堵异常事件，并发出报警，否则返回步骤1。

判定模块二：

步骤1、根据单位时间周期T₀信号平均时间占有率算出当前周期i的信号平均时间占有率与前n(n＝1，2，3…)个周期i-n信号平均时间占有率的绝对值占有率差

步骤2、根据当前断面周期i及前n个断面的i-n的平均速度 算出检测断面周期速度的绝对值速度差

步骤3、当断面第i个周期同时满足绝对值占有率差大于设定阈值绝对值速度差大于设定阈值ΔV_β、周期i的平均速度小于设定阈值V_β时，判定路况出现拥堵或有异常事件发生。

判定模块三：

步骤1、两个间距为L_j，j-1的检测断面j与j-1，其中断面j当前周期平均速度为信号平均时间占有率为车流量为n_j，断面j-1当前周期平均速度为信号平均时间占有率为车流量为n_j-1，计算出两个检测断面绝对值速度差ΔV_j，j-1、绝对值占有率差绝对值流量差ΔN_j，j-1；

步骤2、当两个检测断面速度差ΔV_j，j-1大于设定阈值ΔV_χ、绝对值占有率差大于设定阈值ΔOcc_χ、流量差ΔN_j，j-1大于设定阈值ΔN_χ时，则判定路况存在拥堵或异常现象。

为了让高速公路管理者第一时间发现拥堵事件，三个判定模块任意判定为拥堵或异常事件后即发出预警，为管理者节省宝贵的应急救援时间。

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图1所示，根据本发明的较优实施例，一种高速公路交通拥堵预警方法，其实现包括以下步骤：

判定模块一：步骤1、获取车辆经过高速公路第i个断面时地磁传感器所收集的数据，其中前后一定间隔l的两个无线传感器在车辆经过时所产生的脉冲信号；

步骤2、基于步骤1所获取的车辆进入/离开第一个传感器时磁场变化脉冲信号时间t_a/t_b及进入/离开第二个传感器时产生脉冲信号时间t_c/t_d；

步骤3、基于步骤1、2，算出每辆车经过两传感器的时间差为车速v_i＝l_i/Δt_i和车辆经过传感器所占用的时间(车辆i进入和离开传感器的触发时间差)；

步骤4、根据预设的时间周期内磁场产生的电脉冲数量n(经过传感器的车辆数)，计算单位时间T₀内车辆的平均运行速度和信号持续总时间T，(车辆占用传感器总时间，)其中：

步骤5、根据信号持续总时间T算出车辆在单位时间周期T₀内的时间占有率occ：

则单位周期T₀内的信号平均时间占有率：

步骤6、根据检测断面车辆的平均速度和信号平均时间占有率是否同时达到阈值来判定高速公路是否发生拥堵。

如果运行速度大于设定的速度阈值或者信号平均时间占有率小于设定的阈值Occ_α，则判定不存在交通拥堵，返回前述步骤1；

如果运行速度小于前述设定的速度阈值并且信号平均时间占有率大于设定的阈值Occ_α，则判定存在交通拥堵。

判定模块二：

步骤1、根据单位时间周期T₀信号平均时间占有率则算出当前周期i的时间占有率与上一周期i-1时间占有率的差值

步骤2、步骤2、根据断面相邻周期i，i-1的平均速度 算出检测断面周期速度的差值

步骤3、当占有率差值大于设定阈值ΔO_β、速度差值大于设定阈值ΔV_β、当前周期平均速度小于设定阈值V_β时，判定路况出现拥堵或有异常事件发生。

判定模块三：

步骤1、两个间距为L_j，j-1的检测断面j与j-1，其中断面j当前周期平均速度为信号平均时间占有率为车流量为n_j，断面j-1当前周期平均速度为信号平均时间占有率为车流量为n_j-1，计算出两个检测断面绝对值速度差ΔV_j，j-1、绝对值占有率差ΔOcc_j，j-1、绝对值流量差ΔN_j，j-1；

步骤2、当两个检测断面速度差ΔV_j，j-1大于设定阈值ΔV_χ、占有率差ΔOcc_j，j-1大于设定阈值ΔOcc_χ、流量差ΔN_j，j-1大于设定阈值ΔN_χ时，则判定路况存在拥堵或异常现象。

三种判定模块中，因各类拥堵事件的类型不同，拥堵发生时对交通状况的影响差别也很大。例如：

(1)当单向三车道高速公路发生追尾事件导致其中一车道不能通行时，车辆拥堵较为轻微，拥堵严重程度变化缓慢，拥堵上下游车辆信息差别也不明显，此时采用趋势判别的判定模块二和上下游数据对比的判定模块三都不易检测出事故，判定模块一用相应的参数阈值的判别能很好地检测出拥堵事件。

(2)当高速公路拥堵变化趋势较大时，判定模块二判别方法容易达到阈值。例如，高速公路断面车速短时间内由100km/h下降为50km/h。则存在一种情况，车速50km/h并未达到判定模块一设定阈值，但速度变化差值50km/h达到了判定模块二的设定阈值，时间占有率参数等同理，那么在判定模块一、判定模块三还未判别出拥堵时，判定模块二就能对拥堵异常事件进行检测判别并发出报警。

(3)当两个检测断面间距较大时，如相距2km的检测断面中间点发生较为严重的货车侧翻事故，导致单向车道全部无法通行，拥堵情况严重及恶化趋势较大，但检测断面里事故发生点较远(约1km)，所以判定模块一、判定模块二不能及时地检测出拥堵异常事件。上游检测断面仍然有车辆驶向事故发生点，而下游检测断面短时间内已无车辆(或极少车辆)通过，时间占有率、速度等参数同理分析。这样在满足一定参数阈值后，判定模块三可最快地检测出拥堵异常事件。

为了让高速公路管理者第一时间发现拥堵事件，三个判定模块任意判定为拥堵或异常事件后即发出预警，为管理者节省宝贵的应急救援时间。

结合图1所示，本实施例中采用的预警方法，基于车辆的运行速度和时间占有率、断面车流量差值、相邻周期速度差值、相邻周期占有率差值、相邻断面速度差值、相邻断面占有率差值等信息，并与国家相关标准(例如可通过设定的适当阈值来体现，不同的高速公路有不同的标准，因此可针对不同情况设定不同的阈值)做比较，根据比较结果来进行预警，一方面通过各个参数综合判别，计算和判断准确度高，可达到高精确度的商业推广应用标准，另一方面，通过连续采集和实时判断，可达到实时快速预警的效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种公路拥堵事件检测方法，当经过车辆时，通过获取埋设在公路某断面前后一定间隔的感应装置产生的信号对该断面区域拥堵情况进行判定，包括以下步骤：

步骤一、设于公路一车道某断面前的第一感应装置及设于该车道所述断面后的第二感应装置依次对经过的车辆产生信号，所述第一感应装置与所述第二感应装置间隔为l；

步骤二、与所述第一感应装置及所述第二感应装置分别进行有线或无线通信连接的信号处理模块通过对所述第一感应装置及所述第二感应装置发射的信号进行处理，获得车辆进入所述第一感应装置感应范围时所述第一感应装置产生信号的时间t_a、车辆离开所述第一感应装置感应范围时所述第一感应装置产生信号的时间t_b、车辆进入所述第二感应装置感应范围时所述第二感应装置产生信号的时间t_c及离开所述第二感应装置感应范围时所述第二感应装置产生信号的时间t_d；以及，

步骤三、判定模块与所述信号处理模块通过有线或无线通信方式连接以用于对所述t_a、t_b、t_c及t_d进行处理，得出判定值，所述判定模块将所述判定值与设定阈值进行比较，判定启动报警装置或重复执行步骤一；

所述判定模块对所述t_a、t_b、t_c及t_d按照公式组一进行处理，得出单位周期T₀内，车辆在所述第一感应装置与所述第二感应装置之间运行时的平均运行速度及信号平均时间占有率

所述公式组一包括：

1)平均运行速度的处理过程：第i辆车经过两传感器的时间差车速v_i＝l_i/△t_i、其中n表示车辆总数量；

2)信号平均时间占有率的处理过程：单位周期T₀内，n辆车在所述第一感应装置及所述第二感应装置之间运行时单个传感器的信号持续总时间为：

<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mover> <mi>t</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mi>i</mi> </msub> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mover> <mi>t</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>d</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

则信号时间占有率其中，T₀为单位时间，表示第i辆车在所述第一感应装置及所述第二感应装置之间运行时单个传感器的信号持续平均时间，从而得出信号平均时间占有率

所述判定模块将处理后的单位周期T₀内，车辆在所述第一感应装置与所述第二感应装置之间运行时的平均运行速度及信号平均时间占有率与设定阈值进行比较：

当运行速度小于设定的速度阈值且信号平均时间占有率大于设定的阈值则判定该车道存在交通拥堵；

当运行速度大于设定的速度阈值且/或信号平均时间占有率小于设定的阈值时，则判定不存在交通拥堵；

当评定拥堵的车道数M达到设定阈值m_α时，其中，1≤m_α≤m，则判定断面存在拥堵异常事件，并发出报警，否则重新执行步骤一；其中，公路单向断面行车道数为m；

所述判定模块通过对所述t_a、t_b、t_c及t_d进行处理，得出所述断面处第i个周期的平均速度第i个周期与前n个周期的平均速度差的绝对值及信号平均时间占有率差的绝对值其中，n＝1,2,3…，所述判定模块将处理后的第i个周期的平均速度信号平均时间占有率差的绝对值及平均速度差的绝对值与设定阈值进行比较：

当第i个周期的平均速度小于设定阈值V_β、平均速度差的绝对值大于设定阈值△V_β且信号平均时间占有率差的绝对值大于设定阈值时，判定路况出现拥堵或有异常事件发生，并启动报警装置。

2.如权利要求1所述的公路拥堵事件检测方法，其中，l为1～50m。

3.一种应用权利要求1所述的公路拥堵事件检测方法的多断面拥堵检测方法，其中，当经过车辆时，通过获取分别埋设在公路上一定间隔的两个断面的两个感应组件产生的信号对所述两断面区域拥堵情况进行判定，包括以下步骤：

步骤1、设于公路第一断面j的第一感应组件及设于公路第二断面j-1的第二感应组件依次对经过的车辆产生信号，所述第一断面j与第二断面j-1间距为L_j,j-1，L_j,j-1为200～3000m；

步骤2、与所述第一感应组件及所述第二感应组件分别进行有线或无线通信连接的信号处理模块通过对所述第一感应组件及所述第二感应组件获取的信号进行处理，获得车辆经过所述第一感应组件及所述第二感应组件时的时间参数；以及，

步骤3、所述信号处理模块将所述时间参数发送至判定模块进行处理，以获得所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值△V_j,j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值△N_j.j-1，所述判定模块将处理后的所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值△V_j,j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值△N_j.j-1与设定阈值进行比较：

当公路第一断面j与公路第二断面j-1速度差△V_j,j-1大于设定阈值△V_χ、绝对值占有率差大于设定阈值△Occ_χ且流量差△N_j.j-1大于设定阈值△N_χ时，则判定路况存在拥堵或异常现象，启动报警装置。

4.一种采用权利要求3所述的公路拥堵事件检测方法的公路拥堵事件预警***，包括，

感应单元，包括至少两组感应组件，每一所述感应组件包括第一感应装置及第二感应装置，所述第一感应装置与所述第二感应装置设置间距为1～50m，相邻两组感应组件间距为200～3000m；

信号处理模块，与所述感应单元采用有线或无线通信方式连接，用以获得所述感应单元发射信号时产生的时间参数；

判定模块***，所述判定模块***包括与所述信号处理模块分别通过有线或无线通信方式连接的判定模块一、判定模块二及判定模块三，所述判定模块一、判定模块二及判定模块三对所述时间参数进行处理得到不同判定值，所述判定模块一、判定模块二及判定模块三分别将所述判定值与设定阈值进行比较，判定是否发出预警信号；以及，

报警装置，与所述判定模块一、判定模块二及判定模块三分别通过有线或无线通信方式连接，所述报警装置接收所述判定模块一、判定模块二或判定模块三发出的所述预警信号并作出报警响应。

5.根据权利要求4所述的公路拥堵事件预警***，其中，所述判定模块一对运行速度及信号平均时间占有率进行判定；所述判定模块二对第i个周期的平均速度信号平均时间占有率差的绝对值及平均速度差的绝对值进行判定；所述判定模块三对所述第一断面j与第二断面j-1的速度差的绝对值△V_j,j-1、占有率差的绝对值及流量差的绝对值△N_j.j-1进行判定。

6.根据权利要求4或5所述的公路拥堵事件预警***，其中，所述感应装置为无线传感器、线圈、激光或视频。

7.根据权利要求6所述的公路拥堵事件预警***，其中，所述感应装置为无线地磁传感器。