[发明专利]快速路养护施工区主动预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通安全预警技术领域，具体涉及一种快速路养护施工区主动预警方法。

背景技术

预警是指在危险发生之前，提前发出警示信号，从而规避危险的发生或者最大程度的减少危险造成的损失。快速路养护施工区的预警方法可以分为被动预警法和主动预警法。被动预警法通常由一些静态的安全警示标志等设施所构成。本方法的基本步骤是：首先，根据快速路养护施工区周围的特点，以及相关区域一段时间内的平均交通特征，然后，依据交通专家的经验及相关规范，制定施工过程中相对时间内不变的预警方案，最后，设置安全标志警示牌等静态设施。

被动预警法容易实现，系统设置便捷，而且设施安装价格较低廉，已广泛应用于快速路养护施工区的预警过程中，但被动预警也存在很多问题，当环境及交通参数等变化较大，如遇到不利天气的影响，一成不变的安全警示标志将不能起到应有的预警作用，特别是被动预警法不能实时动态的反应一些环境变化，不能有效警示相关人员防范已存在的安全隐患，安全警示标志的预警作用将大打折扣。

主动预警法是应用先进的智能技术等而发展而成的方法，它能及时检测环境的变化，其特点是能够实时动态告知快速路养护施工区周围的相关人员可能出现的危险，更有可能减少不必要的损失。显然，养护施工区周围的环境变化是大概率事件，专家很难准确预测整个养护施工过程的各种情况，被动预警法已不能及时解决环境变化所带来的危险，未来必将被主动预警方法所取代。因此本申请的方法属于主动预警方法之一。

城市快速路承担了城市交通的很大任务，车流量与平均车速等也比一般城市道路要高出很多，城市快速路养护施工区与一般施工区也有不同。城市快速路改扩建项目以及维修养护项目往往需要占用有限的道路空间，对快速路的通行能力影响较大，快速路养护施工区已成为城市道路的交通瓶颈路段，常常导致交通拥挤和交通事故的发生。另外，快速路养护施工区还存在一些不规范作业，致使城市快速路养护施工区的交通管制更加混乱，快速路养护施工区周围已成为交通事故多发区域，快速路上的车辆由高速自由流向低速阻滞流转换的过程就存在潜在的较大安全隐患。

由于城市快速路养护施工区周围车辆通行环境复杂，施工区附近的车速变化较大，影响施工区安全的因素更是繁多，故其安全预警方法与一般路段也存在一定不同。现常用的静态警示标志等预警方法没有考虑施工区的特殊性和实时变化的各种因素，预警效果较差，整体性价比较低。另外，养护施工区预警方法的作用不仅要保障汽车驾驶人员和施工人员等的人身安全，还要保证养护施工区周围的交通流正常安全通行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种快速路养护施工区主动预警方法，结合了城市快速路养护施工区的自身特性，结合实时变化的影响施工区安全的各种因素，对相关区域的交通情况进行分析判断，同时对预警方法中的相关参数进行动态调整，得出预警结果之后及时发布预警信息，实现快速路养护施工区安全状况的主动预警。

本发明采用以下方案实现：一种快速路养护施工区主动预警方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：采集快速路养护施工路段的各项基础数据，将其分为交通流数据集、天气数据集和静态数据集；

步骤S2：用K均值聚类算法选取原型样本，输入样本数据和聚类个数，交通状态分为三类，包括拥堵、拥挤以及畅通，则聚类个数为3，通过不断迭代求取聚类中心；

步骤S3：对原型样本进行预处理并求解伴随向量：将原型样本转化成一维向量，进行零均值和均一化处理，组成原型矩阵，进而求取伴随向量；

步骤S4：对输入数据进行预处理，得到初始输入向量与交通状态判别结果；

步骤S5：基于协同神经网络得出的交通状态判别结果，融合天气与静态数据设计预警判别模糊分类器；

步骤S6：将新一周期采集的数据实时判别之后不断融入历史数据，利用协同神经网络不断地对交通状态判别模型的参数进行实时调整。

进一步地，所述步骤S1中，所述静态数据集中的静态信息为养护施工区的客观环境信息，包括施工区封闭形式、封闭车道数、路面状况以及安全设施；所述交通信息集中的交通流信息包括交通量与平均车速，采用视频检测器对交通信息进行采集；所述天气数据集中的天气信息为施工区的雨量，采用雨量检测器进行采集。

进一步地，所述步骤S2中，通过计算实际样本和聚类中心的空间矢量的欧氏距离求取最小距离的实际样本，作为所述原型样本。

进一步地，所述步骤S3具体为：

所述原型样本的一维向量形式为