專利名稱：高速公路網的救援路徑自動決策方法
技術領域：
本發明涉及在考慮高速公路網的路網結構、路段交通流狀況、天氣狀況等因素的情況下，結合交通事故救援的需求信息和周邊應急資源的儲備信息，通過計算機自動控制， 生成高速公路網中應急資源出救點需要運輸的資源種類、數量以及運輸線路，確保能夠準時、可靠的運輸應急資源，為高速公路網的交通事故應急救援提供資源保障，提高交通事故的應急救援效率，減少事故造成的人員傷亡和財產損失。屬于公路交通的應急管理領域。
背景技術：
隨著我國經濟迅速發展，為了滿足城市經濟社會發展的需求，我國正在加快高速公路網建設。高速公路網開口少，受外界干擾小，具有高效性、便捷性和快捷性的特點。但遺憾的是，當高速公路發生交通事故之后，周邊車輛很難疏散，不僅會造成高速公路網的嚴重擁堵，還會造成交通事故應急救援所需的應急資源(特殊車輛、人員、設備、物資等)難以及時到位，進而導致了難以預計的人員傷亡和財產損失。
據《道路交通事故統計年報》，2008年我國發生高速公路交通事故10848起，占交通事故總起數的4. 09%，造成6042人死亡，占事故總死亡人數的8. 22%，13768人受傷，占事故總受傷人數的4. 52%，直接財產損失約3. 36億元，占事故總財產損失的33. 31%。美國交通安全實踐表明，縮短交通事故后救援時間，有利于減少交通事故的傷亡以及傷害程度。在這個意義上，交通事故發生后的半小時被稱為“生命黃金半小時”，對挽救傷員的生命至關重要。
經發明人長期研究發現，隨著我國高速公路網的交通基礎設施建設的不斷完善， 高速公路網已經具備了對交通事故快反應、短時間、高效率的應急救援的條件。目前，造成我國高速公路網交通事故應急救援效率低的主要瓶頸是應急救援路徑的選取不可靠，難以保障應急資源運輸的時效性。以我國的高速公路網為例，我國大多數高速公路的最外側均有應急通道，一旦發生交通事故，應急資源可以通過應急通道運輸至事故現場。但實際情況是，當發生交通事故造成擁堵之后，部分社會車輛從自身利益出發，會駛入應急通道，造成應急通道擁堵，進而導致應急資源無法通行。由于傳統的選擇最短救援路徑的方法未考慮交通事故對交通的影響，容易造成應急資源不能及時運輸到救援現場，影響交通事故的救援工作開展。如果能夠根據交通事故造成的交通擁堵、高速公路網的交通流、天氣條件、應急資源需求、應急資源的儲備信息等因素，自動生成應急資源在高速公路網中救援路徑決策方案，并準確預測應急資源運輸到達事故現場的時間，則可有效提高交通該事故的應急救援能力，避免不必要的人員傷亡和財產損失。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種高速公路網的救援路徑自動決策方法，當高速公路網發生交通事故后，根據交通事故造成的交通擁堵、高速公路網的交通流、天氣條件、應急資源需求、應急資源的儲備信息等因素的變化，自動生成應急資源在高速公路網中救援路徑決策方案，保障應急資源能夠及時運輸到事故現場，提高應急救援效率，減少人員傷亡和財產損失。
技術方案為解決上述技術問題，本發明提出一種高速公路網的救援路徑自動決策方法，該方法包括如下步驟
步驟1 當發現交通事故后，采集事故現場信息、周邊應急出救點信息、路網信息； 步驟2:根據事故點位置和周邊出救點位置，在高速公路網中，通過搜索一條從周邊出救點到事故點的通行距離最短的路徑作為初始的備選救援路徑
^o ；
步驟3 根據事故現場占用車道位置以及被占用車道的交通流流向，確定受交通事故影響的交通流方向；采集事故現場道路條件、事故現場堵塞車道數、事故點位置，確定交通事故下通行能力折算系數P，通過高速公路網的數據庫，采集交通事故現場理想條件下的通行能力β ,確定交通事故現場受交通事故影響的交通流方向實際通行能力= ；
步驟4 采集事故現場上游的交通量么，根據事故現場的實際通行能力,判斷事故現場是否會造成交通擁堵如果Q她^ Qm ,則事故現場未造成交通擁堵，則轉至步驟5 ；否則，事故現場造成交通擁堵，則轉至步驟7 ；
步驟5 根據無擁堵影響的通行時間確定方法，確定初始的備選救援路徑A的通行時間；
步驟6 擴大救援路徑的搜索范圍，根據初始的備選救援路徑戰的通行時間τ和最高時速限制標準120km/h，在高速公路網中，搜索除初始的備選救援路徑S0以外，周邊所有出救點到事故點的通行距離小于等于120石的路徑作為備選救援路徑，可記為場,4，…而, 根據無擁堵影響的通行時間確定方法，分別為每條備選救援路徑確定通行時間，記為巧了21 ..、％，其中《表示搜索到的備選救援路徑數，轉入步驟9 ；
步驟7 判斷事故現場造成的車輛排隊是否在初始的備選救援路徑^上，如果不在，通過無擁堵影響的通行時間確定方法確定初始的備選救援路徑孓的通行時間石；如果在，通過有擁堵影響的通行時間確定方法確定初始的備選救援路徑孓的通行時間石；
步驟8 擴大救援路徑的搜索范圍，根據初始的備選救援路徑昇的通行時間石和最高時速限制標準120km/h，在高速公路網中，搜索除初始的備選救援路徑S0以外，周邊所有出救點到事故點的通行距離小于等于120ζ的路徑作為備選救援路徑，可記為劣,高，".,Ss ,
針對S1J2s…，&中每一條備選救援路徑，判斷事故現場造成的車輛排隊是否在該備選救援路徑上，如果不在，通過無擁堵影響的通行時間確定方法確定該備選救援路徑的通行時間；如果在，通過有擁堵影響的通行時間確定方法確定該備選救援路徑的通行時間；備選救援路徑的通行時間可分別記為H…,Ta ,其中《表示搜索到的備選救援路徑數；步驟9 根據所有備選救援路徑的通行時間H…A，選取最小的通行時間 mm(r0^,r2,…力所對應的備選救援路徑及其對應的出救點，并分別納入救援路徑集合 Φ和出救點集合Γ；
步驟10 判斷出救點集合Γ內的應急資源儲備是否能夠滿足救援需求，如果可以，轉至步驟11 ；如果不可以，則將出救點集合Γ內出救點信息從周邊應急出救點信息中刪除， 轉至步驟4 ；
步驟11 根據救援路徑集合Φ中每一條救援路徑的通行時間由小到大，將出救點集合 Γ中的出救點進行排序，根據出救點的應急資源儲備和事故點的資源需求，按出救點排序的先后順序，以出救點最大限度滿足事故點的資源需求為標準，確定出救點集合Γ內的每個出救點的救援路徑及其提供的應急資源。
優選的，步驟1中，事故現場信息主要包括事故現場的交通信息和事故現場的救援需求信息；周邊應急出救點信息包括所有應急出救點位置、出救點儲備的應急資源種類和數量；路網信息包括路網結構和每個路段的長度、平均速度、氣象情況。
優選的，根據1996年美國聯邦公路局《交通控制系統手冊》中不同交通事故下高速公路有效通行能力折算系數表，確定交通事故下通行能力折算系數“ 優選的，步驟5、步驟6、步驟7、步驟8中提及的無擁堵影響的通行時間確定方法，
其特征在于步驟21 采集需要計算通行時間的路徑A中第^■條路段的平均行駛速度巧.、路段長度4、路段能見度μ夂中，€路徑A中所有路段的集合；
步驟22;確定路徑A的通行時間為Σ&，其中，表示該路徑中的第條路段，,
表示路段長度；V,表示第,條路段上的救援運輸速度，^ =mm(、<K；),其中，V,表示第；"條路段的平均行駛速度巧；^為第r條路段上的限速值，當能見度W,2200 ， 為第r條路段上的最高限速標準；能見度<200W , v^= 60km fk ;能見度 < w, < 100 , = 40hn / h ；能見度 < 50m , vf = 20A / h。
優選的，步驟7、步驟8中提及的有擁堵影響的通行時間確定方法，其特征在于 步驟31 通過視頻監測點、路段傳感檢測設備，采集事故現場排隊長度4、排隊尾端位置以及采集時刻4 ；
步驟32 根據排隊尾端位置，將需要計算通行時間的備選救援路徑竭中所有路段確定為兩個集合，即將路段上有排隊的路段集合確定為有排隊的路段集合Hi ,將路段上沒有排隊的路段集合確定為無排隊路段集合實；
步驟33:對無排隊的路段集合Si組成的路徑，根據無擁堵影響的通行時間確定方法， 確定無排隊的路段集合氐組成的路徑的通行時間ξ ；步驟34 根據無排隊的路段集合艮組成的路徑的通行時間 、事發時間I13、采集時刻預測通行時間—后排隊長度
權利要求
1. 一種高速公路網的救援路徑自動決策方法，其特征在于該方法包括如下步驟 步驟1 當發現交通事故后，采集事故現場信息、周邊應急出救點信息、路網信息； 步驟2 根據事故點位置和周邊出救點位置，在高速公路網中，通過搜索一條從周邊出救點到事故點的通行距離最短的路徑作為初始的備選救援路徑^o ；步驟3 根據事故現場占用車道位置以及被占用車道的交通流流向，確定受交通事故影響的交通流方向；采集事故現場道路條件、事故現場堵塞車道數、事故點位置，確定交通事故下通行能力折算系數P，通過高速公路網的數據庫，采集交通事故現場理想條件下的通行能力Q ,確定交通事故現場受交通事故影響的交通流方向實際通行能力Q^pQ ；步驟4 采集事故現場上游的交通量,根據事故現場的實際通行能力,判斷事故現場是否會造成交通擁堵如果Q碰^ Qx,則事故現場未造成交通擁堵，則轉至步驟5 ；否則，事故現場造成交通擁堵，則轉至步驟7 ；步驟5 根據無擁堵影響的通行時間確定方法，確定初始的備選救援路徑A的通行時間石；步驟6 擴大救援路徑的搜索范圍，根據初始的備選救援路徑禺的通行時間τ和最高時速限制標準120km/h，在高速公路網中，搜索除初始的備選救援路徑各以外，周邊所有出救點到事故點的通行距離小于等于120Tq的路徑作為備選救援路徑，可記為場名2，…而, 根據無擁堵影響的通行時間確定方法，分別為每條備選救援路徑確定通行時間，記為 ..、％，其中β表示搜索到的備選救援路徑數，轉入步驟9 ；步驟7 判斷事故現場造成的車輛排隊是否在初始的備選救援路徑^上，如果不在，通過無擁堵影響的通行時間確定方法確定初始的備選救援路徑孓的通行時間石；如果在，通過有擁堵影響的通行時間確定方法確定初始的備選救援路徑孓的通行時間石；步驟8 擴大救援路徑的搜索范圍，根據初始的備選救援路徑昇的通行時間石和最高時速限制標準120km/h，在高速公路網中，搜索除初始的備選救援路徑S0以外，周邊所有出救點到事故點的通行距離小于等于120石的路徑作為備選救援路徑，可記為&".,Ss ,針對爲名>···，&中每一條備選救援路徑，判斷事故現場造成的車輛排隊是否在該備選救援路徑上，如果不在，通過無擁堵影響的通行時間確定方法確定該備選救援路徑的通行時間；如果在，通過有擁堵影響的通行時間確定方法確定該備選救援路徑的通行時間；備選救援路徑的通行時間可分別記為H…χ ,其中《表示搜索到的備選救援路徑數；步驟9 根據所有備選救援路徑的通行時間…，巧，選取最小的通行時間 mm(m…X)所對應的備選救援路徑及其對應的出救點，并分別納入救援路徑集合Φ和出救點集合Γ；步驟10 判斷出救點集合Γ內的應急資源儲備是否能夠滿足救援需求，如果可以，轉至步驟11 ；如果不可以，則將出救點集合Γ內出救點信息從周邊應急出救點信息中刪除， 轉至步驟4 ；步驟11 根據救援路徑集合Φ中每一條救援路徑的通行時間由小到大，將出救點集合 Γ中的出救點進行排序，根據出救點的應急資源儲備和事故點的資源需求，按出救點排序的先后順序，以出救點最大限度滿足事故點的資源需求為標準，確定出救點集合Γ內的每個出救點的救援路徑及其提供的應急資源。
2.根據權利要求1所述的高速公路網的救援路徑自動決策方法，其特征在于步驟1 中，事故現場信息主要包括事故現場的交通信息和事故現場的救援需求信息；周邊應急出救點信息包括所有應急出救點位置、出救點儲備的應急資源種類和數量；路網信息包括路網結構和每個路段的長度、平均速度、氣象情況。
3.根據權利要求1所述的高速公路網的救援路徑自動決策方法，其特征在于根據 1996年美國聯邦公路局《交通控制系統手冊》中不同交通事故下高速公路有效通行能力折算系數表，確定交通事故下通行能力折算系數P。
4.根據權利要求1所述的高速公路網的救援路徑自動決策方法，其特征在于步驟5、 步驟6、步驟7、步驟8中提及的無擁堵影響的通行時間確定方法，其特征在于步驟21 采集需要計算通行時間的路徑A中第，條路段的平均行駛速度巧、路段長度 4、路段能見度4，其中e路徑A中所有路段的集合；步驟22;確定路徑A的通行時間為Σ&，其中，表示該路徑中的第條路段，rrrjHr表示路段長度；V,表示第,條路段上的救援運輸速度，v,=mm(K”，其中，^表示第r條路段的平均行駛速度巧；νΓ為第r條路段上的限速值，當能見度, ^為第r條路段上的最高限速標準；能見度<200 ,《徵=mkmfh ;能見度 50 < W, < 100 , ^ffi = 40km / h ；能見度巧 < 50樹,《孤= IWon 丨 h。
5.根據權利要求1所述的高速公路網的救援路徑自動決策方法，其特征在于步驟7、 步驟8中提及的有擁堵影響的通行時間確定方法，其特征在于步驟31 通過視頻監測點、路段傳感檢測設備，采集事故現場排隊長度彳排隊尾端位置以及采集時刻4 ；步驟32 根據排隊尾端位置，將需要計算通行時間的備選救援路徑馬中所有路段確定為兩個集合，即將路段上有排隊的路段集合確定為有排隊的路段集合Hi ,將路段上沒有排隊的路段集合確定為無排隊路段集合實；步驟33 對無排隊的路段集合Si組成的路徑，根據無擁堵影響的通行時間確定方法，確定無排隊的路段集合艮組成的路徑的通行時間ξ ；步驟34 根據無排隊的路段集合艮組成的路徑的通行時間—事發時間&、采集時刻預測通行時間 后排隊長度4 =，其中譯為排隊向上游蔓延的平均速度，
步驟35 根據事故現場位置和無排隊的路段集合Si ,確定無排隊的路段集合Si中距事故現場最近的路段與事故現場之間的距離再根據預測通行時間ξ后排隊長度判斷無排隊的路段集合艮中距事故現場最近的路段是否會被排隊影響，如果i2 >/3 ,將該路段從集合3;中刪除，并將該路段加入有排隊的路段集合年，轉至步驟33 ；否則，轉至步驟 36 ；步驟36 根據無排隊的路段集合$中距離事故現場最近路段與事故現場之間的最短距離A和根據預測通行時間 后排隊長度4 ,確定當應急資源運輸到無排隊的路段集合氐組成的路徑的盡頭時，距離事故現場的排隊尾端的距離Ai = 4 -4 ;步驟37 根據事故現場位置和預測通行時間_后排隊長度4，確定通行時間_后排隊尾端所在路段，記為路段K,根據排隊向上游蔓延的平均速度W和排隊尾段所在路段X上的救援運輸速度 =mm(Vx^ffi),確定應急資源從無排隊的路段集合Si組成的路徑的盡頭運輸到達排隊尾端的時間6以及此刻的排隊長度
其中卩
為路段上的平均行駛速度，viT為路段χ上的限速值；步驟3S 通過視頻監測點、路段傳感檢測設備，采集事故現場排隊車輛向前移動的平均速度-，確定應急資源從排隊尾端運輸到達事故現場的時間
步驟39 確定備選救援路徑名的通行時間巧
代表無排隊的路段集合 Hi組成的路徑的通行時間，I2代表應急資源從無排隊的路段集合Si組成的路徑的盡頭運輸到達排隊尾端的時間，4代表應急資源從排隊尾端運輸到達事故現場的時間。
全文摘要
本發明公開了一種高速公路網的救援路徑自動決策方法，該方法包括如下步驟步驟1當發現交通事故后，采集事故現場信息、周邊應急出救點信息、路網信息；步驟2根據事故點位置和周邊出救點位置，在高速公路網中，通過搜索一條從周邊出救點到事故點的通行距離最短的路徑作為初始的備選救援路徑；步驟3根據事故現場占用車道位置以及被占用車道的交通流流向，確定受交通事故影響的交通流方向；采集事故現場道路條件、事故現場堵塞車道數、事故點位置。該方法能夠自動生成應急資源在高速公路網中救援路徑決策方案，保障應急資源能夠及時運輸到事故現場，提高應急救援效率，減少人員傷亡和財產損失。
文檔編號G08G1/01GK102184640SQ201110115720
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者胡曉健, 陸建, 趙慕華 申請人:東南大學