專利名稱：基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及到一種基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高速公路上交通狀況的直觀了解，都是依靠沿途布設(shè)的攝像機(jī)來完成對(duì)道路監(jiān)控，沿公路上的攝像機(jī)布設(shè)方式分為兩種第一種方法是重點(diǎn)路段監(jiān)控(傳統(tǒng)監(jiān)控方式)監(jiān)控點(diǎn)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(diǎn)，以及各個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控范圍、各點(diǎn)之間的銜接關(guān)系等問題在監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)均沒能得到充分必要的分析。此外，受困于供電距離的限制，監(jiān)控點(diǎn)一般都集中在供電情況相對(duì)好的收費(fèi)站附近，但這些被選擇的點(diǎn)并不一定都是最需要監(jiān)控的點(diǎn)，而且使監(jiān)控范圍受到明顯約束。其結(jié)果是不同道路的重點(diǎn)路段似乎完全一致，由于供電問題使監(jiān)控的范圍和作用大受影響。對(duì)于交通安全的改善并不顯著。
第二種方法是，攝像機(jī)全程高密度布設(shè)(目前高速公路普遍采用的全程監(jiān)控模式)這種監(jiān)控模式采用攝像機(jī)逐一相連，實(shí)現(xiàn)全線逐點(diǎn)密布的方式，使高速公路所有路段都納入攝像機(jī)的監(jiān)控范圍之內(nèi)，這種監(jiān)控模式對(duì)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(huì)增加系統(tǒng)的昂貴的經(jīng)濟(jì)代價(jià)性和系統(tǒng)可靠性的負(fù)擔(dān)與風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)簡(jiǎn)約系統(tǒng)明顯較優(yōu)于上述這種繁雜系統(tǒng)。
隨著國(guó)家交通道路的迅猛發(fā)展，各地的高速公路日益增多，在節(jié)約能源統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下，為了進(jìn)一步改進(jìn)公路交通監(jiān)控，就要研發(fā)一種新的模式，面對(duì)日益增多的高速公路，推廣一種高效易行的全程監(jiān)控系統(tǒng)的建立方法，則是本項(xiàng)目研發(fā)的宗旨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)已有技術(shù)中采用的重點(diǎn)路段監(jiān)控方法以及攝像機(jī)全程高密度布設(shè)法都存在各自的缺陷，或是監(jiān)控范圍受到明顯約束，或是增加系統(tǒng)的昂貴經(jīng)濟(jì)代價(jià)，為了克服上述不足之處，就需要研究一種新的全程監(jiān)控的方法，本發(fā)明的目的是提供一種基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法。
上述發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，一種基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法，其特征在于首先，對(duì)現(xiàn)有道路運(yùn)用車輛運(yùn)行安全進(jìn)行分析方法和結(jié)合上下游路段的關(guān)聯(lián)性分析，從全程中劃分出安全隱患區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，即為“安全隱患區(qū)域無盲區(qū)監(jiān)控”；其次，根據(jù)以往大量累集的交通安全的經(jīng)驗(yàn)，自定義和設(shè)計(jì)了一套安全隱患區(qū)域判定法則，通過表示不安全系數(shù)函數(shù)S的選取閾值來確定是否將某區(qū)域判定為安全隱患區(qū)域，從而進(jìn)行視頻監(jiān)控；然后，根據(jù)公式算出不安全系數(shù)S，當(dāng)S值超過監(jiān)控閾值時(shí)，即需對(duì)該路段進(jìn)行攝像機(jī)布設(shè)，反之，則可對(duì)其采取非布設(shè)。
函數(shù)S是人的影響因素參數(shù)X1、車的影響因素X2、路的影響因素X3及環(huán)境的影響因素X4這4個(gè)參數(shù)共同作用的結(jié)果，表示為S＝F(X1，X2，X3，X4)；在高速公路臨近系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)之前，我們將函數(shù)及4個(gè)參數(shù)的取值和其對(duì)交通安全的影響進(jìn)行了如下定義表1危險(xiǎn)級(jí)別定義

高速公路上的交通事故從根本上說是由人、車、路、環(huán)境要素組成的系統(tǒng)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(xué)分析，找到高速人、車、路、環(huán)境4大因素的內(nèi)在聯(lián)系。
高速公路建成以后，三個(gè)參數(shù)X1、X2、X4對(duì)交通安全的影響程度處于一個(gè)不斷波動(dòng)的狀態(tài)，但由于重要參數(shù)X3對(duì)交通安全的影響處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，并且對(duì)具體的高速公路而言，X1、X2、X4對(duì)交通安全的影響具有一定的規(guī)律可尋，所以，S曲線具有一定的波動(dòng)范圍，如附圖所示，S一般都在“危險(xiǎn)邊緣曲線”(各路段安全系數(shù)最差值的連線)和“安全邊緣曲線”(各路段安全系數(shù)最佳值連線)之間波動(dòng)，如果找到各條波動(dòng)曲線的最終平衡曲線，則其可以直接作為攝像機(jī)布設(shè)選點(diǎn)的依據(jù)，我們將攝像機(jī)的選點(diǎn)閾值定為S≥3.5(該路段不安全系數(shù)S≥3.0時(shí)，即需對(duì)該路段進(jìn)行視頻監(jiān)控)，函數(shù)S的計(jì)算公式為4.1*1+3.0*1+4.5*2+3.3*21+1+2+2]]>

如上文所述，高速公路建成以后，參數(shù)Xi(i＝1、2、3、4)對(duì)道路安全的影響程度是不一樣的，通過對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和根據(jù)以往的研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)參數(shù)Xi的權(quán)值Wi做如下規(guī)定

所述函數(shù)S中的4個(gè)因素，人的影響因素參數(shù)X1又分司機(jī)駕駛和行人干擾二個(gè)因素，車的影響因素X2是一個(gè)隨機(jī)量，路的影響因素X3接近一個(gè)常量，環(huán)境影響因素X4是一個(gè)隨區(qū)域、時(shí)間的變量。人的影響因素X1分為兩個(gè)方面，司機(jī)的駕駛行為和行人的干擾。司機(jī)的不當(dāng)駕駛行為如超速行駛、超載行駛及酒后駕駛等對(duì)高速公路會(huì)帶來巨大的安全隱患，但這種不當(dāng)駕駛行為在高速公路上的分布無規(guī)律可尋，一旦這種駕駛行為產(chǎn)生，這種影響會(huì)貫穿于整個(gè)高速公路全程；與前者不同，高速公路上的人為干擾主要分布在幾個(gè)特定的區(qū)域，如臨時(shí)停車點(diǎn)、停車服務(wù)區(qū)、加水服務(wù)區(qū)、行人習(xí)慣性穿越地帶，這些地方司機(jī)和行人的不當(dāng)行為可能會(huì)帶來比較大的安全隱患，我們對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)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(fā)生后，也能在第一時(shí)間采取措施，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)。
車的影響因素X2是一個(gè)隨機(jī)量，駕駛?cè)藛T的安全與車況有很大關(guān)系，我國(guó)的汽車行業(yè)正處于一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，車況與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還具有一定的距離；對(duì)具體的高速公路而言，該路通車運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，其車型、車況、車流量都具有一定的規(guī)律性，統(tǒng)計(jì)分析這些規(guī)律性是X2取值的重要參考依據(jù)。
路的影響因素X3非常接近一個(gè)常量，高速公路土建工程完成以后，道路指標(biāo)基本不會(huì)再有過多的變動(dòng)，對(duì)交通工程的設(shè)計(jì)人員來說，分析一個(gè)常量是比較具有針對(duì)性的。通過對(duì)高速公路路段的線形與安全關(guān)聯(lián)性分析、坡度與交通安全的關(guān)聯(lián)性分析，可以合理推算出連續(xù)長(zhǎng)下坡、連續(xù)彎道、橋隧連接處等關(guān)鍵路段的X3取值。
環(huán)境影響因素X4是一個(gè)變量，這個(gè)變量隨著區(qū)域和時(shí)間的變化具有一定的變化規(guī)律，常年積雪、結(jié)冰路段、霧區(qū)的出入口路段等會(huì)對(duì)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(fā)區(qū)域，這些都是參數(shù)X4取值較高的地方。
在選擇高速公路的具體監(jiān)控位置之前，首先參照現(xiàn)在攝像機(jī)的有效監(jiān)控距離(一般為1公里左右)將整個(gè)路段分解為連續(xù)的區(qū)域段，然后根據(jù)以往的研究經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)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(jù)上面的公式計(jì)算出不安全系數(shù)S，當(dāng)S的值超過監(jiān)控閾值時(shí)，即需對(duì)該路段進(jìn)行攝像機(jī)布設(shè)，反之，則可對(duì)該路段采取其它的監(jiān)控方式。
舉例如下某高速公路的K50+100-K51+100路段為連續(xù)的長(zhǎng)大下坡，并且后半部分為連續(xù)彎道，通過對(duì)該路段的安全性分析，對(duì)影響交通安全的參數(shù)X進(jìn)行如下賦值

則S=4.1*1+3.0*1+4.5*2+3.3*21+1+2+2=3.8≥3.0]]>所以對(duì)該路段要進(jìn)行視頻監(jiān)控。
基于以上分析計(jì)算，從高速公路全程中過濾出有較大安全隱患的區(qū)域，并對(duì)這些安全隱患區(qū)域進(jìn)行視頻監(jiān)控。本發(fā)明的有益效果是，這種有選擇性的對(duì)安全隱患區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，既達(dá)到了對(duì)高速公路交通狀況監(jiān)控，解決安全與效率問題，又合理的節(jié)約了投入成本，這種監(jiān)控方式對(duì)于山區(qū)高速公路具有更大的實(shí)用價(jià)值。


圖1為傳統(tǒng)密集型攝像機(jī)布設(shè)方式。
圖2為安全隱患區(qū)監(jiān)控?cái)z像機(jī)布設(shè)方式。
圖3為不安全系數(shù)與高速公路里程數(shù)的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，表示傳統(tǒng)密集型攝像機(jī)布設(shè)方式示意圖，在整個(gè)公路段上布設(shè)各個(gè)點(diǎn)的臨近范圍及各點(diǎn)之間銜接關(guān)系，臨近系統(tǒng)中均未進(jìn)行充分必要分析，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性有著一定風(fēng)險(xiǎn)。圖中攝像機(jī)監(jiān)控范圍為L(zhǎng)1，攝像機(jī)2監(jiān)控范圍為L(zhǎng)2。
參照?qǐng)D2，表示本發(fā)明安全隱患區(qū)監(jiān)控?cái)z像機(jī)布設(shè)方式，將經(jīng)濟(jì)性、有效性、合理性密切結(jié)合在一起。圖中安全隱患區(qū)1為S1，安全隱患區(qū)2為S2。
參照?qǐng)D3，表示在布設(shè)過程中，不安全系統(tǒng)S與高速公路里程數(shù)的關(guān)系曲線，從圖中可以看出，不安全系統(tǒng)數(shù)S一般都在“危險(xiǎn)邊緣曲線”和“安全邊緣曲線之間波動(dòng)”。
下面以一個(gè)運(yùn)用本方法的具體實(shí)例來說明本方法的指導(dǎo)作用和取得的良好效果。
安全隱患區(qū)域無盲區(qū)監(jiān)控外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方式在云南思小(思茅-小勐養(yǎng))高速公路進(jìn)行了首次設(shè)計(jì)施工，取得了良好的效果。思小高速公路是一條典型的山區(qū)高速公路，全程97Km，沿途有隧道群、連續(xù)長(zhǎng)大下坡、連續(xù)彎道、高架橋等，路況十分復(fù)雜；有臨時(shí)停車點(diǎn)、停車服務(wù)區(qū)、加水服務(wù)區(qū)等人為干擾因素交多的地方；有長(zhǎng)達(dá)10公里左右的核心霧區(qū)和5公里左右的重點(diǎn)霧區(qū)，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(shè)計(jì)平、縱面圖，結(jié)合道路的特點(diǎn)和攝像機(jī)的最大監(jiān)控范圍，將思小高速全程分為連續(xù)的區(qū)域段，并根據(jù)研究經(jīng)驗(yàn)給區(qū)域段內(nèi)的安全影響因素X1、X2、X3、X4賦值，并根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算出道路不安全系數(shù)S，從而決定該路段是否進(jìn)行攝像機(jī)布設(shè)，進(jìn)行視頻監(jiān)控，如下表所示。

經(jīng)分析計(jì)算，思小高速公路外場(chǎng)共有58個(gè)區(qū)域段符合視頻監(jiān)控的要求，故在上述區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控?cái)z像機(jī)的布設(shè)。思小高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)建成后，從路政的統(tǒng)計(jì)情況看，道路通車運(yùn)營(yíng)后的前兩個(gè)月共發(fā)生交通事件14件，其全部在攝像機(jī)的監(jiān)控范圍內(nèi)，取得了良好的監(jiān)控效果。
權(quán)利要求
1.一種基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法，其特征在于首先，對(duì)現(xiàn)有道路運(yùn)用車輛運(yùn)行安全進(jìn)行分析方法和結(jié)合上下游路段的關(guān)聯(lián)性分析，從全程中劃分出安全隱患區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，即為“安全隱患區(qū)域無盲區(qū)監(jiān)控”；其次，根據(jù)以往大量累集的交通安全的經(jīng)驗(yàn)，自定義和設(shè)計(jì)了一套安全隱患區(qū)域判定法則，通過表示不安全系數(shù)函數(shù)S的選取閾值來確定是否將某區(qū)域判定為安全隱患區(qū)域，從而進(jìn)行視頻監(jiān)控；然后，根據(jù)公式算出不安全系數(shù)S，當(dāng)S值超過監(jiān)控閾值時(shí)，即需對(duì)該路段進(jìn)行攝像機(jī)布設(shè)，反之，則可對(duì)其采取非布設(shè)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法，其特征在于函數(shù)S是人的影響因素參數(shù)X1、車的影響因素X2、路的影響因素X3及環(huán)境的影響因素X4這4個(gè)參數(shù)共同作用的結(jié)果，表示為S＝F(X1，X2，X3，X4)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法，其特征在于所述函數(shù)S中的4個(gè)因素，人的影響因素參數(shù)X1又分司機(jī)駕駛和行人干擾二個(gè)因素，車的影響因素X2是一個(gè)隨機(jī)量，路的影響因素X3接近一個(gè)常量，環(huán)境影響因素X4是一個(gè)隨區(qū)域、時(shí)間的變量。
全文摘要
一種基于安全隱患區(qū)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)方法，屬于交通監(jiān)控領(lǐng)域，首先，對(duì)現(xiàn)有道路運(yùn)用車輛運(yùn)行安全進(jìn)行分析方法和結(jié)合上下游路段的關(guān)聯(lián)性分析，從全程中劃分出安全隱患區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，其次，自定義和設(shè)計(jì)了一套安全隱患區(qū)域判定法則，通過表示不安全系數(shù)函數(shù)S的選取閾值來確定是否將某區(qū)域判定為安全隱患區(qū)域，然后，根據(jù)公式算出不安全系數(shù)S。這種有選擇性的對(duì)安全隱患區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，既達(dá)到了對(duì)高速公路交通狀況監(jiān)控，又合理的節(jié)約了投入成本，對(duì)于山區(qū)高速公路具有更大的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H04N7/18GK1916990SQ200610112848
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者方正鵬, 龔柏巖, 朱傳征 申請(qǐng)人:交通部公路科學(xué)研究所