CN105931464A - 基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高速公路交通安全管理技术领域，具体涉及一种基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法。本方法包括以下步骤：1)、确定高速公路限速路段；2)、能见度仪的选址、布设、安装和校准；3)、能见度数据实时回传；4)、动态限速值的计算。本发明可通过能见度仪实时监测高速公路的能见度，然后根据能见度确定合理的安全的行驶速度作为限速值，从而有效避免交通事故的发生，进而提升行车的安全性。

Description

基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法

技术领域

本发明涉及高速公路交通安全管理技术领域，具体涉及一种基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法。

背景技术

高速公路交通安全行驶十分严峻，百公里死亡人数是普通道路5～6倍，直接财产损失占总数40％以上，其中超速行驶、车速离散大是我国高速公路交通事故频发的主要原因之一。科学合理的限速值能够使得驾驶员行驶速度保持在当前道路交通环境允许的安全范围以内，从而提升道路行车安全。目前传统限速值确定方法主要分为设计速度法和85％分位车速法。设计速度法在我国得到了广泛应用，其设计思路是以公路设计速度为依据，结合特殊条件，凭经验将设计速度降低0～20km/h作为限制速度。例如，某一级公路，其设计速度为100km/h，在管理上则在80km/h～100km/h间以经验取值以作为限制速度，行驶时车速需低于该数值。设计速度法虽然简单易行，但显然的将所有路段都按照统一标准“一刀切”的思路，不仅对主观经验要求较高，同时对某些路况极为良好或临时路况急剧恶劣的场合明显的不具备适应性。85％分位车速法多见于美国、英国、加拿大等国家，它通过定点单车自由流车速的实地观测并经统计分析，取车速累积图中第85分位车速作为限制速度，也即85％车辆的速度在限制速度以下。85％分位车速法的缺陷在于：一是整个方法已经假定了驾驶员有能力并愿意选择合适的车速；然而事实上，驾驶员因对道路环境、交通条件的误判等，往往会被迫选择不合理的车速，从而造成交通事故。二是该种方法是以以往交通数据作为基础数据，对于新建公路等无过往数据的场合不实用。再后来虽然又出现以85％分位车速法为基本依据，再结合道路线型等因素进行修正的方法，属于静态限速方案。然而，高速公路是一个由人、车、路和环境相互作用下的复杂动态系统，某一路段合理限速值在交通流运行状态等多种因素影响下会不断发生变化，因此传统的静态限速方案无法在变化的道路交通环境下为驾驶员提供合理的限速值。

发明内容

本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种针对高架桥的更为高效快捷的基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法；其通过能见度仪实时监测高速公路的能见度，然后根据能见度确定合理的安全的行驶速度作为限速值，从而有效避免交通事故的发生，进而提升行车的安全性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、确定高速公路限速路段；

2)、能见度仪的选址、布设、安装和校准；

3)、能见度数据实时回传；

4)、动态限速值v的计算：

由于驾驶员驶入雾区发现前方车辆后会采取制动，则制动的全过程距离就要小于能见度，否则的话就会发生碰撞。而此处制动的全过程距离包括驾驶员做出制动前的反应时间内行驶的距离l₁和采取制动措施后直到车辆停止行驶的距离l₂，且：

l₁＝vt/3.6

l₂＝v²/2a

因此，能见度l的公式则为：

$l=l_1+l_2=\frac{vt}{3.6}+\frac{v^2}{2a}---\left(1\right)$

其中：

l₁是驾驶员做出制动前的反应时间内行驶的距离，单位：m；

l₂是采取制动措施后直到车辆停止行驶的距离，单位：m；

l是能见度，单位:m；

t是驾驶员的反应时间，是常量，取t＝2.5s；

a是车辆制动减速度，为常量，取值选自国家标准《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》，单位是m/s²；

v是车辆行驶的动态限速值，单位m/s；

由上述能见度l的公式(1)，获得动态限速值v的计算公式为：

$v=\frac{-at+\sqrt{a^2{t}^2+25.92al}}{3.6}$

其中：

v是车辆行驶的动态限速值，单位m/s；

l是能见度，单位：m；

t是驾驶员的反应时间，是常量，取t＝2.5s；

a是车辆制动减速度，为常量，取值选自国家标准《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》，单位是m/s²。

所述3)步骤中，能见度数据实时回传，是指通过传输协议解析获取能见度仪的数据文件；能见度仪提供的能见度数据有1分钟能见度值和10分钟平均值，此处取10分钟平均值。

本发明的有益效果在于：

1)、通过上述方案，区别于现有应用广泛的设计速度法和85％分位车速法，本发明不仅免去了设计速度法所带来的“一刀切”缺陷，同时也不需要耗费过于的人力物力去进行新路段的调查取据。无论是无过往数据的新建路段还是使用已久的老路段，只需安装能见度仪后，即可通过本方法所述的公式快速而高效的获得当前路段当前能见度下的限速值，从而起到对该路段处交通状况的适时侦测和准确限速目的。此外的，由于本发明能够根据实时能见度来计算限速值，因此其限速值是动态的而非是呆板和不变的，进而也就使得其最终数值的获取变得更为灵活可靠，比静态限速更有依据，显然也就更适用于当前路段当前能见度下的路段限速需求。

综上，本发明利用能见度仪来实时检测高速公路的能见度，根据能见度的变化科学的调节高速公路的行车速度，针对不同能见度可进行不同动态限速控制，进而可显著的提升高速公路的行车安全性，并降低在能见度比较低的情况下的行车隐患，最终为高速公路限速管理提供了可靠而可行的方法。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为便于理解，此处结合附图1对本发明的具体实施步骤作以下描述：

一种基于能见度仪的高速公路动态限速值确定方法，具体包括：

1)、确定高速公路限速路段；

2)、能见度仪的选址、布设、安装和校准；

3)、能见度数据实时回传；

4)、根据能见度计算动态限速值。

其中，对于步骤1)而言，确定高速公路限速路段，是指由需要进行动态限速管理控制的路段。具体使用时，主要选取雾天或者其他恶劣天气发生频数高，导致路段能见度低并存在较大安全隐患的路段。步骤2)的操作则应当参考《前向散射能见度仪观测规范(试行)》，按照规范的相关规定进行操作，以保证能见度仪的正常使用，确保能见度仪的检测精度。步骤3)中，能见度数据实时回传，是指通过传输协议解析获取能见度仪的数据文件，能见度仪提供的能见度数据有1分钟能见度值和10分钟平均值。在本发明中，取10分钟平均值。

至于步骤3)的根据能见度计算动态限速值，其主要的原理是驾驶员驶入雾区发现前方车辆后会采取制动，则制动的全过程距离就要小于能见度，否则的话就会发生碰撞；因此作出以下论据：

实际操作时，制动的全过程距离必然包括驾驶员做出制动前的反应时间内行驶的距离和采取制动措施后直到车辆停止行驶的距离两部分。其中，为了区分将两部分距离分别记为l₁和l₂。

公式记为：

l₁＝vt/3.6

l₂＝v²/2a

因此，能见度l的公式则为：

$l=l_1+l_2=\frac{vt}{3.6}+\frac{v^2}{2a}$

其中：

l₁是驾驶员做出制动前的反应时间内行驶的距离，单位：m；

l₂是采取制动措施后直到车辆停止行驶的距离，单位：m；

l是能见度，单位：m；

v是车辆行驶的动态限速值，单位m/s；

t是驾驶员的反应时间，是常量，就《公路工程技术标准JTGB01-2003》和《公路路线设计规范JTG D20-2006》所公开的驾驶员反应时间而言，此处取t＝2.5s；

a是车辆制动减速度，为常量，取值选自国家标准《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》，单位是m/s²，具体选取可参照表1所示；

表1、制动减速度和制动稳定性要求

此时，即可根据能见度l计算动态限速值，也即由公式l＝l₁+l₂反推得到车辆行驶的动态限速值v的计算公式是：

$v=\frac{-at+\sqrt{a^2{t}^2+25.92al}}{3.6}$

其中：

l是能见度，单位：m；

t是驾驶员的反应时间，是常量，就《公路工程技术标准JTGB01-2003》和《公路路线设计规范JTG D20-2006》所公开的驾驶员反应时间而言，此处取t＝2.5s；

a是车辆制动减速度，为常量，取值选自国家标准《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》，单位是m/s²；

v是车辆行驶的动态限速值，单位m/s。

为进一步加深对本发明的理解，此处提供了以下实施例，以对本发明作进一步的具体论述：

实施例1：

在合肥绕城高速选择一个试验路段，根据《前向散射能见度仪观测规范(试行)》的相关规定进行能见度仪的安装、校准，并通过通讯服务进行数据回传工作。该试验路段由于过境车辆多，拖挂类大型车辆占车型比重大，故需进行动态限速。

取某一周期的10分钟平均值进行实例计算，该周期能见度为100m，反应时间t为2.5s。当然，2.5s为理想状态下取值，如果在实际应用中，出于安全冗余考虑，可以选择3.0s。参照表1，拖挂类大型车辆属于铰接式无轨汽车一栏，因此可选择车辆制动减速度为4.5m/s²。获得动态限速值v：

$v=\frac{-at+\sqrt{a^2{t}^2+25.92al}}{3.6}=\frac{-4.5*2.5+\sqrt{{4.5}^2{2.5}^2+25.92*4.5*100}}{3.6}=27.03m/s$

由于计算公式计算的动态限速值单位是m/s，需要进行单位换算：

v＝27.03m/s＝97.308km/h

在实际应用中可根据需要对限速值进行取整。由于我们在计算时所设置的参数都是理想条件下的取值，在实际应用中往往存在不可控因素，故在取值时建议在计算值的基础上尽可能就低取整。故在上述实施例下，也即当能见度为100m时，上述试验路段的动态限速值建议为90km/h。

实施例2：

在合肥绕城高速选择另一个试验路段，根据《前向散射能见度仪观测规范(试行)》的相关规定进行能见度仪的安装、校准，并通过通讯服务进行数据回传工作。

取某一周期的10分钟平均值进行实例计算，该周期能见度为50m，反应时间t为2.5s。该试验路段由于小型车辆占车型比重大，在车辆制动减速度时取表1中的“其他车辆”一栏数值，为5.0m/s²；当然，该取值为充分发出的平均减速度，也就是刹车踩死的情况下的制动减速度，在实际应用中，可以适当取值低于这个值。

通过动态限速值v的计算公式可知得到：

$v=\frac{-at+\sqrt{a^2{t}^2+25.92al}}{3.6}=\frac{-5*2.5+\sqrt{5^2*{2.5}^2+25.92*5*50}}{3.6}=19.15m/s$

由于计算公式计算的动态限速值单位是m/s，需要进行单位换算：

v＝19.15m/s＝68.94km/h

故在该实施例下，参照就低取整原则，当路段的能见度为50m时，该试验路段的动态限速值建议为60km/h。

Claims (2)

1.一种基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、确定高速公路限速路段；

2)、能见度仪的选址、布设、安装和校准；

3)、能见度数据实时回传；

4)、动态限速值v的计算：

由于驾驶员驶入雾区发现前方车辆后会采取制动，则制动的全过程距离就要小于能见度，否则的话就会发生碰撞。而此处制动的全过程距离包括驾驶员做出制动前的反应时间内行驶的距离l₁和采取制动措施后直到车辆停止行驶的距离l₂，且：

l₁＝vt/3.6

l₂＝v²/2a

因此，能见度l的公式则为：

$l=l_1+l_2=\frac{vt}{3.6}+\frac{v^2}{2a}---\left(1\right)$

其中：

l₁是驾驶员做出制动前的反应时间内行驶的距离，单位：m；

l₂是采取制动措施后直到车辆停止行驶的距离，单位：m；

l是能见度，单位:m；

t是驾驶员的反应时间，是常量，取t＝2.5s；

a是车辆制动减速度，为常量，取值选自国家标准《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》，单位是m/s²；

v是车辆行驶的动态限速值，单位m/s；

由上述能见度l的公式(1)，获得动态限速值v的计算公式为：

$v=\frac{-at+\sqrt{a^2{t}^2+25.92al}}{3.6}$

其中：

v是车辆行驶的动态限速值，单位m/s；

l是能见度，单位:m；

t是驾驶员的反应时间，是常量，取t＝2.5s；

a是车辆制动减速度，为常量，取值选自国家标准《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》，单位是m/s²。

2.根据权利要求1所述的一种基于能见度仪的高速公路路段动态限速值确定的方法，其特征在于：所述3)步骤中，能见度数据实时回传，是指通过传输协议解析获取能见度仪的数据文件；能见度仪提供的能见度数据有1分钟能见度值和10分钟平均值，此处取10分钟平均值。