中国公路学报

作者：徐志航, 高赢, 徐志刚, 张宇琴, 曲小波

单位：1. 长安大学 信息工程学院, 陕西 西安 710064;2. 清华大学 车辆与运载学院, 北京 100084"],"fundList_en":["Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China (U23A20682); Key Program of the National Natural Science Foundation of China (52432013); Natural Science Basic Research Program of Shaanxi Province (2023-JC-JQ-45)

关键词：交通工程,传感器布设,双层整数规划优化模型,智慧高速感知系统,事件检测,LWR交通流模型

基金：国家自然科学基金联合基金项目(U23A20682);国家自然科学基金重点项目(52432013)； 陕西省自然科学基础研究项目(2023-JC-JQ-45)

智慧高速公路的基础功能之一是构建路侧多源异构感知系统，精准识别行车安全风险与异常交通事件，并及时向出行者发布各类预警与辅助驾驶信息，保障出行安全。然而，目前行业内对如何高效部署多类型路侧感知设备尚无统一的指导方案。为此，在系统梳理现有传感器布设研究的基础上，构建以异常事件检测效益最大化为目标的双层整数规划改进型优化模型，该模型融合异常事件检测算法与传感器主动感知机制，克服了相邻传感器假设导致求解复杂度高的问题。同时，针对异常事件的随机性，对模型进行调整，以确保路段整体具备连续、稳定的事件感知能力。基于Lighthill-Whitham-Richards (LWR)模型，通过冲击波波速推导不同类型传感器的合理布设间距，以此作为划分道路单元的间距参考；采用信息熵多指标评价方法量化道路交通状况，实现传感器类型与路段交通流特性的适配，并通过仿真试验分析不同投资成本下得到的最优布设方案。最后，选用优化模型所获得的最优检测效益布设方案，与传统线圈传感器布设方案及相同布设金额下的单类型传感器等间距布设方案进行了对比仿真试验。研究结果表明：基于相同检测算法，所提出的最优智慧高速路侧感知系统布设方案的平均响应时间，相较于传统线圈方案提升约67%；所提最优方案响应时间相较于单类型毫米波雷达和激光雷达方案分别提升约5.68%和24.55%。此外，进一步分析了维护成本与天气条件对布设性能的影响，验证了模型的稳定性与适应性。研究成果可为智慧高速感知系统的科学部署提供理论支撑与方法参考。

来源：2025年第11期

《中国公路学报》期刊编辑部

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