本發(fā)明創(chuàng)造涉及高速公路
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高速公路預警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：當今國內(nèi)的高速公路已達到16萬公里，且處于高速發(fā)展的階段，是城市交通干線的重要組成，高速公路的能見度直接關(guān)系到交通的安全和暢通。高速公路由于車速快，車流量大，造成的事故災害也比一般性的交通事故更大。下雨，大霧等惡劣天氣對高速公路的安全造成影響，從而危險到行車的安全，因此實時進行高速公路的監(jiān)測與預警是十分重要的事情。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種高速公路預警系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種高速公路預警系統(tǒng)，包括監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、安全速度評估模塊、交通安全評估模塊和LED顯示模塊；所述監(jiān)測模塊用于實時監(jiān)測高速公路的環(huán)境信息和車輛行駛信息，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將所述環(huán)境信息和車輛行駛信息發(fā)送到安全速度評估模塊和交通安全評估模塊，所述安全速度評估模塊用于根據(jù)所述環(huán)境信息進行車輛安全行駛速度的計算，并將計算所得的安全行駛速度通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸給LED顯示模塊進行顯示，所述交通安全評估模塊用于根據(jù)所述車輛行駛信息進行交通流量變化的安全評估，當評估結(jié)果超出安全閾值時即進行報警。優(yōu)選地，所述監(jiān)測模塊包括用于監(jiān)測高速公路環(huán)境信息的第一組傳感器組件和用于監(jiān)測高速公路車輛行駛信息的第二組傳感器組件，所述第一組傳感器組件包括用于監(jiān)測高速公路路面能見度的傳感器和用于監(jiān)測車輛和高速公路路面摩擦系數(shù)的傳感器，所述第二組傳感器組件包括用于測量高速一段路段內(nèi)高速公路的交通流密度的傳感器、用于測量所述路段內(nèi)交通流速度的傳感器和用于采集所述路段內(nèi)汽車的數(shù)量的傳感器。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用GPRS的無線傳輸模式。優(yōu)選地，所述LED顯示模塊安裝在高速公路路邊，用于根據(jù)安全速度評估模塊的計算結(jié)果提示駕駛員高速公路安全行駛速度。優(yōu)選地，所述安全速度評估模塊根據(jù)監(jiān)測得到的高速公路路面能見度數(shù)據(jù)和車輛和高速公路路面摩擦系數(shù)計算車輛的平均安全行駛速度，并且在車輛行駛速度超過平均安全行駛速度時進行預警，具體包括：(1)根據(jù)監(jiān)測所得的高速公路路面能見度數(shù)據(jù)計算車輛行駛的第一安全速度V1，具體為：a.通過測量空氣中離散光粒子來確定高速公路能見度系數(shù)D，計算公式為：其中，α為消光系數(shù)，β為當前監(jiān)測點的人眼視覺的對比閾值，取氣象觀測閥值β＝0.02；b.利用雙端透射式能見度儀確定消光系數(shù)α，具體為：定義一束光強為i的平行光束，光的發(fā)射端和接收端的距離為L，光到達接收端的光強衰減為i0，則消光系數(shù)α為：式中，α為消光系數(shù)，i0為到達接收端的光強，i為原始光強，L為光的發(fā)射端到接收端的距離；c.通過擬合得到高速公路能見度系數(shù)D和第一安全行駛速度V1之間的非線性關(guān)系，計算公示如下：其中，V1為第一安全行駛速度，D為高速公路能見度系數(shù)。(2)通過路面濕滑狀況計算高速公路車輛行駛的第二安全距離V2,具體包括：a.通過測量車輛與路面的摩擦系數(shù)計算路面濕滑狀況E，計算公式為：其中，μ為實時測量到的車輛輪胎與路面摩擦系數(shù)，μ0為輪胎與干燥路面平均摩擦系數(shù)，μ1為輪胎與雨水路面平均摩擦系數(shù)，μ2為輪胎與冰雪路面平均摩擦系數(shù)，μ0、μ1、μ2為常數(shù)；b.通過擬合方程得出第二安全行駛速度V2和路面濕滑狀況E之間的非線性關(guān)系，V2可以由以下方程求得：(3)根據(jù)上述計算所得的高速公路第一安全行駛速度和第二安全行駛速度計算平均安全行駛速度Vp，具體為：Vp＝min{V1,V2}式中，V1為高速公路第一安全行駛速度，V2為高速公路第二安全行駛速度；(4)當V0大于平均安全速度Vp時0即判斷當前的車輛屬于危險狀態(tài)，進行預警。優(yōu)選地，所述交通安全評估模塊用于根據(jù)所述車輛行駛信息進行交通流量變化的安全評估，當評估出存在危險時即進行報警，具體包括：a.設(shè)t時間內(nèi)第i個檢測器的交通量Q(i,t),則交通量Q(i,t)的計算公示如下：式中，kt為時間內(nèi)t采集得到的交通流密度，k為阻塞密度，xi為采集得到的自由流速度，N為檢測器采集到的汽車單位數(shù)量；b.設(shè)Q(i,t)是第i個檢測器t時間內(nèi)計算得到的交通流量，Q(i,t+1)是第i個檢測器t+1時間內(nèi)計算得到的交通流量，定義交通流評估系數(shù)δ，則δ＝ln|Q(i,t+1)-Q(i,t)|c.設(shè)f為高速公路安全交通流量變化的門限值，當δ>f時則認為交通量發(fā)生了明顯變化，有潛在交通事故發(fā)生，輸出預警信號。本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果：通過各個模塊的構(gòu)建連接，實現(xiàn)高速公路的全自動化監(jiān)測，便于人員及早發(fā)現(xiàn)問題、及時做出事故響應(yīng)。附圖說明利用附圖對發(fā)明創(chuàng)造作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記：監(jiān)測模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、安全速度評估模塊3、交通安全評估模塊4、LED顯示模塊5。具體實施方式結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。參見圖1，本實施例的一種高速公路預警系統(tǒng)，包括監(jiān)測模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、安全速度評估模塊3、交通安全評估模塊4和LED顯示模塊5；所述監(jiān)測模塊1用于實時監(jiān)測高速公路的環(huán)境信息和車輛行駛信息，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊2用于將所述環(huán)境信息和車輛行駛信息發(fā)送到安全速度評估模塊3和交通安全評估模塊4，所述安全速度評估模塊3用于根據(jù)所述環(huán)境信息進行車輛安全行駛速度的計算，并將計算所得的安全行駛速度通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸給LED顯示模塊進行顯示，所述交通安全評估模塊4用于根據(jù)所述車輛行駛信息進行交通流量變化的安全評估，當評估結(jié)果超出安全閾值時即進行報警。優(yōu)選地，所述監(jiān)測模塊1包括用于監(jiān)測高速公路環(huán)境信息的第一組傳感器組件和用于監(jiān)測高速公路車輛行駛信息的第二組傳感器組件，所述第一組傳感器組件包括用于監(jiān)測高速公路路面能見度的傳感器和用于監(jiān)測車輛和高速公路路面摩擦系數(shù)的傳感器，所述第二組傳感器組件包括用于測量高速一段路段內(nèi)高速公路的交通流密度的傳感器、用于測量所述路段內(nèi)交通流速度的傳感器和用于采集所述路段內(nèi)汽車的數(shù)量的傳感器。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊2采用GPRS的無線傳輸模式。優(yōu)選地，所述LED顯示模塊5安裝在高速公路路邊，用于根據(jù)安全速度評估模塊3的計算結(jié)果提示駕駛員高速公路安全行駛速度。本優(yōu)選實施例通過各個模塊的構(gòu)建連接，實現(xiàn)高速公路的全自動化監(jiān)測，便于人員及早發(fā)現(xiàn)問題、及時做出事故響應(yīng)。優(yōu)選地，所述安全速度評估模塊3根據(jù)監(jiān)測得到的高速公路路面能見度數(shù)據(jù)和車輛和高速公路路面摩擦系數(shù)計算車輛的平均安全行駛速度，并且在車輛行駛速度超過平均安全行駛速度時進行預警，具體包括：(1)根據(jù)監(jiān)測所得的高速公路路面能見度數(shù)據(jù)計算車輛行駛的第一安全速度V1，具體為：a.通過測量空氣中離散光粒子來確定高速公路能見度系數(shù)D，計算公式為：其中，α為消光系數(shù)，β為當前監(jiān)測點的人眼視覺的對比閾值，取氣象觀測閥值β＝0.02。b.利用雙端透射式能見度儀確定消光系數(shù)α，具體為：定義一束光強為i的平行光束，光的發(fā)射端和接收端的距離為L，光到達接收端的光強衰減為i0，則消光系數(shù)α為：式中，α為消光系數(shù)，i0為到達接收端的光強，i為原始光強，L為光的發(fā)射端到接收端的距離。c.通過擬合得到高速公路能見度系數(shù)D和第一安全行駛速度V1之間的非線性關(guān)系，計算公示如下：其中，V1為第一安全行駛速度，D為高速公路能見度系數(shù)。(2)通過路面濕滑狀況計算高速公路車輛行駛的第二安全距離V2,具體包括：a.通過測量車輛與路面的摩擦系數(shù)計算路面濕滑狀況E，計算公式為：其中，μ為實時測量到的車輛輪胎與路面摩擦系數(shù)，μ0為輪胎與干燥路面平均摩擦系數(shù)，μ1為輪胎與雨水路面平均摩擦系數(shù)，μ2為輪胎與冰雪路面平均摩擦系數(shù)，μ0、μ1、μ2為常數(shù)；b.通過擬合方程得出第二安全行駛速度V2和路面濕滑狀況E之間的非線性關(guān)系，V2可以由以下方程求得：(3)根據(jù)上述計算所得的高速公路第一安全行駛速度和第二安全行駛速度計算平均安全行駛速度Vp，具體為：Vp＝min{V1,V2}式中，V1為高速公路第一安全行駛速度，V2為高速公路第二安全行駛速度；(4)當V0大于平均安全速度Vp時0即判斷當前的車輛屬于危險狀態(tài)，進行預警。基于上述實施例，根據(jù)高速公路同一路段進行了一系列測試，以下是測試得到的評估結(jié)果：高速公路平均安全行駛速度Vp能見度:150m、路面摩擦系數(shù)：0.4050km/h能見度:250m、路面摩擦系數(shù)：0.6580km/h能見度:80m、路面摩擦系數(shù)：0.3230km/h能見度:120m、路面摩擦系數(shù)：0.2120km/h能見度:180m、路面摩擦系數(shù)：0.4860km/h從上述表格中可以看出，通過能見度和路面摩擦系數(shù)評估得到的平均安全行駛速度均符合高速公路特殊天氣行駛速度要求，因此，在很大程度上確保了高速公路行車的安全。本優(yōu)選實施例采用第一安全行駛速度和第二安全行駛速度中的較小值作為平均安全行駛速度，最大限度的保證了行車安全。優(yōu)選地，所述交通安全評估模塊4用于根據(jù)所述車輛行駛信息進行交通流量變化的安全評估，當評估出存在危險時即進行報警，具體包括：a.設(shè)t時間內(nèi)第i個檢測器的交通量Q(i,t),則交通量Q(i,t)的計算公示如下：式中，kt為時間內(nèi)t采集得到的交通流密度，k為阻塞密度，xi為采集得到的自由流速度，N為檢測器采集到的汽車單位數(shù)量。b.設(shè)Q(i,t)是第i個檢測器t時間內(nèi)計算得到的交通流量，Q(i,t+1)是第i個檢測器t+1時間內(nèi)計算得到的交通流量，定義交通流評估系數(shù)δ，則δ＝ln|Q(i,t+1)-Q(i,t)|c.設(shè)f為高速公路安全交通流量變化的門限值，當δ>f時則認為交通量發(fā)生了明顯變化，有潛在交通事故發(fā)生，輸出預警信號。本優(yōu)選實施例利用監(jiān)測所得高速公路交通車輛數(shù)進行交通流量的計算，從而評估高速公路的車輛行駛的安全狀態(tài)，并在出現(xiàn)危險時進行預警。最后應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當前第1頁1 2 3