專利名稱：無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)及運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市交通管理中對無信號燈控制路段進(jìn)行交通擁堵報警、拍照系
統(tǒng)及其運行方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動車數(shù)量劇增，城市道路交通已經(jīng)處于飽和狀態(tài)，特別是在早 晚高峰時間。當(dāng)發(fā)生交通事故、車輛故障、交通違法駕駛行為等交通突發(fā)事件時，如果得不 到及時的處理，就會引發(fā)道路交通堵塞并迅速向周邊蔓延，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致局部交通癱 瘓。 針對城市道路的交通擁堵，目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的都是通過交通信號控制系統(tǒng)的 車輛檢測器的檢測信息來進(jìn)行分析計算，而且只能從交通整體趨勢上來計算道路擁擠程 度，對于由各種突發(fā)事件所引發(fā)的道路交通擁擠的極至狀態(tài)——交通擁堵，則不能快速發(fā) 現(xiàn)、快速報警。 在有信號燈及車輛檢測器的路口、路段尚且如此，對于諸如城市快速路、環(huán)路、立
交橋等沒有信號燈控制的路段來講，則更加難以實現(xiàn)交通擁堵的快速報警。 而且，由于路面交通的復(fù)雜性，任何交通擁堵檢測報警系統(tǒng)都存在著靈敏度與準(zhǔn)
確度之間的相互取舍問題，高的靈敏度要求短的檢測確認(rèn)周期從而導(dǎo)致準(zhǔn)確率降低，而要
提高準(zhǔn)確度則必然需要較長的檢測確認(rèn)周期從而導(dǎo)致靈敏度降低。也就是說，不論何種交
通擁堵快速檢測報警系統(tǒng)不可能達(dá)到100%的準(zhǔn)確率。因此，從交通管理實際的角度講，通
過圖像采集設(shè)備采集現(xiàn)場圖像以進(jìn)行擁堵確認(rèn)及查看擁堵原因是非常有必要的。目前這項
確認(rèn)工作通常只能是通過電視監(jiān)控攝像頭來完成，數(shù)量和覆蓋范圍有限，從而導(dǎo)致很多擁
堵報警信息無法進(jìn)行確認(rèn)及進(jìn)行原因查找。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種游離于信號控制系統(tǒng)之外的交通擁堵報警及拍照系 統(tǒng)，特別是適用于無信號燈控制的路段。該系統(tǒng)可將車輛檢測器和檢測信號分析處理單 元封裝在一起并設(shè)置于無信號燈控制的路段上，能夠?qū)崟r對本車道的車輛通行狀況進(jìn)行分 析，發(fā)現(xiàn)擁堵后立即通過報警信號輸出接口發(fā)出報警信息，并同時啟動圖像采集設(shè)備采集 現(xiàn)場圖像，與報警信息同時上傳至控制中心。本發(fā)明提供的交通擁堵快速報警及拍照系統(tǒng) 是這樣實現(xiàn)的 無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)，可以根據(jù)檢測車輛檢測器是否出 現(xiàn)被連續(xù)占用的情況進(jìn)行報警并拍照，其包括一個設(shè)置在被檢測交通流向路段的車道上的 車輛檢測器、一個檢測信號分析處理單元和一個圖像采集設(shè)備。檢測信號分析處理單元內(nèi) 預(yù)設(shè)一個擁堵報警閥值Ta，還預(yù)設(shè)了一個報警解除閥值Tb，同時具有一個車輛檢測器檢測 信號輸入接口和一個交通擁堵報警信號輸出接口 ；圖像采集設(shè)備與分析處理單元相連接， 分析處理單元檢測到交通擁堵后立即啟動圖像采集設(shè)備對現(xiàn)場拍照。交通擁堵報警信號輸出接口的報警數(shù)據(jù)以及圖像采集設(shè)備所獲得的現(xiàn)場圖像可以通過各種通訊方式(諸如 GPRS、電話線、寬帶等)傳送至控制中心。 分析處理單元上運行的交通擁堵分析程序，在系統(tǒng)上電并初始化后開始運行，每 秒4次。之所以每秒運行4次，是為了縮短對車輛檢測器占用狀態(tài)的實時檢測采樣間隔、提 高檢測精度。 上述系統(tǒng)的基本原理是①當(dāng)?shù)缆方煌ㄕr，設(shè)置在道路上的車輛檢測器應(yīng)該 是被間歇性占用的，車速越快則車輛對車輛檢測器的占用時間越短、車速越慢則占用時間 越長。而一旦出現(xiàn)了本不應(yīng)該出現(xiàn)的某一輛車長時間連續(xù)占用車輛檢測器的情況，即說明 該路段此時發(fā)生了交通異常。依據(jù)這一原理，首先在分析處理單元內(nèi)預(yù)設(shè)一個擁堵報警閥 值Ta;交通擁堵分析程序?qū)囕v檢測器的占用情況進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)車輛檢測器被 連續(xù)占用達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta，則立即向擁堵報警信號輸出接口發(fā)出該路段 發(fā)生交通擁堵的報警信息。也就是說，設(shè)定擁堵報警閥值Ta的用意，是從每次有車輛開始 占用車輛檢測器起開始計時，至該車輛離開車輛檢測器為止停止計時，只要出現(xiàn)一次計時 長度超過Ta的情況即認(rèn)為發(fā)生擁堵。②當(dāng)這臺連續(xù)占用車輛檢測器的車輛駛離車輛檢測 器后，車輛檢測器的狀態(tài)從被占用變?yōu)榭臻e，但此時不應(yīng)馬上解除擁擠報警，以避免發(fā)生報 警、解除、再報警、再解除的頻繁跳動不穩(wěn)定狀態(tài)。應(yīng)該是當(dāng)從這臺連續(xù)占用車輛檢測器的 車輛離開車輛檢測器起，此后的某一設(shè)定時間段內(nèi)，即使車輛檢測器會被間歇性占用、但未 再發(fā)生有車輛再次連續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta的情況時，
才將擁擠報警解除。依據(jù)這一原理，首先在分析處理單元內(nèi)預(yù)設(shè)一個報警解除閥值Tb ;交 通擁堵分析程序?qū)囕v檢測器的占用情況進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)連續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或 超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta的車輛一離開車輛檢測器起開始計時，只要未再出現(xiàn)車輛連 續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta的情況，就累加計算車輛檢測器 的空閑時間，當(dāng)累加值達(dá)到設(shè)定的報警解除閥值Tb時解除報警；而一旦期間再次出現(xiàn)車輛 連續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta的情況，即輸出報警信號，同時 將累加值清零，從下一次該車輛離開車輛檢測器起開始新一次的累加計算。也就是說，從一 臺連續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta的車輛離開車輛檢測器起， 開始對車輛檢測器的空閑時間進(jìn)行累加計算，直至達(dá)到報警解除閥值Tb時解除報警，而這 個過程所需的時間是不確定的，取決于期間車流量的大小、也就是累計車輛間隙的多少。車 流越小、間隙越大，則這個擁擠解除過程就越短；車流越密集、間隙越小，則這個擁擠解除過 程就越長。這種只累加車輛檢測器的空閑時間、而不是累加除了車輛檢測器被連續(xù)占用且 達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報警閥值Ta以外的所有時間(即車流正常行駛的時間)的算法，使 得擁擠解除能夠依據(jù)車流特性而變化，更加符合交通流特性、更加準(zhǔn)確。
以平均車長3米的車流計算，無信號燈控制路段上的車流，在平均時速60公里、 20公里、5公里、1公里時每輛車對車輛檢測器的占用時間分別約為0. 2秒、0. 5秒、2秒、10 秒。因此，根據(jù)某一路段平均車速降至多少時應(yīng)認(rèn)定為發(fā)生了擁堵，交通工程師可以為該車 輛檢測器設(shè)定相應(yīng)的擁堵報警閥值Ta。同樣，報警解除閥值Tb亦可由交通工程師根據(jù)具體 情況自行設(shè)定，一般不易過小，以免導(dǎo)致在擁堵尚未徹底解除、車隊走走停停時，發(fā)生報警、 解除、再報警、再解除的頻繁跳動狀況。較大的報警解除閥值Tb，相當(dāng)于加長了擁堵解除確 認(rèn)過程，雖然解除所需時間較長但確認(rèn)性更強(qiáng)。
本發(fā)明所提供的交通擁堵報警的運行方法是 (1)在分析處理單元內(nèi)預(yù)設(shè)一個擁堵報警閥值Ta和報警解除閥值Tb，
(2)當(dāng)系統(tǒng)上電時，初始化程序啟動，參照圖1中所示流程，將交通擁堵分析程序 的車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu、車輛檢測器空閑累加器te、當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca、已拍 照標(biāo)志ra初始化為0，然后開始運行交通擁堵分析程序，每秒4次， (3)參照圖2中所示流程，每秒運行4次的交通擁堵分析程序，首先檢查車輛檢測 器占用狀態(tài)，若此時車輛檢測器被占用則轉(zhuǎn)到(4)，若此時車輛檢測器空閑則轉(zhuǎn)到(5)，
(4)將車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu加l，然后判斷tu是否大于或等于4*排隊 清除期報警閥值Ta，是則表示出現(xiàn)了出現(xiàn)車輛連續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或超過設(shè)定的擁 堵報警閥值Ta的情況，將當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca置為1、將車輛檢測器空閑累加器te置為 O，然后轉(zhuǎn)到(6)， (5)將車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu置為0，然后檢查當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca是否 等于l，否則說明當(dāng)前無擁堵報警且車輛檢測器空閑，不需處理，直接轉(zhuǎn)到(6);是則說明當(dāng) 前是在擁堵報警狀態(tài)下出現(xiàn)了車輛檢測器空閑，將車輛檢測器空閑累加器te加l，然后判 斷te是否大于或等于扭Tb，否則說明此時累計的車輛檢測器空閑尚未達(dá)到擁堵解除報警 閥值Tb，直接轉(zhuǎn)到(6)，是則說明此時累計的車輛檢測器空閑已經(jīng)達(dá)到擁堵解除報警閥值 Tb，將當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca置為O，然后轉(zhuǎn)到(6)， (6)向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca，然后 (7)判斷是否當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca為l且已拍照標(biāo)志ra為O，否則直接轉(zhuǎn)到(8)，
是則啟動圖像采集設(shè)備對現(xiàn)場拍照，并將已拍照標(biāo)志ra置為l，從而僅對第一次擁堵報警
現(xiàn)場拍照一次，以避免對同一次交通擁堵報警反復(fù)拍照，然后 (8)退出本次交通擁堵分析程序的運行。


圖1是初始化程序流程圖
圖2是交通擁堵分析程序流程圖
具體實施例方式
假定在某立交橋上某處設(shè)置了車輛檢測器，并預(yù)設(shè)擁堵報警閥值Ta = 8秒，報警 解除閥值Tb = 30秒。 當(dāng)系統(tǒng)上電時，將交通擁堵分析程序的車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu、車輛檢測 器空閑累加器te、當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca初始化為0，然后開始運行交通擁堵分析模塊，每秒 4次。 假定當(dāng)前沒有擁堵報警(當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca = 0)，某車已經(jīng)連續(xù)占用車輛檢測 器3秒(車輛檢測器連續(xù)占用計時器加=4*3 = 12)，且此時仍在占用交通擁堵分析程序 首先檢查車輛檢測器檢測信號輸入接口的車輛檢測器占用狀態(tài)，被占用，則將車輛檢測器 連續(xù)占用計時器tu加l(tu = 12+1 = 13)，然后判斷tu( = 13)是否大于或等于扭Ta(= 4*8 = 32)，否，則不改變ca，轉(zhuǎn)到向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當(dāng)前擁堵報警狀態(tài) ca( = O)，然后退出本次交通擁堵分析程序的本次運行。
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假定當(dāng)前沒有擁堵報警(當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca = 0)，某車已經(jīng)連續(xù)占用車輛檢測器7. 75秒(車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu = 4*7. 75 = 31)，且此時仍在占用交通擁堵
分析程序首先檢查車輛檢測器檢測信號輸入接口的車輛檢測器占用狀態(tài)，被占用，則將車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu加1 (tu = 31+1 = 32)，然后判斷tu( = 32)是否大于或等于4*Ta( = 4*8 = 32)，是，則說明發(fā)生了交通擁堵，將ca置為1，并將車輛檢測器空閑累加器te置為0亦即將以前所可能累計的車輛檢測器空閑累加值清O，然后向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca( = l)，然后退出本次交通擁堵分析程序的本次運行。
假定當(dāng)前有擁堵報警(當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca = 1)，此時車輛檢測器空閑，且此前已經(jīng)累計了 29. 75秒的車輛檢測器空閑時間，即車輛檢測器空閑累加器te = 4*29. 75 =119:交通擁堵分析程序首先檢查車輛檢測器檢測信號輸入接口的車輛檢測器占用狀態(tài)，空閑，則首先將車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu清O，然后判斷當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca是否等于l，是，則將車輛檢測器空閑累加器te加l(te = 119+1 = 120)，然后判斷te( = 120)是否大于或等于4*Tb ( = 4*30 = 120)，是，則說明擁堵已經(jīng)解除，將ca置為0，然后向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca( = 0)，然后退出本次交通擁堵分析程序的本次運行。
權(quán)利要求
無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)，其特征是(1)由車輛檢測器及與之相連接的檢測信號分析處理單元、一個與分析處理單元相連接的圖像采集設(shè)備構(gòu)成，(2)車輛檢測器設(shè)置在被檢測交通流向路段上，(3)分析處理單元具有一個車輛檢測器檢測信號輸入接口以及一個交通擁堵報警信號輸出接口，分析處理單元預(yù)設(shè)擁堵報警閥值Ta及報警解除閥值Tb，a、從車輛檢測器被占用起監(jiān)測，若在≥Ta時間隔內(nèi)車輛檢測器始終被連續(xù)占用，即發(fā)出交通擁堵報警信號，b、從連續(xù)占用車輛檢測器時間段≥Ta的車輛離開車輛檢測器時計，若再未有車輛檢測器被連續(xù)占用時間≥Ta情況發(fā)生，即累加車輛檢測器的空閑時間至報警解除閥值Tb，發(fā)出解除報警信號，(4)分析處理單元檢測到交通擁堵后即啟動圖像采集設(shè)備對現(xiàn)場拍照。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)，其特征是分 析處理單元每秒運行四次。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)，其特征 是車輛檢測器設(shè)置在被檢測交通流向路段的車道上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)，其特征 是車輛檢測器與檢測信號分析處理單元封裝為一體。
5. 無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)運行方法，其特征是(1) 預(yù)設(shè)一個擁堵報警閥值Ta和報警解除閥值Tb，(2) 將交通擁堵分析程序的車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu、車輛檢測器空閑累加器 te、當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca、已拍照標(biāo)志ra初始化為0，(3) 檢查車輛檢測器檢測信號輸入接口的車輛檢測器占用狀態(tài)，若此時車輛檢測器被 占用則轉(zhuǎn)到(4)，若此時車輛檢測器空閑則轉(zhuǎn)到(5)，(4) 將車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu加l，然后判斷tu是否大于或等于4*排隊清除 期報警閥值Ta，是則表示出現(xiàn)了出現(xiàn)車輛連續(xù)占用車輛檢測器且達(dá)到或超過設(shè)定的擁堵報 警閥值Ta的情況，將當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca置為1、將車輛檢測器空閑累加器te置為O，然 后轉(zhuǎn)到(6)，(5) 將車輛檢測器連續(xù)占用計時器tu置為0，然后檢查當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)Ca是否等于 l，否則直接轉(zhuǎn)到(6)、是則將車輛檢測器空閑累加器te加l，然后判斷te是否大于或等于 扭Tb，否則直接轉(zhuǎn)到(6)、是則將當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca置為0，然后轉(zhuǎn)到(6)，(6) 向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca，然后(7) 判斷是否當(dāng)前擁堵報警狀態(tài)ca為1且已拍照標(biāo)志ra為0，否則直接轉(zhuǎn)到(8)，是則 啟動圖像采集設(shè)備對現(xiàn)場拍照，并將已拍照標(biāo)志ra置為l，然后(8) 退出本次交通擁堵分析程序。
全文摘要
本發(fā)明系一種無信號燈控制路段的交通擁堵報警、拍照系統(tǒng)及其運行方法，系統(tǒng)由車輛檢測器、圖像采集設(shè)備及與之相連接的檢測信號分析處理單元構(gòu)成，車輛檢測器設(shè)置在被檢測交通流向路段上，分析處理單元具有一個車輛檢測器檢測信號輸入接口以及一個交通擁堵報警信號輸出接口，分析處理單元預(yù)設(shè)擁堵報警閥值Ta及報警解除閥值Tb，從車輛檢測器被占用起監(jiān)測，若在≥Ta時間隔內(nèi)車輛檢測器始終被連續(xù)占用，即發(fā)出交通擁堵報警信號并啟動對現(xiàn)場拍照；從連續(xù)占用車輛檢測器時間段≥Ta的車輛離開車輛檢測器時計，若再未有車輛檢測器被連續(xù)占用時間≥Ta情況發(fā)生，即累加車輛檢測器的空閑時間至報警解除閥值Tb，發(fā)出解除報警信號。
文檔編號G08G1/01GK101763724SQ200910188048
公開日2010年6月30日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者劉剛, 姜廷順, 張濱, 李志恒, 王一良, 鄭通 申請人:姜廷順