CN103714705A - 高速公路车速指导系统 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种能够实时提供高速公路车辆行驶速度指导建议的高速公路车速指导系统。高速公路车速指导系统由信息采集系统、信息发布系统和信息处理系统组成。信息采集系统收集道路参数、交通流参数和气象环境参数，信息处理系统对这些参数进行处理，根据计算结果提供车速指导建议，并通过信息发布系统实时提供给驾驶员。

Description

高速公路车速指导系统
一、技术领域
本发明专利涉及一种能够实时提供高速公路车辆行驶速度指导建议的高速公路车速指导系统。
二、背景技术
高速公路是道路网重要的一部分，如何实现高速、安全、经济、舒适，一直是交通管理部门的工作重点。我国高速公路为了保证行车安全，一般将计算行车速度作为设计车速，并将其作为最高限速。在弯道、坡道、隧道、桥梁等特殊路段，还另外设置较低限速的标志。各种限速标志对提高行车安全起到了重要作用，但是却牺牲了高速公路“高速”等优越特性。因此，需要一种既能够保证行车安全，又能够提高高速公路运行效率的系统。
在汽车工业刚刚起步的时候，车辆行驶速度低，专供汽车行驶的道路少，因此还没有限速标志。随着汽车工业的发展，公路里程也随之快速增长，车辆性能的提高、道路条件的改善致使车辆能够在道路上以更快的速度行驶，于是交通事故越来越多，从而引起人们的重视，于是道路限速标志出现了。起初的限速标志仅对车辆最高速度进行了限制，并且限制车速为固定值。
随着电子技术的发展和交通流研究的深入，高速公路可变限速标志和可变情报板也得到了广泛的应用，可以根据道路情况、天气情况分时段改变限制速度。
目前，随着智能交通技术的发展和对道路交通安全要求的提高，可变限速标志、可变情报板已经不能够满足交通的需求。因此，够实时指导车速的“高速公路车速指导系统”将成为高速公路设施的重要组成部分。
三、发明内容
（1）要解决的技术问题
本发明专利要解决的主要技术问题是确定高速公路车速指导系统的工作原理、各部分的组成和功能。
（2）技术方案
高速公路车速指导系统由信息采集系统、信息发布系统和信息处理系统组成，见表1。
表1车速指导系统结构组成
Figure BDA00002233964200011
①信息采集系统：在高速公路路面或道边设置车辆检测器、气象监测器和环境监测器。车辆检测器检测检测即时车速和车头间距等参数；气象监测器采集降雨量、降雪量等参数；环境监测器采集能见度、地面温度、湿度、盐度等参数。
②信息处理系统：信息处理系统由单片机和相关电路组成，该单片机是由具有数据处理能力的中央处理器（CPU）随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成。信息处理系统收集来自信息采集系统的数据，并进行分析，得到指导意见，并发送到信息发布系统。
③信息发布系统：设置门式交通标志牌，在对应车道上方设置LED屏幕，显示最高限速和车速指导建议及交通安全提示等信息。
（3）有益效果
目前国内高速公路拥堵非常普遍，特别是进京高速及东南沿海经济发达地区尤为严重。例如，2005开始年，京张高速京冀交界处就已基本处于常年半瘫痪状态，堵车最严重时从北京河北交界一直堵到张家口西，长达130多公里，受堵车辆3万辆，滞留人员近10万人，持续时间长达34天。而新建高速公路不但费用高，还要投入大量的人力资源、土地资源。例如，我国高速公路平均造价约为3000万元。
高速公路车速指导系统能够实时指导驾驶员以最佳车速行驶，在保证安全的条件下有效提高现有道路通行能力。实验和仿真结果表明，在不同路段、不同气候环境条件下，采用高速公路车速指导系统后，高速公路通行能力能够提高4.5-12.4%。
四、附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
附图是车速指导系统结构图。
图中：1．路面结构层；2．车辆检测器；3．冰冻监测器；4．馈线电缆；5．气象监测器；6．能见度监测器；7．控制柜；8．LED显示屏；9．门式交通标志柱；
五、实施方式
高速公路车速指导系统由信息采集系统、信息发布系统和信息处理系统组成，它们由馈线电缆（4）连接在一起。
（1）信息采集系统：在高速公路路面结构层（1）设置车辆检测器（2），在路侧设置气象监测器（5）和环境监测器，环境监测器包括路面冰冻监测器（3）和能见度监测器（6）。
车辆检测器检测检测即时车速v、车辆长度l和车头时距ht等参数；
气象监测器采集降雨量Q1、降雪量Q2等参数；
环境监测器采集能见度L1、地面温度T、湿度
Figure BDA00002233964200021
盐度S等参数。
（2）信息处理系统：信息处理系统安装在路侧的控制柜（7）中，信息处理系统由单片机和相关电路组成，该单片机是由具有数据处理能力的中央处理器（CPU）随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成。
信息处理系统收集来自信息采集系统的数据，并进行分析，得到指导意见，并发送到信息发布系统。
第一步，信息处理系统从环境监测器读取能见度L1；
第二步，信息处理系统从车辆检测器（2）读取车辆长度l，根据车辆长度l判断车辆类型，如大型车、中型车、小型车，再根据车型和交通法规判断该车型最高限速vmax；
第三步，信息处理系统从车辆检测器（2）读取温度T、湿度
Figure BDA00002233964200022
盐度S等数据，根据温度T、湿度盐度S、降雨量Q1、降雪量Q2等数据判断路面状况，例如是否结冰，再根据中华人民共和国公共安全行业标准《典型交通事故形态车辆行驶速度技术鉴定》（GA/T643-2006）提供的参考值表2确定路面附着系数u，并用公式（1）计算最小安全距离L2。
表2汽车纵滑附着系数u参考值表
Figure BDA00002233964200024
Figure BDA00002233964200031
L2=vt+v2/254（u±i）+S0           （1）
式中：L2——最小安全间距，m；
v——行驶速度，km/h；
t——驾驶员知觉反应时间，取2.5s；
u——路面与轮胎之间的纵向摩阻系数；
i——道路纵坡，由系统安装路段实际坡度决定，%；
S0——停车安全距离，取5m。
第四步，信息处理系统根据车速v和两车驶过车辆检测器（2）的时间差ht计算两车间的实际距离L3，L3=vht；
第五步，信息处理系统根据以上计算，按照表3生成指导建议。
表3车速指导系统工作原理
Figure BDA00002233964200032
注：1.“《”表示小于15%以上；2.“》”表示大于15%以上；3.maxL=max（L1，L2）；
第六步，信息处理系统将车速指导建议发送至信息发布系统。
（3）信息发布系统：信息发布系统由设置门式交通标志柱（9）和安装在其上的LED显示屏（8）组成。LED显示屏（8）设置在对应车道上方，显示由信息处理系统发送的最高限速和车速指导建议及交通安全提示等信息。

Claims (4)

1.一种能够实时提供高速公路车辆行驶速度指导建议的高速公路车速指导系统，其特征是：该系统主要由信息采集系统、信息发布系统和信息处理系统组成。
2.根据权利要求1所述的高速公路车速指导系统，其特征是：信息采集系统由在高速公路路面或道边设置车辆检测器、气象监测器和环境监测器组成。车辆检测器检测检测即时车速和车头间距等参数；气象检测器采集降雨量、降雪量等参数；环境监测器采集能见度、地面温度、湿度、盐度等参数。
3.根据权利要求1所述的高速公路车速指导系统，其特征是：信息处理系统由单片机和相关电路组成，该单片机是由具有数据处理能力的中央处理器（CPU）随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成。信息处理系统收集来自信息采集系统的数据，并进行分析，得到指导意见，并发送到信息发布系统。
4.根据权利要求1所述的高速公路车速指导系统，其特征是：信息发布系统由门式交通标志柱和设置其上对应车道上方的LED显示屏组成，信息发布系统显示最高限速和车速指导建议及交通安全提示等信息。
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