基于城市交通路口车辆拥堵疏散路径设计方法研究

王亚平，李占锋

（陕西交通职业技术学院 汽车工程学院，陕西 西安 710018）

随着城市化的推进，车辆随之逐渐增多，导致交通安全问题日益突出，交通路口发生事故时，易造成后继事故的发生，后果较为严重，是智能交通系统需重点解决的问题，因此实时设计城市交通路口车辆作用重大，对于城市交通路口车辆拥堵问题，疏散路径设计是交通领域发展的重要影响因素之一，目前是很多专家和学者的研究重点[1]。

1 需求分析

对于城市交通路口车辆拥堵，要完成科学有效地疏散路径的设计，需以交通流状态的隶属函数的获取为基础，得到流速度和流量的变化特征。传统方法通过车辆状态的综合特征的获取，完成车辆在假设路段的验证，但对车流量变化特征的缺乏重视，降低了设计的精度，需进行科学合理的疏散路径设计方法。

2 设计原理

对于城市交通路口车辆拥堵问题，设计其疏散路径过程中，首先针对事故多发区域路段，提取车辆的背景，组建车辆颜色空间背景的统计模型；分离车辆运动的路段，针对车辆运动的线性状态，完成转移差分方程的组建；针对下一时刻车辆运动状态，完成先验概率密度函数的计算，进而得到车辆的运动轨迹，以此为依据，设计出交通路口车辆拥堵疏散路径。具体的步骤：在差分图中，像素灰度值大于rfty（某一阈值）的像素区域由fdrt表示；对于固定多发路段车辆前景图像，由kkop表示其像素灰度值的阈值；视频序列由σfrt表示，某一固定位置上的像素值由Vko表示[2]，在事故多发区域，针对路段车辆颜色空间的背景，完成统计模型的组建，具体模型如下：

在ksf时刻，车辆运动（事故多发区域路段）的后验概率密度由rwrg表示；在某一时间段（dWE），用msgh表示车辆轮廓，在两幅图像间，用hgjk表示时间间隔；车辆质心移动的像素点距离用ksf表示，则对车辆运动的线性状态进行转移差分方程的组建如下：

假设，被设计车辆的起始帧用σfjk表示，结束帧用ffuh表示；某时间段内的车流量用φdgk表示，则通过如下公式得到车辆的运动轨迹：

依据计算结果可完成车辆拥堵疏散路径设计。

3 车辆实时优化设计

3.1 车辆跟踪匹配特征的提取

为了提升对城市交通路口车辆实时优化设计的精度，以KLT特征点跟踪方法为依据，完成城市交通路口车道模型的组建，对路段中的运动车辆的提取通过高斯背景模型实现，建立运动车辆在视频中和在实际路段间的对应映射关系，组建路段车道坐标变换方程完成对变换后车辆位置的确定。具体步骤为：模板中心的行列坐标用(in，jn) 表示，水平方向与模板中心的梯度用dh(n，j)表示，图像中的亮度值（第i行j列）用Y(in，jn)表示，则城市交通路口车道模型为：其中，区域差分和（水平方向）用mdrf表示。

假设，车辆消失点的位置用ιdgh表示；在全部图像帧中，由kdhj表示次数出现最多的帧消失点；线段交点的出现频率用ksgh表示；在正负斜率直线中，用mdhkp表示相邻两根线的夹角；摄像头离地高度用Eswer表示，路段中运动车辆的提取通过高斯背景模型完成，表述如下：

pdgh表示车长与车半宽∂sgh的比值，变换后车辆位置的确定公式如下：

3.2 多发路段车辆实时优化设计

融合模糊推理，依据Esert（变换后车辆位置）得到车辆的状态特征，给出路段交通流状态（事故多发区域）的隶属函数，获取其速度的变化特征，完成交通路口车辆实时优化设计[3]。sf表示车辆的编号，记录的车辆数目用dsgh表示，车辆进入路段的时间用rsgj表示，车辆所在路段的面积用∂drt表示，以 Esert为依据，车辆路段行驶状态特征构建如下：

车辆进入路段时间用hhpo表示，车辆质心的侧偏角估计用εdgh表示，车辆在路段行驶的平均速度Rswer，路段交通流状态的隶属函数如下：

行驶状态与速度的映射关系用∂plk表示，θdgh表示车辆正常行驶状态，ηhjp表示路段流量，输出的车辆运行状态对路段正常情况的隶属程度用ddhl表示，异常运行状态的隶属程度用nhkl表示，路段交通流速度的变化特征构建如下：

4 实验仿真证明

通过搭建实验仿真平台，检测路径设计方法的有效性，以高速摄像头采集的序列帧作为实验数据，检测结果表明本文疏散路径的设计可实现车辆的观测向量的快速计算，实时跟踪设计车辆目标，有效保障了对设计精度的需求。利用模糊推理方法进行的设计，可较好地完成对车辆冲突点的实时设计，证明本文所提的方法设计具有较高的精确度，为城市交通路口的交通事故的降低提供了有效的依据。

5 结语

本文对于城市交通路口车辆拥堵问题，完成了疏散路径方法的设计，针对事故多发区域，为对变换后车辆位置进行确定，组建路段车道坐标变换方程，对车辆进行跟踪匹配时，给出其状态特征，在路口交通流状态的隶属函数的获取上，采用模糊推理实现，对于路段交通流速度和流量，给出其变化特征，据此完成疏散路径的设计。实验检测表明该设计方法具有较高的精确度，能够为降低城市交通路口交通事故提供有效依据。