基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法
2023-05-23 23:04:06
專利名稱：基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法
技術領域：
本發明屬於交通監控領域，特別涉及到一種基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法。
背景技術：
目前，國內外對於高速公路上交通狀況的直觀了解，都是依靠沿途布設的攝像機來完成對道路監控，沿公路上的攝像機布設方式分為兩種第一種方法是重點路段監控(傳統監控方式)監控點的選擇主要是立交橋上、貫穿公路的大橋、隧道等處，之所以選擇這些點，以及各個點的監控範圍、各點之間的銜接關係等問題在監控系統構成時均沒能得到充分必要的分析。此外，受困於供電距離的限制，監控點一般都集中在供電情況相對好的收費站附近，但這些被選擇的點並不一定都是最需要監控的點，而且使監控範圍受到明顯約束。其結果是不同道路的重點路段似乎完全一致，由於供電問題使監控的範圍和作用大受影響。對於交通安全的改善並不顯著。
第二種方法是，攝像機全程高密度布設(目前高速公路普遍採用的全程監控模式)這種監控模式採用攝像機逐一相連，實現全線逐點密布的方式，使高速公路所有路段都納入攝像機的監控範圍之內，這種監控模式對道路管理固然具有顯著的作用，可極大地提高工作效率，但隨之也會增加系統的昂貴的經濟代價性和系統可靠性的負擔與風險，長期運行時簡約系統明顯較優於上述這種繁雜系統。
隨著國家交通道路的迅猛發展，各地的高速公路日益增多，在節約能源統籌經濟的狀態下，為了進一步改進公路交通監控，就要研發一種新的模式，面對日益增多的高速公路，推廣一種高效易行的全程監控系統的建立方法，則是本項目研發的宗旨。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是，針對已有技術中採用的重點路段監控方法以及攝像機全程高密度布設法都存在各自的缺陷，或是監控範圍受到明顯約束，或是增加系統的昂貴經濟代價，為了克服上述不足之處，就需要研究一種新的全程監控的方法，本發明的目的是提供一種基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法。
上述發明是採用以下技術方案來實現的，一種基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法，其特徵在於首先，對現有道路運用車輛運行安全進行分析方法和結合上下遊路段的關聯性分析，從全程中劃分出安全隱患區域，對這些區域進行嚴密監控，即為「安全隱患區域無盲區監控」；其次，根據以往大量累集的交通安全的經驗，自定義和設計了一套安全隱患區域判定法則，通過表示不安全係數函數S的選取閾值來確定是否將某區域判定為安全隱患區域，從而進行視頻監控；然後，根據公式算出不安全係數S，當S值超過監控閾值時，即需對該路段進行攝像機布設，反之，則可對其採取非布設。
函數S是人的影響因素參數X1、車的影響因素X2、路的影響因素X3及環境的影響因素X4這4個參數共同作用的結果，表示為S＝F(X1，X2，X3，X4)；在高速公路臨近系統外場攝像機布設之前，我們將函數及4個參數的取值和其對交通安全的影響進行了如下定義表1危險級別定義
高速公路上的交通事故從根本上說是由人、車、路、環境要素組成的系統失去平衡所造成的，我們研究高速公路的安全問題，就是要通過道路安全學分析，找到高速人、車、路、環境4大因素的內在聯繫。
高速公路建成以後，三個參數X1、X2、X4對交通安全的影響程度處於一個不斷波動的狀態，但由於重要參數X3對交通安全的影響處於一個相對穩定的狀態，並且對具體的高速公路而言，X1、X2、X4對交通安全的影響具有一定的規律可尋，所以，S曲線具有一定的波動範圍，如附圖所示，S一般都在「危險邊緣曲線」(各路段安全係數最差值的連線)和「安全邊緣曲線」(各路段安全係數最佳值連線)之間波動，如果找到各條波動曲線的最終平衡曲線，則其可以直接作為攝像機布設選點的依據，我們將攝像機的選點閾值定為S≥3.5(該路段不安全係數S≥3.0時，即需對該路段進行視頻監控)，函數S的計算公式為4.1*1+3.0*1+4.5*2+3.3*21+1+2+2]]>
如上文所述，高速公路建成以後，參數Xi(i＝1、2、3、4)對道路安全的影響程度是不一樣的，通過對大量的數據進行統計分析和根據以往的研究經驗，對參數Xi的權值Wi做如下規定
所述函數S中的4個因素，人的影響因素參數X1又分司機駕駛和行人幹擾二個因素，車的影響因素X2是一個隨機量，路的影響因素X3接近一個常量，環境影響因素X4是一個隨區域、時間的變量。人的影響因素X1分為兩個方面，司機的駕駛行為和行人的幹擾。司機的不當駕駛行為如超速行駛、超載行駛及酒後駕駛等對高速公路會帶來巨大的安全隱患，但這種不當駕駛行為在高速公路上的分布無規律可尋，一旦這種駕駛行為產生，這種影響會貫穿於整個高速公路全程；與前者不同，高速公路上的人為幹擾主要分布在幾個特定的區域，如臨時停車點、停車服務區、加水服務區、行人習慣性穿越地帶，這些地方司機和行人的不當行為可能會帶來比較大的安全隱患，我們對這些區域進行嚴密監控，首先從主觀上威懾行人和車輛遵守交通秩序，在異常交通事件發生後，也能在第一時間採取措施，保護人們的生命財產。
車的影響因素X2是一個隨機量，駕駛人員的安全與車況有很大關係，我國的汽車行業正處於一個高速發展時期，車況與國外發達國家相比，還具有一定的距離；對具體的高速公路而言，該路通車運營一段時間後，其車型、車況、車流量都具有一定的規律性，統計分析這些規律性是X2取值的重要參考依據。
路的影響因素X3非常接近一個常量，高速公路土建工程完成以後，道路指標基本不會再有過多的變動，對交通工程的設計人員來說，分析一個常量是比較具有針對性的。通過對高速公路路段的線形與安全關聯性分析、坡度與交通安全的關聯性分析，可以合理推算出連續長下坡、連續彎道、橋隧連接處等關鍵路段的X3取值。
環境影響因素X4是一個變量，這個變量隨著區域和時間的變化具有一定的變化規律，常年積雪、結冰路段、霧區的出入口路段等會對駕駛員造成比較大的恐懼心理，是碰撞、追尾等交通事故的高發區域，這些都是參數X4取值較高的地方。
在選擇高速公路的具體監控位置之前，首先參照現在攝像機的有效監控距離(一般為1公裡左右)將整個路段分解為連續的區域段，然後根據以往的研究經驗和相關數據的統計結果研究估算出該路段的安全影響因素X1、X2、X3、X4的取值，根據上面的公式計算出不安全係數S，當S的值超過監控閾值時，即需對該路段進行攝像機布設，反之，則可對該路段採取其它的監控方式。
舉例如下某高速公路的K50+100-K51+100路段為連續的長大下坡，並且後半部分為連續彎道，通過對該路段的安全性分析，對影響交通安全的參數X進行如下賦值
則S=4.1*1+3.0*1+4.5*2+3.3*21+1+2+2=3.83.0]]>所以對該路段要進行視頻監控。
基於以上分析計算，從高速公路全程中過濾出有較大安全隱患的區域，並對這些安全隱患區域進行視頻監控。本發明的有益效果是，這種有選擇性的對安全隱患區域進行監控，既達到了對高速公路交通狀況監控，解決安全與效率問題，又合理的節約了投入成本，這種監控方式對於山區高速公路具有更大的實用價值。
圖1為傳統密集型攝像機布設方式。
圖2為安全隱患區監控攝像機布設方式。
圖3為不安全係數與高速公路裡程數的關係曲線。
具體實施例方式
參照圖1，表示傳統密集型攝像機布設方式示意圖，在整個公路段上布設各個點的臨近範圍及各點之間銜接關係，臨近系統中均未進行充分必要分析，系統的經濟性、可靠性有著一定風險。圖中攝像機監控範圍為L1，攝像機2監控範圍為L2。
參照圖2，表示本發明安全隱患區監控攝像機布設方式，將經濟性、有效性、合理性密切結合在一起。圖中安全隱患區1為S1，安全隱患區2為S2。
參照圖3，表示在布設過程中，不安全系統S與高速公路裡程數的關係曲線，從圖中可以看出，不安全系統數S一般都在「危險邊緣曲線」和「安全邊緣曲線之間波動」。
下面以一個運用本方法的具體實例來說明本方法的指導作用和取得的良好效果。
安全隱患區域無盲區監控外場攝像機布設方式在雲南思小(思茅-小勐養)高速公路進行了首次設計施工，取得了良好的效果。思小高速公路是一條典型的山區高速公路，全程97Km，沿途有隧道群、連續長大下坡、連續彎道、高架橋等，路況十分複雜；有臨時停車點、停車服務區、加水服務區等人為幹擾因素交多的地方；有長達10公裡左右的核心霧區和5公裡左右的重點霧區，這些都帶給思小高速十分不利的安全隱患。
參考思小高速公路的的設計平、縱面圖，結合道路的特點和攝像機的最大監控範圍，將思小高速全程分為連續的區域段，並根據研究經驗給區域段內的安全影響因素X1、X2、X3、X4賦值，並根據上述參數計算出道路不安全係數S，從而決定該路段是否進行攝像機布設，進行視頻監控，如下表所示。
經分析計算，思小高速公路外場共有58個區域段符合視頻監控的要求，故在上述區域進行監控攝像機的布設。思小高速公路全程監控系統建成後，從路政的統計情況看，道路通車運營後的前兩個月共發生交通事件14件，其全部在攝像機的監控範圍內，取得了良好的監控效果。
權利要求
1.一種基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法，其特徵在於首先，對現有道路運用車輛運行安全進行分析方法和結合上下遊路段的關聯性分析，從全程中劃分出安全隱患區域，對這些區域進行嚴密監控，即為「安全隱患區域無盲區監控」；其次，根據以往大量累集的交通安全的經驗，自定義和設計了一套安全隱患區域判定法則，通過表示不安全係數函數S的選取閾值來確定是否將某區域判定為安全隱患區域，從而進行視頻監控；然後，根據公式算出不安全係數S，當S值超過監控閾值時，即需對該路段進行攝像機布設，反之，則可對其採取非布設。
2.如權利要求1所述的基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法，其特徵在於函數S是人的影響因素參數X1、車的影響因素X2、路的影響因素X3及環境的影響因素X4這4個參數共同作用的結果，表示為S＝F(X1，X2，X3，X4)。
3.如權利要求1所述的基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法，其特徵在於所述函數S中的4個因素，人的影響因素參數X1又分司機駕駛和行人幹擾二個因素，車的影響因素X2是一個隨機量，路的影響因素X3接近一個常量，環境影響因素X4是一個隨區域、時間的變量。
全文摘要
一種基於安全隱患區的高速公路監控系統外場攝像機布設方法，屬於交通監控領域，首先，對現有道路運用車輛運行安全進行分析方法和結合上下遊路段的關聯性分析，從全程中劃分出安全隱患區域，對這些區域進行嚴密監控，其次，自定義和設計了一套安全隱患區域判定法則，通過表示不安全係數函數S的選取閾值來確定是否將某區域判定為安全隱患區域，然後，根據公式算出不安全係數S。這種有選擇性的對安全隱患區域進行監控，既達到了對高速公路交通狀況監控，又合理的節約了投入成本，對於山區高速公路具有更大的實用價值。
文檔編號H04N7/18GK1916990SQ200610112848
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月5日 優先權日2006年9月5日
發明者方正鵬, 龔柏巖, 朱傳徵 申請人:交通部公路科學研究所