山区高速公路交通智能监控安全保障技术研究
时间:2017-08-10


本课题以河北承赤高速公路为依托,对山区高速公路存在的特殊及危险路段进行了界定,对其交通行车特点、突发事故特征与致因进行了分析,并提出了相应的交通智能监控应用方案;深入研究了货车弯道行车安全警示系统,建立了一种考虑“人—车—路”综合影响的弯道安全车速预测改进模型和算法,并进行了仿真验证和软件实现;研究提出了基于多视角学习的山区高速公路交通事件检测方法和基于双视角学习的山区高速公路车辆事件鲁棒检测技术,并开发了山区高速公路交通事件视频高精度检测系统原型软件;研究建立了一种基于AHP与模糊综合评价的交通安全态势评估模型,并结合承赤高速实际情况,设计研发了山区高速公路交通安全态势评估与预测预警系统原型软件。

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1.山区高速公路特殊及危险路段分析与交通智能监控应用研究。

(1)对山区高速公路的交通安全状况、交通事故类型与特征、交通事故原因等进行了总体分析。

(2)研究结合承赤高速公路的实际情况,界定并提出了山区高速公路存在的五种特殊及危险路段,包括长大隧道、桥梁、长大下坡、长直线接小转弯半径和弯道路段,并对其交通行车特点、突发事故特征与致因进行了深入的分析。

(3)针对研究提出的特殊及危险路段,阐明了一般性交通安全保障措施,并在此基础上综合考虑当前交通监控技术及产品情况,进一步提出了系统性的交通智能监控应用方案。

2.货车弯道行车安全警示系统的研究与联合仿真、应用方案设计、安全性评价。

(1)系统地分析了公路弯道路段的交通事故特性、事故数量及严重度变化特性、事故形态及主要致因等,提出了死亡强度和受伤强度两个新指标。

(2)基于车辆及道路环境信息,研究建立了一种考虑“人—车—路”综合影响的弯道安全车速预测改进模型和算法,该模型全面考虑了驾驶人、道路、车型等15种因素,并利用TruckSim与Simulink进行了联合仿真验证和软件实现。

(3)运用交通智能监控技术手段,研究设计了弯道行车安全警示系统的应用方案,包括系统构架、通信接口、车速预测、安全警示等功能。

(4)研究提出了车辆在弯道路段的侧翻、侧滑评价指标,对各类弯道车速预测模型进行了对比分析,并根据仿真实验结果对本研究提出的改进模型进行了效果评价,验证了其可靠性。

3.山区高速公路交通事件快速检测与识别技术应用研究、方案设计及检测系统原型开发。

(1)研究对交通事件快速检测与识别技术应用情况进行了综合分析,针对现存问题,提出了基于多视角学习的山区高速公路交通事件检测方法,该技术方法在传统单视角做视频事件检测思路基础上进行了扩展,建立了新的视角,通过双视角关联处理进行决策层融合判决,实现了对“交通拥堵、交通事故、车辆逆行、违规停车、行人闯入、抛洒物、火灾烟雾”等7种交通事件的有效检测。

(2)研究提出了基于双视角学习的山区高速公路车辆事件鲁棒检测技术,对于车辆相关的4种交通事件(交通拥堵、交通事故、车辆逆行、违规停车),研究在现有广泛应用的反映车辆独立行为的车辆行驶轨迹特征基础上,基于道路交通结构化的特点,针对性地提出反映车流整体特征的“分车道时空外极面图”,从而形成交通事件两个相互独立的视角(车辆各自独立行为和交通断面车流整体特征),在双视角融合框架下完成山区高速公路车辆事件鲁棒检测。

(3)重点针对山区高速公路天气多雾、夜间无照明等应用环境,深入开展面向全天候的山区高速公路交通视频预处理技术研究,主要包括“基于暗原色先验原理的山区高速公路监控视频去雾增强技术、基于Retinex理论与双边滤波的山区高速公路夜晚低照度监控视频图像快速增强算法、基于图像拐点与车道线提取的山区高速公路能见度自动检测技术”等三方面内容。

(4)根据以上研究提出的技术方法进行了应用方案设计,开发了山区高速公路交通事件视频高精度检测系统原型软件,并利用大量的道路监控视频进行了检测实验和分析,对该系统有效性进行了验证。

4.山区高速公路交通安全态势评估与预测预警技术研究、模型构建及评估指标体系建立、系统原型设计研发。

(1)对高速公路监控系统、交通智能监控技术进行综合分析,重点阐述了与交通数据分析及应用相关的理论技术,包括交通数据预处理、交通数据融合、交通数据挖掘等关键技术,进行分类总结,并结合山区高速公路交通特点进行了适用性分析。

(2)对交通参数短时预测与交通状况动态预测的方法展开研究,在总结综述现有方法基础上进行了对比分析,并针对山区高速公路开展适用性分析,运用了基于K近邻非参数回归的山区高速公路交通参数预测模型,进行模拟实验。

(3)研究构建了一种基于AHP与模糊综合评价的交通安全态势评估模型,建立了含有“3项一级指标和12项二级指标”的交通安全态势评估指标体系,并结合承赤高速实际情况,设计研发了山区高速公路交通安全态势评估与预测预警系统原型软件。

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