CN111223307A - 一种高速公路车辆智能提示诱导系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路车辆智能提示诱导系统及方法，通过利用环境监测模块监测高速公路环境信息并将监测到的环境信息传输至数据处理模块；数据处理模块用于设定阈值存储及接收环境监测模块发送的环境信息，数据处理模块根据接收到的环境信息与设定阈值对比后选择相应控制策略，传输至主控制模块，通过主控制模块控制间隔设置于高速公路上能够发出多种颜色的发光轮廓标发出不同颜色进行车辆诱导提醒，利用设置于高速公路上能够发出多种颜色的发光轮廓结合高速公路环境信息的多数据的融合分析和决策，对高速公路行车的驾驶员进行智能主动发光诱导，提高驾驶员警惕性，达到降低高速公路事故发生率的目的，进而提高交通系统的安全性。

Description

一种高速公路车辆智能提示诱导系统及方法

技术领域

本发明属于交通信息工程及控制技术领域，具体涉及一种高速公路车辆智能提示诱导系统及方法。

背景技术

近年来，随着车辆数量的急剧上升，造成道路拥堵严重，使交通系统压力越来越大，且交通事故的发生率也越来越高，调查发现，与普通道路相比，高速公路的交通事故发生率高，且高速公路的交通事故突发性强且事故后果特别严重，因此，如何降低高速公路交通事故发生率成为交通系统亟待解决的问题。目前，交通管理部门主要采用在高速公路两侧安装逆反光轮廓标的方法来降低交通系统的事故发生率，防止对向来车强光对司机造成干扰而导致事故发生；而高速公路上的路桥段经常出现团雾或者发生事故，无法对后车起到有效的警示效果，容易导致车辆进入团委发生事故或者因前事故而发生二次事故，从而加大了高速公路事故发生的风险，而目前主要采用闪烁发光地灯进行路线的提醒，无法实现因环境或者车况对车辆实现有效的警示提醒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速公路车辆智能提示诱导系统及方法，以克服现有技术交通系统安全性低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速公路车辆智能提示诱导系统，包括环境监测模块、数据处理模块、主控制模块和诱导模块；

环境监测模块用于监测高速公路环境信息并将监测到的环境信息传输至数据处理模块；

诱导模块包括间隔设置于高速公路上能够发出多种颜色的发光轮廓标；

数据处理模块用于设定阈值存储及接收环境监测模块发送的环境信息，数据处理模块根据接收到的环境信息与设定阈值对比后选择相应控制策略，传输至主控制模块，通过主控制模块控制诱导模块发出不同颜色进行车辆诱导提醒。

进一步的，发光轮廓标间隔设置于两个行车道之间或者间隔设置于路测护栏上，能够被车辆驾驶员观察到。

进一步的，发光轮廓标采用能够发出红色光、黄色光和白光的LED灯源。

进一步的，环境监测模块包括光敏传感器、能见度传感器和地磁传感器，光敏传感器用于监测高速公路光照强度信息，并将监测到的亮度信息传送至数据处理模块；能见度传感器用于监测高速公路能见度信息，并将监测到的能见度信息传送至数据处理模块；地磁传感器用于监测高速公路上车辆通行信息，高速公路上分段设置地磁传感器，能够获取两个地磁传感器之间高速公路路段的车辆数量及行驶时间，并将监测到的车辆通行信息传送至数据处理模块。

进一步的，高速公路上分段设置高速公路警示系统，每一段为一个诱导区域，一个诱导区域的入口和出口处分别设置一个地磁传感器，一个诱导区域内的两个地磁传感器用于监测车辆通过该诱导区域的时间和速度信息。

进一步的，还包括远程监控模块和视频监控模块，远程监控模块与主控制模块连接，远程监控模块用于向主控模块发送强制信号实现对多色发光轮廓标的发光策略控制，以便于高速路临时维修或者出现其他突发路况；视频监控模块与数据处理模块连接，视频监控模块用于获取高速公路车辆行驶信息，并将车辆行驶信息传输至数据处理模块，用于判断该路段是否发生车祸。

进一步的，入口处的地磁传感器与沿行车方向第一个发光轮廓标之间的距离为D_c，相邻发光轮廓标的间距为D₁；

其中，D_c的计算方式如下：

式(1)中，g为重力加速度，f₁为车辆与地面摩擦力的阻力系数，t为紧急制动的反应时间，v为驶入车辆的平均速度。

进一步的，发光轮廓标布设的最小距离为D_m，D_m的计算方式如下：

D_m＝L_f+L_z-L_q≤L_j, (2)

式(2)中，L_f为制动反应距离，L_z为制动距离，L_q为相邻辆车之间的行驶距离，L_j为环境能见度距离，设t_f为制动反应时间，t为制动时间；

式(2)中制动反应距离L_f取决于制动反应时间t_f和车辆制动时的行驶速度v₀；

L_f＝v₀t_f (3)

根据加速度与位移的关系：

根据上式，可求得：

进一步的，制动反应时间t_f取2.5s，相邻辆车中前方车辆以v₁行驶时，通过式(2)可得：

一种高速公路车辆智能提示诱导方法，包括以下步骤：

一种高速公路车辆智能提示诱导方法，包括以下步骤：

步骤1)、实时监测高速路路况及天气信息；

步骤2)、通过在高速公路上间隔设置多个发光轮廓标及地磁传感器，根据实时监测到的高速路路况及天气信息，控制不同颜色发光轮廓标进行发光警示提醒；具体的，多色发光轮廓标能够发出红色光、黄色光和白光；当监测到高速公路上环境处于正常状态时，多色发光轮廓标闪烁白光；当能见度为一级能见度时，多色发光轮廓标闪烁红色光进行警示，当能见度为二级能见度时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示，当能见度为三级能见度时，多色发光轮廓标闪烁白光进行提醒；当高速公路处于黑夜时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行提醒，当高速公路处于白天时，多色发光轮廓标闪烁白色光进行提醒；当高速公路上车辆行驶缓慢时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示，当高速公路上出现车祸时，多色发光轮廓标闪烁红色光进行警示；

一级能见度l₁指能见度小于50米的雾；二级能见度l₂指能见度小于200米，大于50米的雾；三级能见度l₃指大于200米的雾。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种高速公路车辆智能提示诱导系统，通过利用环境监测模块监测高速公路环境信息并将监测到的环境信息传输至数据处理模块；数据处理模块用于设定阈值存储及接收环境监测模块发送的环境信息，数据处理模块根据接收到的环境信息与设定阈值对比后选择相应控制策略，传输至主控制模块，通过主控制模块控制间隔设置于高速公路上能够发出多种颜色的发光轮廓标发出不同颜色进行车辆诱导提醒，利用设置于高速公路上能够发出多种颜色的发光轮廓结合高速公路环境信息的多数据的融合分析和决策，对高速公路行车的驾驶员进行智能主动发光诱导，提高驾驶员警惕性，达到降低高速公路事故发生率的目的，进而提高交通系统的安全性。

本发明一种高速公路车辆智能提示诱导方法，通过对实时监测高速路路况及天气信息判断处理，控制不同颜色发光轮廓标进行发光警示提醒已达到在不同路况下对驾驶员进行不同颜色灯光警示，从而提高驾驶员在特殊路况下对道路的敏感性，提高驾驶员驾驶警惕性，从而减小因无法判断路况而造成的高速行驶安全问题。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的系统模块连接图；

图3是本发明的分路段双向单车道设备应用场景示意图；

图4是本发明发光轮廓标设置间距结构示意图。

图中，1、地磁传感器组，2、发光轮廓标，3、主控制模块，11-入口处的地磁传感器，12-出口处的地磁传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1-图2所示，一种高速公路车辆智能提示诱导系统，包括环境监测模块、数据处理模块、主控制模块和诱导模块；

环境监测模块用于监测高速公路环境信息并将监测到的环境信息传输至数据处理模块，环境监测模块包括光敏传感器、能见度传感器和地磁传感器；

光敏传感器用于监测高速公路光照强度信息，并将监测到的亮度信息传送至数据处理模块；能见度传感器用于监测高速公路能见度信息，并将监测到的能见度信息传送至数据处理模块；地磁传感器用于监测高速公路上车辆通行信息，高速公路上分段设置地磁传感器，能够获取两个地磁传感器之间高速公路路段的车辆数量及行驶时间，并将监测到的车辆通行信息传送至数据处理模块；

诱导模块包括设置于高速公路上的发光轮廓标，发光轮廓标含有多种颜色；

数据处理模块用于设定阈值存储及接收环境监测模块发送的环境信息，数据处理模块根据接收到的环境信息与设定阈值对比后选择相应控制策略，传输至主控制模块，通过主控制模块控制诱导模块进行车辆诱导提醒。

发光轮廓标间隔设置于两个行车道之间或者间隔设置于路测护栏上，能够被车辆驾驶员观察到；发光轮廓标采用LED灯源；

高速公路上分段设置高速公路警示系统，每一段为一个诱导区域，一个诱导区域的入口和出口处分别设置一个地磁传感器，一个诱导区域内的两个地磁传感器用于监测车辆通过该诱导区域的时间和速度信息；

主控制模块安装于车辆行驶诱导区域中段，与地磁传感器和环境监测模块通过无线传感网络进行无线传输。

还包括远程监控模块和视频监控模块，远程监控模块与主控制模块连接，远程监控模块用于向主控模块发送强制信号实现对多色发光轮廓标的发光策略控制，以便于高速路临时维修或者出现其他突发路况；视频监控模块与数据处理模块连接，视频监控模块用于获取高速公路车辆行驶信息，并将车辆行驶信息传输至数据处理模块，用于判断该路段是否发生车祸。

该系统的工作流程如下：远程监控模块可实时监控各个监控路段路侧主动发光轮廓标的运行情况，且可强制控制各个路段主动发光轮廓标的运行情况。

一种高速公路车辆智能提示诱导方法，包括以下步骤：

步骤1)、实时监测高速路路况及天气信息；

步骤2)、通过在高速公路上间隔设置多个发光轮廓标及地磁传感器，根据实时监测到的高速路路况及天气信息，控制不同颜色发光轮廓标进行发光警示提醒；具体的，多色发光轮廓标能够发出红色光、黄色光和白光；当监测到高速公路上环境处于正常状态时，多色发光轮廓标闪烁白光；当能见度为一级能见度时，多色发光轮廓标闪烁红色光进行警示，当能见度为二级能见度时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示，当能见度为三级能见度时，多色发光轮廓标闪烁白光进行提醒；当高速公路处于黑夜时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行提醒，当高速公路处于白天时，多色发光轮廓标闪烁白色光进行提醒；当高速公路上车辆行驶缓慢时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示，当高速公路上出现车祸时，多色发光轮廓标闪烁红色光进行警示。

一级能见度l₁指能见度小于50米的雾；二级能见度l₂指能见度小于200米，大于50米的雾；三级能见度l₃指大于200米的雾。

如图3、图4所示，为分路段双向单车道设备应用场景示意图，图中标号对应的设备信息如下：A、C-车辆诱导区域的入口，B、D-车辆诱导区域的出口，1、地磁传感器组，2、发光轮廓标，3、主控制模块，11-入口处的地磁传感器，12-出口处的地磁传感器。

在实际应用中，以C-D车道为例，当车辆由入口C驶入车辆行驶诱导区域，沿行车方向，该车依次通过入口处的地磁传感器、发光轮廓标和出口处的地磁传感器，入口处的地磁传感器与沿行车方向第一个发光轮廓标之间的距离为D_c，相邻发光轮廓标的间距为D₁，发光轮廓标布设的最小距离为D_m。

其中，D_c的计算方式如下：

式(1)中，g为重力加速度，f₁为车辆与地面摩擦力的阻力系数，t为紧急制动的反应时间(通常取1.0s)，v为驶入车辆的平均速度。

其中，D_m的计算方式如下：

为了避免发生车辆追尾事故，需满足：

D_m＝L_f+L_z-L_q≤L_j, (2)

式(2)中，L_f为制动反应距离，L_z为制动距离，L_q为相邻辆车之间的行驶距离，L_j为环境能见度距离，设t_f为制动反应时间，t为制动时间。

在相应的能见度条件对高速公路上行驶车辆进行限速很有必要，甚至可以采取封锁高速等强制措施；

式(2)中制动反应距离L_f取决于制动反应时间t_f和车辆制动时的行驶速度v₀；

L_f＝v₀t_f (3)

根据加速度与位移的关系：

根据上式，可求得：

制动反应时间t_f取2.5s，前方车辆以v₁行驶时，通过式(2)可得：

在直线型道路和曲线型道路中D₁的值不同，一般情况下，考虑到发光轮廓标功率在不同环境下的透射效果，在直线型道路中D₁的值为32m，在曲线型道路中，综合发光轮廓标的发光功率及曲线道路的曲率半径，得到不同曲率半径条件下D₁的值如表1。

表1不同曲率半径下D₁的值

曲率半径(m)	<90	91-180	181-275	376-375	>375
						D<sub>1</sub>(m)	8	12	16	24	32

在一段诱导区域内，入口处的地磁传感器监测车辆进入诱导区域，当出口处的地磁传感器监测到最后一辆车辆驶离诱导区域所用时间小于在该诱导区域路段内最小限速通行所需时间时，则被认定为该路段发生拥堵，该段道路上车辆行驶缓慢，控制多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示。当高速公路上出现车祸时，多色发光轮廓标发出红色光进行警示，同时监控存储模块报警，提示及时处理该路段的交通状况。

Claims (10)

1.一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，包括环境监测模块、数据处理模块、主控制模块和诱导模块；

环境监测模块用于监测高速公路环境信息并将监测到的环境信息传输至数据处理模块；

诱导模块包括间隔设置于高速公路上能够发出多种颜色的发光轮廓标；

数据处理模块用于设定阈值存储及接收环境监测模块发送的环境信息，数据处理模块根据接收到的环境信息与设定阈值对比后选择相应控制策略，传输至主控制模块，通过主控制模块控制诱导模块发出不同颜色进行车辆诱导提醒。

2.根据权利要求1所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，发光轮廓标间隔设置于两个行车道之间或者间隔设置于路测护栏上，能够被车辆驾驶员观察到。

3.根据权利要求1或2所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，发光轮廓标采用能够发出红色光、黄色光和白光的LED灯源。

4.根据权利要求3所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，环境监测模块包括光敏传感器、能见度传感器和地磁传感器，光敏传感器用于监测高速公路光照强度信息，并将监测到的亮度信息传送至数据处理模块；能见度传感器用于监测高速公路能见度信息，并将监测到的能见度信息传送至数据处理模块；地磁传感器用于监测高速公路上车辆通行信息，高速公路上分段设置地磁传感器，能够获取两个地磁传感器之间高速公路路段的车辆数量及行驶时间，并将监测到的车辆通行信息传送至数据处理模块。

5.根据权利要求4所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，高速公路上分段设置高速公路警示系统，每一段为一个诱导区域，一个诱导区域的入口和出口处分别设置一个地磁传感器，一个诱导区域内的两个地磁传感器用于监测车辆通过该诱导区域的时间和速度信息。

6.根据权利要求4所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，还包括远程监控模块和视频监控模块，远程监控模块与主控制模块连接，远程监控模块用于向主控模块发送强制信号实现对多色发光轮廓标的发光策略控制，以便于高速路临时维修或者出现其他突发路况；视频监控模块与数据处理模块连接，视频监控模块用于获取高速公路车辆行驶信息，并将车辆行驶信息传输至数据处理模块，用于判断该路段是否发生车祸。

7.根据权利要求5所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，入口处的地磁传感器与沿行车方向第一个发光轮廓标之间的距离为D_c，相邻发光轮廓标的间距为D₁；

其中，D_c的计算方式如下：

式(1)中，g为重力加速度，f₁为车辆与地面摩擦力的阻力系数，t为紧急制动的反应时间，v为驶入车辆的平均速度。

8.根据权利要求7所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，发光轮廓标布设的最小距离为D_m，D_m的计算方式如下：

D_m＝L_f+L_z-L_q≤L_j, (2)

式(2)中，L_f为制动反应距离，L_z为制动距离，L_q为相邻辆车之间的行驶距离，L_j为环境能见度距离，设t_f为制动反应时间，t为制动时间；

式(2)中制动反应距离L_f取决于制动反应时间t_f和车辆制动时的行驶速度v₀；

L_f＝v₀t_f (3)

根据加速度与位移的关系：

根据上式，可求得：

9.根据权利要求8所述一种高速公路车辆智能提示诱导系统，其特征在于，制动反应时间t_f取2.5s，相邻辆车中前方车辆以v₁行驶时，通过式(2)可得：

10.一种基于权利要求6高速公路车辆提示诱导方法，其特征在于，包括以下步骤：

一种高速公路车辆智能提示诱导方法，包括以下步骤：

步骤1)、实时监测高速路路况及天气信息；

步骤2)、通过在高速公路上间隔设置多个发光轮廓标及地磁传感器，根据实时监测到的高速路路况及天气信息，控制不同颜色发光轮廓标进行发光警示提醒；具体的，多色发光轮廓标能够发出红色光、黄色光和白光；当监测到高速公路上环境处于正常状态时，多色发光轮廓标闪烁白光；当能见度为一级能见度时，多色发光轮廓标闪烁红色光进行警示，当能见度为二级能见度时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示，当能见度为三级能见度时，多色发光轮廓标闪烁白光进行提醒；当高速公路处于黑夜时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行提醒，当高速公路处于白天时，多色发光轮廓标闪烁白色光进行提醒；当高速公路上车辆行驶缓慢时，多色发光轮廓标闪烁黄色光进行警示，当高速公路上出现车祸时，多色发光轮廓标闪烁红色光进行警示；

一级能见度l₁指能见度小于50米的雾；二级能见度l₂指能见度小于200米，大于50米的雾；三级能见度l₃指大于200米的雾。

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