CN105761513A - 一种高速公路动态限速系统 - Google Patents

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CN105761513A CN201610301326.7A CN201610301326A CN105761513A CN 105761513 A CN105761513 A CN 105761513A CN 201610301326 A CN201610301326 A CN 201610301326A CN 105761513 A CN105761513 A CN 105761513A
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孟洪兵
郑洪江
王会鲜
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Tarim University
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    • G08—SIGNALLING
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
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Abstract

本发明提供一种高速公路动态限速系统，高速公路动态限速系统包含中心监控模块及沿高速公路依次设置多个路段限速子系统，中心监控模块用于对高速公路的各个路段的监控、调度与管理，路段限速子系统用于根据所处高速公路的实时路段的数据动态更新并发布限速。本发明提供的高速公路动态限速系统，异常天气时根据高速公路相应路段的实时数据动态限速，既能够保证高速公路的交通安全，又能够保证高速公路的通行效率。

Description

一种高速公路动态限速系统
技术领域
本发明涉及交通智能管理和控制技术领域，具体涉及一种高速公路动态限速系统。
背景技术
高速公路以其高效、舒适、快捷等优点成为国民经济和社会发展中的重要基础设施，在交通运输领域发挥着举足轻重的作用。
异常天气，例如沙尘暴、降雨、降雪、结冰、大风或大雾，会不同程度地影响驾驶员对周边环境的感知能力和车辆操控性能，导致高速公路行车安全风险增加，并降低交通运行效率，对高速公路安全行车和不间断运营造成了极大的威胁。与正常天气相比，阴雨、雪、沙尘等环境下高速公路交通事故率增加80％，通行能力降低幅度最高可达30％。
随着高速公路的不断发展以及全国高速公路联网的逐步实现，智能化的交通管制和管理正迅速发展并日趋完善。作为智能交通系统(ITS)的一部分，如何有效保障恶劣天气下的高速公路的最大通行能力和高速公路交通安全己经成为提高高速公路交通安全及通行效率的一个重要问题。
现阶段，高速公路仍然采用固定限速方式，不能根据天气和道路交通状况进行动态调整，而针对异常天气，通常采取封闭交通的方法，来保障安全。
但在什么条件下封闭道路、封闭道路时间长短等均无可靠依据，通常是根据经验操作，这在一定程度上也降低了高速公路的通行效率。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高速公路动态限速系统，异常天气时根据高速公路相应路段的实时数据动态限速，既能够保证高速公路的交通安全，又能够保证高速公路的通行效率。
本发明提供一种高速公路动态限速系统，高速公路动态限速系统包含中心监控模块及沿高速公路依次设置多个路段限速子系统，中心监控模块用于对高速公路的各个路段的监控、调度与管理，路段限速子系统用于根据所处高速公路的实时路段的数据动态更新并发布限速。
进一步地，路段限速子系统包括天气状况检测模块，天气状况检测模块检测到异常天气，路段限速子系统显示根据路段限速子系统所处的路段的实时数据获得的限速值，否则显示路段的法定限速值。
进一步地，路段限速子系统包括依次连接数据采集模块、限速处理模块与显示模块，数据采集模块用于采集所处高速公路的路段的实时数据，限速获取模块用于根据数据处理路段的限速值，显示模块用于显示限速值。
进一步地，数据采集模块包括交通状况采集模块、能见度采集模块以及路面摩擦系数采集模块。
进一步地，异常天气包括沙尘暴、降雨、降雪、结冰、大风或大雾中的一种或多种。
进一步地，路段限速子系统还包括预处理模块，用于对实时数据进行预处理。
进一步地，路段限速子系统还包括风险分析模块，用于根据数据采集模块采集的实时数据，利用风险分析模型，获得实时的路面风险信息。
进一步地，显示模块还用于显示路面风险信息。
进一步地，数据采集模块还包括横风数据采集模块。
与现有技术相比，本发明提供的高速公路动态限速系统，具有以下有益效果：异常天气时根据高速公路相应路段的实时数据动态限速，既能够保证高速公路的交通安全，又能够保证高速公路的通行效率。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的高速公路动态限速系统的结构示意图；
图2是图1所示的高速公路动态限速系统的路段限速子系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一个实施例的高速公路动态限速系统，包含中心监控模块及沿高速公路依次设置多个路段限速子系统，中心监控模块用于高速公路对高速公路的各个路段的监控、调度与管理，路段限速子系统用于根据所处高速公路的路段的实时数据动态更新并发布限速。
本实施例中，沿高速公路每2km设置一个路段限速子系统。
路段限速子系统包括天气状况检测模块，天气状况检测模块检测到异常天气，路段限速子系统显示根据路段限速子系统所处的路段的实时数据获得的限速值，否则显示路段的法定限速值。
采用这样的方案，根据高速公路相应路段的数据动态限速，既能够降低高速公路异常天气的事故发生率，又能够保证高速公路的通行效率。
路段限速子系统包括依次连接数据采集模块、限速处理模块与显示模块，数据采集模块用于采集所处高速公路的路段的实时数据，限速处理模块用于根据实时数据获得路段的限速值，显示模块用于显示限速值，一般采用LED显示屏。
如果限速值大于该路段的法定限速值，例如120km/h，则显示法定限速值；如果小于该路段的法定限速值，则通过四舍五入，以10km/h为一个梯度显示限速值。
数据采集模块包括交通状况采集模块、能见度采集模块以及路面摩擦系数采集模块。
异常天气包括沙尘暴、降雨、降雪、结冰、大风或大雾中的一种或多种。
不同的天气状况对路况的影响也不一样，沙尘暴主要影响的是能见度，同时路面也会覆盖沙粒对摩擦系数造成影响，沙尘暴有时也会伴有大风。
大雾主要造成能见度下降，同时潮湿的空气也会使路面覆盖一层水雾，造成路面湿滑，使路面的摩擦系数下降，但是摩擦系数下降的并不明显。
降雨时密集雨滴以及雾气会使能见度下降，同时主要影响的是路面的摩擦系数，下雨会使路面覆盖一层水膜，使路面摩擦系数下降，同时还会出现滑水现象，也就是随着车速的提高，轮胎转速的加快，使轮胎无法将车轮底的水排出，造成车速不同而轮胎滑动系数也不同的现象，雨天滑水现象不容忽视。
在下雪时主要会影响到能见度，同时雪落到地面上成为积雪覆盖层会大大降低路面摩擦系数。同时低温天气加上较为湿润的空气状况会产生凝华现象，使路面覆盖上一层冰，给行车安全带来危险。
大风除了会与沙尘暴以及降雨、降雪同时发生以外，有时也会单独发生。若风向与高速公路通行方向垂直，会造成车辆侧倾以及侧滑问题。同时车辆在大风的影响下是否会侧倾与侧滑还跟路面摩擦系数、车速、车辆侧面积与重量比。一般来说，车速越快，受影响越大，而且空载大车受影响较大，同时路面较湿滑也使侧风影响变大，所以需要综合各传感器数据。
路段限速子系统还包括预处理模块，用于对数据进行预处理。
数据采集模块采集到的数据可能会出现错误，例如数据过大或者过小，或者数据值不符合逻辑，如交通状况采集模块中的流量检测模块测出的数据应符合流量守恒定律。
预处理可以包括阈值检测、逻辑检测、数据修复以及有效性分析，利用阈值检测，剔除过大或者过小即不在阈值范围内的数据；利用逻辑检测剔除不符合逻辑规律的数据；利用历史趋势法、加权估计法、以及相邻时段平均值法等数据修复方法，对被剔除的错误数据以及采样值为0的数据进行填补，并进行逻辑修复，以保障所获得采集数据的有效性，以避免无效数据对动态限速的影响，更有效地保证高速公路的交通安全与通行效率。
路段限速子系统还包括风险分析模块，用于根据数据采集模块采集的实时数据，利用风险分析模型，获得实时的路面风险信息。风险分析模块根据实时数据与危险性关系统计数据，构建风险分析模型，再利用层次分析法，将不同的统计公式结合分析，得到实时的路面风险信息。
显示模块还用于显示路面风险信息。
数据采集模块还包括横风数据采集模块。大风天气除了会与沙尘暴以及降雨、雪天气状况同时发生以外，有时也会单独发生。若风向与高速公路通行方向垂直，易造成车辆侧倾、侧滑等问题。
另外，在大风的影响下，车辆是否会发生侧倾与侧滑，还与路面摩擦系数、车速、车辆侧面积与重量的比值等数据有关。一般来说，车速越快，侧风影响越大，而且空载大车受侧风的影响较大，路面湿滑也使侧风影响变大，所以需要综合各传感器数据分析侧风对路面造成的风险。
例如大风中最危险的车为空载的大货车，所以如果出现大风，需要对这种车辆禁行，如果已经有此类车辆在高速公路上行驶，则需要通过显示模块显示路面风险信息，提醒驾驶员小心驾驶，尽快安全停车。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高速公路动态限速系统，其特征在于，所述高速公路动态限速系统包含中心监控模块及沿高速公路依次设置多个路段限速子系统，所述中心监控模块用于对高速公路的各个路段的监控、调度与管理，所述路段限速子系统用于根据所处高速公路的路段的实时数据动态更新并发布限速。
2.如权利要求1所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述路段限速子系统包括天气状况检测模块，所述天气状况检测模块检测到异常天气，所述路段限速子系统显示根据所述路段限速子系统所处的路段的实时数据获得的限速值，否则显示所述路段的法定限速值。
3.如权利要求2所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述路段限速子系统包括依次连接数据采集模块、限速处理模块与显示模块，所述数据采集模块用于采集所处高速公路的路段的实时数据，所述限速处理模块用于根据所述实时数据获得所述路段的限速值，所述显示模块用于显示所述限速值。
4.如权利要求3所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述数据采集模块包括交通状况采集模块、能见度采集模块以及路面摩擦系数采集模块。
5.如权利要求3所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述异常天气为沙尘暴、降雨、降雪、结冰、大风或大雾中的一种或多种。
6.如权利要求3所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述路段限速子系统还包括预处理模块，用于对数据进行预处理。
7.如权利要求3所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述路段限速子系统还包括风险分析模块，用于根据数据采集模块采集的实时数据，利用风险分析模型，获得实时的路面风险信息。
8.如权利要求7所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述显示模块还用于显示所述路面风险信息。
9.如权利要求3所述的高速公路动态限速系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括横风数据采集模块。
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