CN107067751A - 道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，包括两组刻槽式减速带，槽内各安装两个振动传感器，便携式可变信息情报板用于显示限速、实时车速以及施工区实时路况信息；信息处理单元，用于将电信号转化成车速信息，处理存储数据；本发明用主动的信息反馈技术代替原有的被动标志，能使驾驶员更好的了解车速和路况信息，起到有效的提醒作用，大幅度的降低安全事故，系统成本低、技术简单，容易实现。

Description

道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统

技术领域

本发明属于道路施工区交通安全技术领域，具体而言涉及一种道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统。

背景技术

随着我国经济建设的蓬勃发展，道路工程的数量日益增加，2016年上半年新增高速4500公里，新改建国省干线升级公路1.6万公里，改建农村公路18万公里。随着改扩建、养护工程数量的增加，施工区的交通状况日趋复杂，随之带来的问题越来越引起人们的关注。公路施工区是为公路养护和维修作业而设置的特殊交通管理区域，由于道路施工作业过程通常不中断交通，车辆经常变换车道，并且驾驶人存在频繁加减速等行为，因此公路施工区是交通事故易发区域，受到交通事故威胁的不仅是诱发交通事故的驾驶员，而且包括道路上的施工人员。根据美国联邦高速公路管理局统计，近5年，美国施工区每年约有761人死亡，每年还约有50000人在施工区内因为车辆事故受伤，相当于：每天有2.3人因施工作业区相关交通事故而丧生，每天有超过110人在此类事故中受伤。因此，道路施工区交通安全问题不容忽视。

目前道路施工区域虽然有被动的提醒标志和锥形交通标，但是这些标志设置不准确、设置间隔过大、所需的安装时间长、限速标志没有逐级下降以及施工警告标志不符合标准规范等，使得警示效果不理想；且施工区路段多用限速标志的方法进行被动限速，作用单一局限，对车辆的限速警示效果不佳，缺乏主动限速技术和对驾驶员主动的反馈信息(如车辆是否超过限速值)，驾驶员往往会因为疏忽大意而产生安全隐患；由于日常性养护具有随机性、短暂性等特性，且缺乏对施工区路段现状通行信息的反馈，故难以让驾驶人提前了解施工路段的具体情况。因此，如何设计一种使车辆有效减速以及主动反馈施工区信息以及车速信息的安全控制系统是解决当下施工区安全事故频发的关键举措。

发明内容

本发明的目的是克服现有道路施工区安全设施与技术的不足，提出一种道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，集减速、测速、信息反馈、数据采集和出行服务于一体，以期减少施工作业过程对交通安全的影响，提升人们出行体验。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，包括两组便携式减速带，两组便携式减速带沿行车方向间隔设置，两个刻槽式减速带槽内各安装两个振动传感器，通过振动传感器采集车辆振动产生的电信号；便携式可变信息情报板设置于第二组减速带与施工区之间的非行车区域，用于显示限速、实时车速以及施工区实时路况信息；信息处理单元集成设置于便携式可变信息情报板内部，用于将电信号转化成车速信息，处理存储数据；移动终端模块用于延伸便携式可变信息情报板功能；无线通信模块用于在信息处理单元与移动终端模块之间传递数据。

进一步，所述移动终端模块与导航地图相结合，能够显示一个区域内所有施工区的实时路况信息，所述施工区实时路况信息包括施工区位置信息、施工规模、施工期、施工路段长度、实时交通量、限速情况以及车头时距信息。

进一步，所述两组刻槽式减速带采用橡胶制成的槽状空心体。

进一步，所述非行车区域为土路肩或者中央分隔带。

进一步，所述两组便携式减速带的间隔距离为10米，便携式可变信息情报板与相邻的一组便携式减速带的距离为70m。

进一步，振动传感器为801s振动传感器。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：

本发明的道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，包括两组便携式减速带，两个刻槽式减速带槽内各安装两个振动传感器，便携式可变信息情报板用于显示限速、实时车速以及施工区实时路况信息；信息处理单元用于将电信号转化成车速信息，处理存储数据，系统功能集车辆减速、测速、信息反馈、施工区信息反馈为一体，用途广泛，适应性强。减少施工作业过程对交通安全的影响，提升人们出行体验。具有经济便携、可重复使用、能够快速容易地安装和移动、功能多样、造价低廉、安全保障性能优良的特点，并填补了国内在信息反馈体系上的空白，有较好的市场前景，推广价值和经济效益显著。

在便携式橡胶减速带内安装振动传感器进行测速，既可以减速又可以测速，解决了当前的磁感应线圈常会切割路面结构进行埋设，容易损坏不易维护的问题；利用编程调节传感器的感应距离，灵敏度，可使装置适应不同的工作环境。

系统在车辆通过施工区之前时，通过LED显示屏，可以清楚的显示施工区的相关信息和车辆减速信息，而且会对超速车辆做出预警；用主动的信息反馈技术代替原有的被动标志，能使驾驶员更好的了解车速信息，也起到提醒的作用，大幅度的降低安全事故。

进一步，系统采用801s振动传感器，检测错误率低，适用车型广，相比超声波传感器以及压力传感器，优势明显。

进一步，系统运用无线传输装置，和导航地图相结合。车辆通过施工区后，通过无线传输装置，将施工区的长度信息，速度信息，通过时间等传输到移动终端，从而指导驾驶员智能出行。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图

图2为本发明的实现流程图

图3为本发明的参数设置界面示意图

图4为本发明的便携式可变信息情报板工作电路图

图中：1.第一组便携式减速带，2.第二组便携式减速带，3.801s振动传感器，4.便携式可变信息情报板，5.信息处理单元，6.移动终端模块，7.硬路肩，8.土路肩，9.系统管理软件，A.提前警告段，B.上游过渡段，C.工作段，D.终止段。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图示说明如下。

该道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统主要安装在道路施工区提前警告段。

如图1所示，该系统包括：第一组便携式减速带1，第二组便携式减速带2两组刻槽式减速带，沿行车方向间隔设置于施工区前方的对应车道上，所述两组刻槽式减速带采用橡胶制成的槽状空心体，槽内各安装两个801s振动传感器3，能够在降低车辆行驶速度的同时采集车辆振动产生的电信号；便携式可变信息情报板4，设置于第二组减速带2与施工区之间的非行车区域，用于显示限速、实时车速以及施工区实时路况信息；信息处理单元5，集成设置于便携式可变信息情报板4内部，用于将电信号转化成车速信息，处理存储数据；用于延伸便携式可变信息情报板功能的系统管理软件9和移动终端模块6；以及用于在信息处理单元5与系统管理软件9和移动终端模块6之间传递数据的无线通信模块。

所述移动终端模块6与导航地图相结合，能够显示一个区域内所有施工区的实时路况信息，所述施工区实时路况信息包括施工区位置信息、施工规模、施工期、施工路段长度、实时交通量、限速情况以及车头时距信息。

所述无线通信模块包括无线发送模块(GPRS,DTU)和无线主模块(GPRS,DTU)，可以和多种设备对接，与下端设备进行本地通信即可实现无线传输功能。无线发送模块通过移动，电信，联通网络的透明协议进行传输无线编程即可将数据发送给主模块，主模块和发送模块配合使用可以减少编程工作。所述无线通信模块还具有报警和报警号码编辑选择等功能，可以将特殊的报警信息及时有效地发送给设定的号码，保证设备的安全可靠运行。后期无线通信模块可以将所有数据服务器的数据上传Internet网进行数据共享，实现道路交通信息的共享和下位数据信息价值的最大化。

所述系统管理软件主要用于对道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统所收集的数据进行管理与处理，主要包括实时、告警、视频、查询与管理五个模块。

所述移动终端模块可以与导航地图相结合，接收无线通信模块传递的施工区的实时路况信息，为驾驶人员提供更加优化的导航功能、定位功能等，提升人们的出行体验。

所述施工区实时路况信息包括施工区位置信息、施工规模、施工期、施工路段长度、实时交通量、限速情况以及车头时距等具体的信息。

基于上述系统组成及各自功能，系统管理软件的模块功能以及移动端模块功能的具体实现如下：

1、实时模块，主要显示某一具体施工区内系统实时工作状态和施工区实时路况信息，所述系统实时工作状态主要指系统各个部件是否正常工作；所述施工区实时路况信息包括施工区位置信息、施工规模、施工期、施工路段长度、实时交通量、限速情况以及车头时距等具体的信息。

2、告警模块，主要包括系统告警、施工区施工状态告警与施工区拥堵状态告警三部分，该模块通过一些判定条件对实时模块中显示的内容进行判定，并使其显示不同的颜色来提醒管理人员维修系统或关注施工区状态。

1)系统告警

系统设定固定周期对便携式可变信息情报板显示的内容进行检查与核实；若便携式可变信息情报板不显示任何数据，则实时系统状态中的显示屏栏将显示红色；若便携式可变信息情报板缺失速度数据，则实时系统状态中的振动传感器栏将显示红色。

2)施工区施工状态告警

主要包括5个工作日内将出现的施工区(实时模块路况信息显示橘色)、3个工作日内将结束的施工区(实时模块路况信息显示黄色)以及正常进行的施工区(实时模块路况信息显示正常)。

3)施工区拥堵状态告警

根据获取的施工区交通量以及路段通行能力的比值来确定该施工区的拥堵状态，若比值大于0.8，实时模块中该施工区域显示红色，否则显示正常。

3.视频模块，主要显示施工区实际场景。

4.查询模块，可以提取关于施工区交通量和车速等信息的实时数据与历史数据，数据主要以图表的方式呈现，方便研究人员的提取与处理。

5.管理模块，是系统管理软件的核心设置部分，主要设置以下三方面的内容：

1)设置将出现施工区的位置、持续日期、施工区长度等，供用户提前了解施工区基本情况。

2)设置限速信息、减速带位置等内容，通过在地图上叠加颜色图层，向用户提供实时的路段信息。

3)依据告警中的判定方法，在参数设置中设置相关的临界参数。

6.移动端模块，可以自主提供起讫点路段间的施工区信息，显示施工区实时路况信息，依据实时施工区的交通量、限速信息优化路线算法，为驾驶人员提供更加优化的导航功能、定位功能等，努力提升人们的出行体验。

基于上述系统组成，执行下述计算和判断过程，如图2所示：

1)将设备安装在施工区上游提前警告段合适的区域，并进行相关参数的设置，使设备处于正常工作状态。

如图3所示，参数设置包括超速设置、测距设置、测速校准、测端选择、滤值范围。所述超速设置是根据施工区的实际情况，设定施工区的限速值；测距设置是设置两个减速带的间距；测速校准可根据实际车速对试验数据的比值，按相同的比例对数据进行校准，从而使误差达到容许误差之内；测端选择是可以自由选择测速的起始端，从而能够改变测速方向，当测端选择为绿色时，表示测速开始端为前端，当测端选择为红色时，表示测速开始端为后端；滤值范围是对某些由突发状况产生的干扰数据进行过滤，限定测速范围，从而提高数据的准确度。

2)当车辆经过第一组便携式减速带1时，车辆速度减慢，并且对减速带产生一个压力，此时安置在减速带内部的振动传感器3开始工作且处于闭合状态，将会产生一个电信号；当车辆驶离第一组便携式减速带1时，振动传感器3结束工作且处于断开状态，此时回路里的电信号消失。信息处理单元5会对产生电信号的时间T₁进行记录。

3)当车辆经过第二组便携式减速带2时，车辆速度减慢，减速带内的振动传感器3工作原理与第一组便携式减速带内振动传感器的工作原理一样。同样信息处理5单元会对产生电信号的时间T₂进行记录。

4)根据产生电信号的时间差与两组便携式减速带的间距即可计算出车辆通过减速带的实时速度，从而实现对施工区车辆的测速。

5)基于单片机的信息处理单元5将电信号转化为速度信息后与预设限制速度值进行比较，判断车辆是否超速，并且将经过处理的速度信息显示于便携式可变信息情报板4上，便携式可变信息情报板如图4所示；

如果车辆运行速度V大于预设限制速度值，则判定车辆超速，便携式可变信息情报板4显示施工路段限速值与红色实时车速，同时也可以加入额外的信息显示(例如“警告！您已超速！”)，红色实时车速用以警醒驾驶员；

如果车辆运行速度V小于预设限制速度值，则判定车辆未超速，便携式可变信息情报板4显示施工路段限速值与绿色实时车速；

6)通过无线通信模块，信息处理单元5将经过处理的速度信息以及施工区的实时路况信息传输至系统管理软件9，实现实时、告警、视频、查询与管理五个模块功能，并按具体要求显示于便携式可变信息情报板4上，从而达到安全信息反馈的功能；

7)通过无线通信模块，信息处理单元5将经过处理的速度信息以及施工区的实时路况信息传输至移动终端6，移动终端模块6与导航电子地图结合，可以快速定位驾驶员所处位置，按驾驶员需求显示施工区实时路况信息，依据实时施工区的交通量、限速信息优化路线算法，为驾驶人员提供更加优化的导航等功能，努力提升人们的出行体验。

系统还可以提供数据查询、清除与导出功能。当完成一次项目后，可以进行数据库的清空，便于开始新项目的数据记录；可以依据时间条件查询历史数据；可以将存储数据导出用于其他方面。

本实施例中，作为优选的方案，所述两组便携式减速带1.2的间隔距离为10米，可以提高驾驶员注意力，有效降低车辆速度。所述便携式可变信息情报板4与相邻一组减速带2的距离为70m(当车辆行驶速度为50km/h时，标志的最小视认距离为66.61m)，所述非行车区域为土路肩8或者中央分隔带。

本实施例中，作为优选方案，所述振动传感器3型号为801s，检测错误率低，适用车型广，相比超声波传感器以及压力传感器，优势明显。本实施例中，作为优选方案，所述便携式减速带1.2选自特制刻槽式橡胶减速带，抗压强度高，抗推移性优良，便携且方便传感器与线路的布设。所述便携式可变信息情报板4选自便携式可变信息情报板。

本实施例中，作为优选方案，所述非行车区域为土路肩8或者中央分隔带。所述对应车道还包括因施工而封闭的正常(无施工区)车道。

本实施例中，作为优选方案，数据的导出采用外挂U盘进行速度与时间数据的导出，其导出数据的格式为CSV格式。

在另一些实施例中，所述两组便携式减速带1.2的间隔距离可以根据施工区实际交通流量与路况确定。所述便携式可变信息情报板4与相邻一组减速带2的距离根据标志的最小视认距离确定。

在另一些实施例中，可以拓展系统管理软件和移动终端功能，使之更好地为人们出行以及相关科研单位服务。

Claims (6)

1.道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，其特征在于：包括两组便携式减速带，两组便携式减速带沿行车方向间隔设置，两个刻槽式减速带槽内各安装两个振动传感器，通过振动传感器采集车辆振动产生的电信号；便携式可变信息情报板(4)设置于第二组减速带与施工区之间的非行车区域，用于显示限速、实时车速以及施工区实时路况信息；信息处理单元(5)集成设置于便携式可变信息情报板(4)内部，用于将电信号转化成车速信息，处理存储数据；移动终端模块(6)用于延伸便携式可变信息情报板功能；无线通信模块用于在信息处理单元(5)与移动终端模块之间传递数据。

2.根据权利要求1所述的道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，其特征在于：所述移动终端模块(6)与导航地图相结合，能够显示一个区域内所有施工区的实时路况信息，所述施工区实时路况信息包括施工区位置信息、施工规模、施工期、施工路段长度、实时交通量、限速情况以及车头时距信息。

3.根据权利要求1所述的道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，其特征在于：所述两组刻槽式减速带采用橡胶制成的槽状空心体。

4.根据权利要求1、2或3所述的道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，其特征在于：所述非行车区域为土路肩(8)或者中央分隔带。

5.根据权利要求1、2或3所述的道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，其特征在于：所述两组便携式减速带的间隔距离为10米，便携式可变信息情报板(4)与相邻的一组便携式减速带的距离为70m。

6.根据权利要求1、2或3所述的道路施工区减速测速一体化安全控制与信息反馈系统，其特征在于：振动传感器为801s振动传感器。