CN102568226A - 一种基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法，根据天气状态的实时变化，自动调整各类天气条件下的限速值，通过可变情报板将限速信息发布给驾驶员，从而减少交通事故概率，提高道路交通安全。本发明利用气象环境检测设备获取实时天气特征参数，根据各类天气状态，自动调整道路限速值，克服了现有道路限速值固定不变的缺陷与不足。根据不良天气条件的动态限速方法在快速道路交通管理与控制方面具有实际的工程运用价值。

Description

一种基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法

技术领域

本发明属于交通智能管理和控制技术领域，根据实时天气条件进行快速道路动态限速控制，为一种基于天气条件的快速道路可变限速控制方法。

背景技术

公路限速问题一直是交通安全方面备受关注的一个热点问题。根据2005年和2006年《中华人民共和国公安部交通事故统计年报》，2005～2006年约有10％的事故与车辆行驶超速有关，位列各种事故原因之首。已有研究表明较高的行驶速度往往会带来较高的碰撞风险和事故严重程度，这是因为在高速行驶的条件下，驾驶员往往没有足够的反映时间采取相应措施来避免险情的出现，例如前车突然的制动加速、其他车辆进入车道等。因而在特定道路以及环境条件下，如果驾驶员按合理的车速开车，对于道路各种使用者可以显著提高安全性。

不良天气不仅会对车辆安全运行产生不良影响，而且会显著影响驾驶员反映时间，例如在雾天中由于视线不好，驾驶员需要更长时间辨认与前车距离，因而不良天气下限速应不同于通常情况限速。不良天气下不合理车速容易引发道路交通安全事故，已有研究表明在不良天气下单位时间内不良天气事故数是晴天事故数量的几倍甚至是几十倍，且多为重大和恶性事故。2007年，不良天气下交通事故造成全国约17600人死亡，85200人受伤，直接财产损失达3.18亿人民币。因而研究不良天气下合理限速方法，从而保证道路行车安全性是一个相当重要并且具有实际研究意义的课题，而且国内外有越来越多交通学者投入到不良天气下道路行车安全方面的研究，不良天气包括：雾、雨、雪、风等。

随着当前Intelligent Transportation System(ITS)智能交通系统和AdvancedTransportation Management System(ATMS)先进交通管理系统的应用，交通控制中心可以通过气象监测设备获得实时准确的天气条件数据，例如当前温度、能见度、降雨、路面状态、风力风向等。天气状态数据的获取为实行基于不良天气条件的动态可变限速控制奠定了良好的基础。利用天气监测设备检测的各类参数值，进行当前快速路合理限速值的计算，并实时发布给驾驶员，降低道路上车辆行驶速度，对于改善我国快速路交通安全现状具有重要的工程运用价值。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有快速路限速值固定不变，但不同的天气状况下，对通行车辆的限速要求不同，需要建立根据不良天气条件的可变限速控制方法，根据变化的天气情况实时调节快速路限速值，提高行车安全。

本发明的技术方案为：基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法，由控制系统对快速道路的限速值进行控制，控制系统包括检测设备、后台中心计算机和电子情报板，检测设备和电子情报板设置在快速道路上，可变速控制方法为：

1)在快速道路上设置天气环境监测设备，收集待控制道路所在区域的天气信息，包含能见度、是否降雨、路面结冰状态、风力风向信息，检测精度为每5分钟检测一次；

2)将检测到的各个参数传输到后台中心计算机中，根据各个气象参数自动计算最优限速值，根据道路能见度情况计算得到能见度限速值，根据降雨情况计算出降雨限速值，根据路面结冰状态计算出结冰限速值，根据风力风向情况计算出风力限速值；

3)将步骤2)计算得到的4个限速值进行比较，取其中限速值最低的值作为当前快速道路的安全限速值；

4)将步骤3)得到的安全限速值与快速道路默认限速值进行比较，如果两者之差小于20km/h，则不启动可变限速控制；如果两者之差大于20km/h，则启动可变限速控制；

5)将步骤3)中确定的限速值与当前限速值进行比较，根据安全限速值调整当前限速值，每次调整变化的幅度限制在10km/h内，如果安全限速值与当前限速值差大于10km/h，则每次只调整限速值变化步长为10km/h；

6)当快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，由快速道路最后一段可变限速控制的路段开始，检测其与相邻上游可变限速控制路段的限速值之差，两个相邻可变限速控制路段之间限速值差小于等于20km/h，否则降低限速值较高的路段的限速值，该过程直到检测达到快速道路第一个可变限速控制路段结束，确定各个可变限速控制路段的最优限速值；

7)将限速值通过路侧电子可变情报板进行发布，实现根据天气状态的快速道路可变限速控制；

8)完成一个周期5分钟的检测之后，控制系统自动检测下一个周期内交通流与天气状态，重复步骤1)-7)，确定是否需要调整当前快速路限速值。

本发明公开了一种基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法，检测系统通过气象监测设备按照一定周期采集道路附近实时天气状态；根据采集的天气参数，计算当前天气条件下最优限速值，并判断是否启用可变限速控制；如果启用可变限速控制，路侧可变情报板则发布新的限速值，如果不启动系统，则进入下一个周期，根据下一周期天气条件进行判断。本发明的优势在于利用天气环境监测设备获取实时天气状态从而进行动态限速调节，克服了以往限速值无法根据变化的天气状态进行调节的缺陷与不足。因而，本方法在依据实时不良天气条件进行动态限速管理与控制方面具有实际的工程运用价值。

附图说明

图1为本发明实例系统结构图。

图2为不良天气条件下合理限速值计算流程图。

图3为本发明的流程图。

具体实施方式

本发明提出了一种基于不良天气条件进行快速道路可变限速控制方法，如图1，包括以下步骤：

1)在快速道路上设置天气环境监测设备，收集待控制道路所在区域的天气信息，包含能见度、降雨、路面状态、风力风向信息，检测精度为每5分钟检测一次。

2)将检测到的各个参数传输到中心计算机中。计算机根据各个气象参数自动计算最优限速值，如图2，根据道路能见度情况计算出一个限速值，根据降雨情况计算出一个限速值，根据路面结冰状态计算出一个限速值，根据风力风向情况计算出一个限速值。

3)将上步骤计算出的4个限速值进行比较，取限速值最低的值作为当前快速道路的安全限速值。

4)将上步骤得到的最优限速值与快速道路默认限速值进行比较，如果两者之差小于20km/h，则不启动可变限速控制；如果两者之差大于20km/h，则启动可变限速控制。此步骤避免了可变限速系统频繁启动及限速值频繁变化。

5)将步骤3)中确定的限速值与当前限速值进行比较，限速值每次变化的幅度限制在10km/h内。如果计算的最优限速值与当前限速值差大于10km/h，则每次只调整限速值变化步长为10km/h。此步骤避免限速值变化过大带来潜在的交通事故。

6)当快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，各控制路段的限速值之差需要保持在一定范围内，防止上下游限速值差距过大对交通流造成扰动，本发明由快速道路最后一段可变限速控制的路段开始，检测其与相邻上游可变限速控制路段的限速值之差，两个相邻可变限速控制路段之间限速值差小于等于20km/h，否则降低限速值较高的路段的限速值，该过程直到检测达到快速道路第一个可变限速控制路段结束，确定各个可变限速控制路段的最优限速值。

7)将限速值通过路侧电子可变情报板进行发布，实现根据天气状态的快速道路可变限速控制。

8)完成一个周期(5分钟)之后，系统自动检测下一个周期内天气状态，并重复步骤1-5，确定是否需要调整当前快速路限速值。

下面用结合附图说明本发明。在快速道路待控制区域设置气象环境检测站，同时将天气数据通过无线网络传输到控制中心计算机，计算机自动计算当前最优限速值并启动可变限速控制，将当前限速值通过无线网络发送到路侧电子可变情报板上，如图1所示。

气象检测设备以5分钟为一个周期采集当前天气状态，包括温度、能见度、降雨情况、路面状态、风力风向。根据如下核心算法确定不良天气条件下合理限速值。

快速道路上以某一车速行驶的车辆，当驾驶员发现前方车辆太近或有障碍物采取制动措施后，车辆滑行一段距离而不至于撞上前方车辆或障碍物，方能保证安全。这段不至于导致撞车事故的距离称为安全距离。车速越大时，车辆制动后滑行的距离越长，因此要求的安全距离就越大。在不良天气条件下，由于视线不清、路面附着系数降低，安全距离也变长，因此安全速度越低。

由于天气状态实时变化，因此不同时期的安全限速值亦有不同。已有的不良天气限速方法仅局限于通过固定信息板发布雨雪天气限速值，无法根据动态变化的天气条件，以及当前快速道路的实际情况来对限速值进行动态调节，无法满足不良天气条件下提高行车安全的目标。本发明提出的一套基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法可以根据变化中的不良天气条件调节实时限速值，从而实现解决了变化中的不良天气条件下限速无法改变的局限，并考虑了整体相邻路段内限速值过渡的稳定性，具有很强的应用前景。中心计算机发出指令调节路侧的电子可变情报板，将新的限速信息发布给驾驶员。同时可向驾驶员发布相应的警示信息，提醒驾驶员谨慎行驶。

由于本方法能够根据天气条件动态调节快速道路的合理限速值，因此本方法在快速道路交通管理与控制方面具有实际工程应用价值。

Claims (1)

1.基于不良天气条件的快速道路可变限速控制方法，其特征是由控制系统对快速道路的限速值进行控制，控制系统包括检测设备、后台中心计算机和电子情报板，检测设备和电子情报板设置在快速道路上，可变速控制方法为：

1)在快速道路上设置天气环境监测设备，收集待控制道路所在区域的天气信息，包含能见度、是否降雨、路面结冰状态、风力风向信息，检测精度为每5分钟检测一次；

2)将检测到的各个参数传输到后台中心计算机中，根据各个气象参数自动计算最优限速值，根据道路能见度情况计算得到能见度限速值，根据降雨情况计算出降雨限速值，根据路面结冰状态计算出结冰限速值，根据风力风向情况计算出风力限速值；

3)将步骤2)计算得到的4个限速值进行比较，取其中限速值最低的值作为当前快速道路的安全限速值；

4)将步骤3)得到的安全限速值与快速道路默认限速值进行比较，如果两者之差小于20km/h，则不启动可变限速控制；如果两者之差大于20km/h，则启动可变限速控制；

5)将步骤3)中确定的限速值与当前限速值进行比较，根据安全限速值调整当前限速值，每次调整变化的幅度限制在10km/h内，如果安全限速值与当前限速值差大于10km/h，则每次只调整限速值变化步长为10km/h；

6)当快速道路有多段不同限速值的路段，每段分别进行可变限速控制，由快速道路最后一段可变限速控制的路段开始，检测其与相邻上游可变限速控制路段的限速值之差，两个相邻可变限速控制路段之间限速值差小于等于20km/h，否则降低限速值较高的路段的限速值，该过程直到检测达到快速道路第一个可变限速控制路段结束，确定各个可变限速控制路段的最优限速值；

7)将限速值通过路侧电子可变情报板进行发布，实现根据天气状态的快速道路可变限速控制；

8)完成一个周期5分钟的检测之后，控制系统自动检测下一个周期内交通流与天气状态，重复步骤1)-7)，确定是否需要调整当前快速路限速值。

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