基于微觀仿真的交通檢測器布設間距研究

曹廣斌　戴玥

摘 要：合理布設以事件檢測為目的的交通檢測器有利于準確快速地檢測及確認各類異常事件發生的時間、地點及性質，有效提高高速公路經營管理單位突發事件處置效率。本文以京滬高速一段平直路段為例，采用加利福尼亞事件檢測算法，利用VISSIM微觀仿真軟件模擬高速公路事件的發生并將檢測器分成多種間距進行布設，通過將獲得的檢測點處的數據進行分類、整理并帶入事件檢測算法中，確定高速公路檢測器最優布設間距，為高速公路視頻監控系統建設提供理論依據。

關鍵詞：公路工程；微觀仿真；檢測器布設；間距

京滬高速是華北、東北及中西部地區向長三角乃至東南沿海方向的主要陸路通道，承擔著大量的人流、物流運輸。作為全國路網主骨架的重要組成部分，其重要地位和作用要求必須把保證道路安全暢通放在首位。京滬高速公路快捷、暢通、舒適的通行環境，已成為交通運輸和人們出行的重要通道，但由于交通事故、惡劣天氣、道路施工、重大交通保障任務等各類突發事件，都可能導致高速公路產生擁堵事件。交通事件是造成行程時間無法預測、運行成本增加、事故率提高、能源浪費和環境污染加劇等的主要原因之一。及時檢測交通事件，縮短救援的響應時間，提高救援效率，能夠有效降低各類事件造成的損失，最大限度地保護司乘人員生命財產的安全。

如何準確、快速地檢測交通事件發生的時間、地點及性質，是高速公路緊急救援系統能否成功運行的關鍵。而檢測器的合理布設則是交通事件準確、快速檢測的有力保障。因此，確定合理的交通檢測器的布設間距具有非常重要的意義。本文借助仿真軟件對實時道路交通狀況進行模擬，采用加利福尼亞事件檢測算法，對檢測器的布設方案提出相應的原則和思路，對交通檢測器的布設提高具有一定的借鑒意義。

一、交通事件檢測算法

良好的事件檢測算法應是快和準的算法，主要的衡量指標有三個，即檢測率DR（Detection Rate）、誤報率FAR（False Alarm Rate）和平均檢測時間MTTD（Mean Time To Detection）。檢測率越高越好，誤報率越小越好，平均檢測時間越短越好。

加州算法于20世紀60年代末由美國加州運輸部開發，并得到廣泛承認和應用，一般作為評價新算法的參考。該算法通過比較相鄰之間的占有率數據，對可能存在的突發交通事件進行判別。該算法在時刻t從檢測站（i=1，2，...，n）得到的平均占有率OCC（i，t）按下面三個條件來判斷擁擠是否發生：

式中：OCCDF為擁擠路段上下游占有率差值；OCCRDF為擁擠路段上下游占有率相對差值；DOCCTD為擁擠開始時下游占有率的相對差值；OCC（i，t）為第i個檢測站t時刻所測得的占有率；K1，K2，K3分別為相應條件的閾值。

如果上述三個條件都滿足，則判斷產生交通擁擠事件。

二、交通檢測器布設間距微觀仿真

（一）仿真步驟

1、選取事件檢測算法。本文選用加利福尼亞算法，加利福尼亞算法已被廣泛應用在高速公路交通事件檢測，且常用來檢驗其它交通事件檢測算法的有效性；2、選取仿真工具。本文選取VISSIM仿真軟件；3、選取實際道路中的一段，并將其進行簡化，作為仿真的基礎路段；4、將檢測器間距分成多種情況，分別布設于選取的道路上進行仿真；5、整理檢測點仿真數據；6、綜合檢測器成本與檢測算法的優劣性選擇合理的檢測器間距。

（二）仿真方案設計

1、道路網絡：選取京滬高速沂淮江段一段平直路段，路線長3 km，設計行車速度120 km/h。該路段為高速公路雙向四車道平直路段，交通狀況不受匝道影響，在模擬方案中只考慮單行駛方向；2、主線輸入交通量： 1700 pcu/h，此交通輛為實際車輛數；3、車輛類型：、客車占60%，貨車占40%；4、交通量車道分布：交通量均勻分布，每車道分別占50%；5、仿真時間：仿真時間2400 s，間隔60 s；6、本仿真中以200 m為步長，檢測器間距從200 m到2000 m分成10組分別布設。

（三）仿真結果分析

本文通過微觀仿真軟件對實時道路交通狀況進行仿真，采用加利福尼亞事件檢測算法，對檢測器的布設間距進行研究，得出如下結論：

1、交通檢測器布設密度越大，交通事件檢測效果越好。隨著檢測器布設的間距不斷增大，事件檢測效果在逐漸變差。因此在布設檢測器的時候，要注意合理地考慮檢測器布設密度問題。

2、綜合考慮，檢測器的布設距離存在一個合理穩定的范圍，且會受到高速公路高峰小時流量、外界氣候環境和經濟因素的影響。本文得出相鄰檢測器間距在600-800 m時檢測率較高，誤報率越小，平均檢測時間較短，經濟性較好，可用來指導高速公路交通檢測器布設的合理數目。

參考文獻：

[1]姜桂艷，溫慧敏，楊兆升.高速公路交通事件自動檢測系統與算法設計[J].交通運輸工程學報，2001，1（1）：78-81.

[2]楊耀華，李聽，江芳澤.高速公路事件探測系統及算法[J].公路交通科技，2003，20（3）：133-136.endprint