一种山区单行道扫码通行调度与滞留预警方法及系统与流程

本发明涉及道路交通管控，具体地说，尤其涉及一种山区单行道扫码通行调度与滞留预警方法及系统。

背景技术：

1、山区单行道是指山区中仅有一条车道、上下山车辆共用同一通道的狭窄山路，这类道路弯道多、视线差，车辆双向会车时极易发生正面碰撞事故，需要通过通行管控手段维护行车安全。

2、目前对于山区单行道的通行管控主要采用以下方式：第一种是人工值守指挥，即在道路两端安排人员现场疏导，由值守人员判断来车方向并手动指挥单向通行，这种方式人工成本高、夜间无人值守时管控失效、不同值守人员的管控标准不统一；第二种是单车道红绿灯信号系统，即通过在道路两端安装红绿灯交替放行，这种方式仅依靠灯光提示进行约束，没有实体道闸拦截，驾驶员违规抢行、逆行时无法进行物理阻断，安全隐患大，同时红绿灯系统没有扫码授权机制，无法由驾驶员自主发起通行申请，也没有单次通行时长限制，容易出现一个方向车流持续涌入而另一个方向长时间等待的情况；第三种是普通单向道闸或车牌识别闸机，即通过道闸控制单方向通行，这种方式仅支持单向通行控制，无法实现两端互锁，两端设备之间没有联动关系，可能出现双向同时放行导致会车，同时缺少车道全程车辆检测能力，车辆在中途抛锚或道路发生塌方时无法被自动发现，管理人员难以及时获知异常情况。

3、综上，现有技术存在以下缺陷：一是没有上下双层双闸杆物理阻断结构，仅靠灯光或单根闸杆约束，逆行和抢行管控失效；二是没有扫码抢占通行权机制，无法由驾驶员自主发起通行申请，也无法在通行期间强制锁止对向扫码功能；三是没有单次通行时长限制，单方向车流可以无上限地持续涌入，对向车辆长时间等待；四是没有等候区文字提示，驾驶员无法直观得知等待原因和预估等待时长，容易产生焦躁情绪甚至违规闯杆；五是没有车道全程车辆检测和滞留超时预警，车辆中途故障无法被及时发现和处置；六是两端设备之间没有硬互锁联动，可能出现双向同时放行引发会车事故。

4、因此本领域技术人员致力于提供一种能够有效解决上述技术问题的山区单行道扫码通行调度与滞留预警方法及系统。

技术实现思路

1、根据本说明书实施例的第一方面，提供了一种山区单行道扫码通行调度与滞留预警方法，包括以下步骤：

2、空闲状态下，单行道两端的拦截闸杆均处于抬起状态，两端扫码模块均处于可响应状态；

3、任一端车辆通过所述扫码模块发起单向通行申请，将发起单向通行申请的一端记为申请端，另一端记为对端，云端控制主机判定当前无通行占用后，锁定所述申请端的单向通行权限，控制所述申请端拦截闸杆抬起、所述对端拦截闸杆落下，以及禁用所述对端扫码模块；

4、启动通行计时器对单向通行时长进行计时，当计时达到预设最大通行时长时，禁止新增车辆驶入车道；

5、启动滞留计时器对车辆在车道内的通行时间进行监测，当车辆通行时间超过预设滞留阈值且出口检测器未检测到车辆驶出时，触发预警信号；

6、所述出口检测器检测到车道内全部车辆驶出后，所述云端控制主机清除通行占用标记，两端拦截闸杆复位抬起，两端扫码模块恢复可响应状态。

7、在一种可能的实现方式中，所述云端控制主机收到任一端扫码模块发起的单向通行申请后，启动仲裁时间窗口进行检测，在所述仲裁时间窗口内检测是否存在对端扫码模块发起的单向通行申请；若所述仲裁时间窗口内仅收到单端通行申请，则直接锁定所述申请端的单向通行权限；若所述仲裁时间窗口内两端均收到通行申请，则进入通行仲裁流程，所述云端控制主机根据预设仲裁规则确定获得单向通行权限的一端。

8、在一种可能的实现方式中，所述通行仲裁流程中，所述云端控制主机计算两端的优先权评分，计算公式为：

9、

10、其中，为第端的优先权评分，

11、为第端扫码申请的时间戳，

12、为所述仲裁时间窗口的起始时刻，

13、为第端等候区的车辆排队数量，

14、为参考车辆数阈值，

15、为第端的累计等待时长，

16、为参考等待时长，

17、为第端的预设方向优先分值，

18、为时间因子权重，

19、为排队因子权重，

20、为等待因子权重，

21、为方向优先因子权重，且；所述云端控制主机比较两端的优先权评分，优先权评分较高的一端获得单向通行权限。

22、在一种可能的实现方式中，所述扫码模块包括二维码扫码面板和通信模组，车辆通过所述二维码扫码面板扫描后，所述通信模组将通行申请发送至所述云端控制主机；锁定所述申请端的单向通行权限后，所述云端控制主机还控制所述对端led警示屏显示等待提示信息，所述等待提示信息包含预估等待时长，所述预估等待时长的计算公式为：

23、

24、其中，为预估等待时长，

25、为预设最大通行时长，

26、为自锁定单向通行权限起至当前时刻的已通行时长；

27、所述出口检测器为出口地感线圈检测器，单行道两端还分别设有入口雷达检测器，所述入口雷达检测器用于检测车辆驶入车道，所述出口地感线圈检测器用于检测车辆驶出车道；通过入口驶入车辆数与出口驶出车辆数的比对判定车道内是否仍有车辆，比对公式为：

28、

29、其中，为车道内剩余车辆数，

30、为入口雷达检测器累计检测的驶入车辆数，

31、为出口地感线圈检测器累计检测的驶出车辆数；当时，判定车道内全部车辆驶出。

32、在一种可能的实现方式中，所述拦截闸杆包括同步起落的上部拦截杆和下部拦截杆，所述上部拦截杆和所述下部拦截杆同步抬起或落下以封闭或开放车道；锁定所述申请端的单向通行权限后，所述云端控制主机还向所述对端本地控制器发送硬互锁信号，所述对端本地控制器接收所述硬互锁信号后，屏蔽所有闸机抬杆指令和扫码响应，使得无论人工操作或扫码均无法控制对端拦截闸杆抬起。

33、在一种可能的实现方式中，所述预设最大通行时长根据道路参数自适应确定，计算公式为：

34、

35、其中，为预设最大通行时长，

36、为单行道车道长度，

37、为预设最低通行车速，

38、为安全裕度系数且，为固定缓冲时间；

39、在所述通行计时器计时未达到预设最大通行时长期间，允许多台车辆连续驶入车道，车道内允许同时通行的最大车辆数的计算公式为：

40、

41、其中，为车道内允许同时通行的最大车辆数，

42、为相邻车辆驶入车道的最小时间间隔，

43、为车道两端的安全裕度长度，

44、为平均车辆长度，

45、为最小安全跟车距离；

46、当所述通行计时器计时达到预设最大通行时长时，禁止新增车辆驶入，且保持对端拦截闸杆落下状态，直至所述出口检测器检测到车道内全部车辆驶出。

47、在一种可能的实现方式中，所述预设滞留阈值根据道路参数确定，计算公式为：

48、

49、其中，为预设滞留阈值，

50、为单行道车道长度，

51、为预设平均通行车速，

52、为滞留安全系数且，

53、为滞留缓冲时间；

54、触发所述预警信号后，根据车辆滞留时长确定告警等级，告警等级的计算公式为：

55、

56、其中，为告警等级，为车辆在车道内的实际通行时长，为告警升级间隔时长；不同告警等级对应不同的预警响应方式，包括控制两端声光报警器同步启动、控制两端led警示屏切换为故障提示文字、以及向管理后台推送故障告警信息，告警等级越高，所述故障告警信息的推送频率越高。

57、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

58、根据双向等候区的车辆排队数量动态调整下一轮单向通行的最大通行时长，调整公式为：

59、

60、其中，为下一轮单向通行的最大通行时长，

61、为基础最大通行时长，

62、和分别为两端等候区的车辆排队数量，

63、为参考车辆数阈值；

64、当时，下一轮通行权限优先分配给对应的一端，反之优先分配给对应的一端。

65、在一种可能的实现方式中，进入所述通行仲裁流程期间，所述云端控制主机控制两端拦截闸杆均保持落下状态、两端扫码模块均处于禁用状态，直至仲裁结果确定后，控制获得通行权限一端的拦截闸杆抬起、对端拦截闸杆保持落下，并恢复获得通行权限一端的扫码模块响应；若所述通行仲裁流程中两端的优先权评分相等，则所述云端控制主机根据预设方向优先规则确定通行权限归属，所述预设方向优先规则为上坡方向优先或排队数量较多的一端优先。

66、根据本说明书实施例的第二方面，提供了一种山区单行道扫码通行调度与滞留预警系统，包括：

67、扫码通行调度模块，用于空闲状态下维持单行道两端拦截闸杆处于抬起状态、两端扫码模块处于可响应状态，以及任一端车辆通过所述扫码模块发起单向通行申请时，将发起单向通行申请的一端记为申请端，另一端记为对端，通过云端控制主机判定当前无通行占用后锁定所述申请端的单向通行权限，控制所述申请端拦截闸杆抬起、所述对端拦截闸杆落下，并禁用所述对端扫码模块；

68、通行限时控制模块，用于启动通行计时器对单向通行时长进行计时，当计时达到预设最大通行时长时，禁止新增车辆驶入车道；

69、滞留预警监测模块，用于启动滞留计时器对车辆在车道内的通行时间进行监测，当车辆通行时间超过预设滞留阈值且出口检测器未检测到车辆驶出时，触发预警信号；以及

70、通行复位模块，用于当所述出口检测器检测到车道内全部车辆驶出后，通过所述云端控制主机清除通行占用标记，控制两端拦截闸杆复位抬起，两端扫码模块恢复可响应状态。

71、如上所述，本发明提供一种山区单行道扫码通行调度与滞留预警方法及系统，具有以下有益效果：

72、1、通过在单行道两端设置同步起落的上部拦截杆和下部拦截杆，形成上下双层物理阻断结构，显著提高逆行和抢行管控的可靠性，小型车辆或底盘较低车辆均无法从闸杆下方穿行;

73、2、通过扫码模块由驾驶员自主发起单向通行申请，云端控制主机锁定申请端通行权限的同时禁用对端扫码模块，实现对向通行权的强制锁止，提高单向通行调度的自主性和管控力度;

74、3、通过仲裁时间窗口检测两端是否同时发起通行申请，当两端均在仲裁时间窗口内发起申请时启动通行仲裁流程，根据时间戳、排队数量、累计等待时长和方向优先分值计算优先权评分，合理确定通行权限归属，提高两端同时申请场景下调度的公平性和安全性;

75、4、通过通行计时器对单向通行时长进行计时，并在达到预设最大通行时长后禁止新增车辆驶入，有效防止单方向车流无上限涌入，提高双向通行效率的均衡性;

76、5、通过对端led警示屏显示包含预估等待时长的等待提示信息，使等候区驾驶员直观获知等待原因和预计等待时长，提高等候期间的通行信息透明度，缓解焦躁情绪;

77、6、通过入口雷达检测器和出口地感线圈检测器对车道全程进行车辆检测，结合入口驶入车辆数与出口驶出车辆数的比对判定车道内车辆状态，当车辆通行时间超过滞留阈值且出口未检测到车辆驶出时触发预警信号，并根据滞留时长逐级升级告警等级和响应方式，提高车辆中途故障的发现速度和处置效率;

78、7、通过云端控制主机向对端本地控制器发送硬互锁信号，使得对端屏蔽所有闸机抬杆指令和扫码响应，无论人工操作或扫码均无法控制对端拦截闸杆抬起，提高双向互锁的可靠性，从物理层面杜绝双向同时放行引发会车事故的可能;

79、8、通过根据双向等候区车辆排队数量动态调整下一轮单向通行的最大通行时长，排队数量较多的一端获得更长的通行时间和优先通行权，提高双向通行调度的灵活性和整体通行效率;

80、9、通过在通行仲裁期间控制两端拦截闸杆均保持落下、两端扫码模块均禁用，直至仲裁结果确定后才开放获得通行权限一端的闸杆和扫码响应，提高两端同时申请场景下的安全冗余度，且在优先权评分相等时按预设方向优先规则兜底裁决，确保仲裁流程始终有明确结果。