CN109215392A - 基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法。该系统包括：道路车辆车载控制器、中央控制器和火车车载控制器。道路车辆车载控制器实时获取道路车辆信息发送给中央控制器，接收中央控制器传输的预警执行信息触发语音预警模块，进行相应的语音预警；火车车载控制器实时获取火车信息发送给中央控制器；中央控制器接收道路车辆信息和火车信息得到预警参数，并根据预警参数判断是否发送预警执行信息给道路车辆车载控制器。本发明通过实时计算预警位置，发布第一阶段预警信息，并根据火车所处位置和速度判断是否发送第二阶段预警信息，通过语音提示，减少火车与机动车碰撞风险，提高平交道口的安全性。

Description

基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法

技术领域

本发明涉及交通管理技术领域，尤其涉及一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法。

背景技术

平交道口作为铁路和道路在同一平面上互相交叉的处所，一直是铁路运输安全生产中的事故多发环节，也是道路运输的危险地段，直接威胁着交通参与者的人身安全。由于火车和机动车的平均比重约为4000比1，使得机动车与火车相撞成为平交道口处最危险的交通事故。

对于减速让行标志控制的道口，驾驶人需要主动去搜索火车，如果火车并非已经到达或正在抵近道口，不要求驾驶人一定采取停车策略。驾驶人在接近该类型道口的过程中，如果没有及时发现火车或是对火车速度、距离和自身距道口的距离等信息判断失误，都可能做出错误的决策和行动，从而导致平交道口事故的发生。

由于智能化的主动安全技术可以避免人员及车辆的损伤，尤其是可以避免事后由于交通堵塞引起的间接经济损失，可以防患于未然，具有从本质上减少由于人为错误而导致的平交道口碰撞数量的潜力。因此，以车路协同技术为基础的交叉口智能安全技术为解决平交道口安全问题提供了一个新思路和新方法。该技术是通过一定的传感及监测设备，对铁路交通状态以及车辆当前状态进行监视和跟踪，并通过车内预警装置将预警信息传达给驾驶人，引导驾驶人以适当的速度接近道口并采取正确的走停决策。

在突发状况下，利用车载语音预警技术降低事故风险一直是国内外研究的热点，但是针对平交道口火车预警的研究涉及尚少。

因此，有必要设计一种基于车路协同技术的减速让行标志控制平交道口两阶段预警系统及方法，在平交道口针对火车和机动车不同的时空状态，对机动车驾驶人进行预警。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法，以解决上述背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明的一方面，提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统。

本发明的实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统，其特征在于，该系统包括：道路车辆车载控制器、中央控制器和火车车载控制器；

所述的道路车辆车载控制器，用于实时获取道路车辆信息，并将所述道路车辆信息发送给所述中央控制器，以及接收所述中央控制器传输的预警执行信息触发语音预警模块，进行相应的语音预警；

所述的火车车载控制器，用于实时获取火车信息，并将所述火车信息发送给所述中央控制器；

所述的中央控制器，用于接收所述道路车辆信息和所述火车信息，根据所述道路车辆信息和所述火车信息实时计算出预警参数，判断是否发送预警执行信息，并根据所述预警参数结合所述道路车辆信息和所述火车信息，确定预警执行信息发送给所述道路车辆车载控制器。

优选地，所述道路车辆信息，包括：道路车辆的位置信息(X_车、Y_车)和速度信息V_车；

所述火车信息，包括：火车的位置信息(X_火、Y_火)和速度信息V_火；

所述预警参数，包括：第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂、道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火，其中，所述第一阶段预警时间T₁为道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距，所述第二阶段预警时间T₂为道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距；

所述预警执行信息，包括：第一阶段预警信息和第二阶段预警信息，其中，所述第二阶段预警信息包括：一级预警信息和二级预警信息。

优选地，所述道路车辆车载控制器，包括：道路车辆GPS模块、车载发射器、车载接收器和语音预警模块；

所述道路车辆GPS模块，用于采集所述道路车辆信息；

所述车载发射器，用于将所述道路车辆信息发送到所述中央控制器的信号接收器；

所述车载接收器，用于接收所述中央控制器的信号发射器发送的所述预警执行信息；

所述语音预警模块，用于将所述预警执行信息转化为对应的语音提示，向用户提供语音预警。

优选地，所述火车车载控制器，包括：火车GPS模块和火车车载发射器；

所述火车GPS模块，用于采集所述火车信息；

所述火车车载发射器，用于将所述火车信息发送到所述中央控制器的信号接收器。

优选地，所述中央控制器，包括：信号接收器、信息处理模块和信号发射器；

所述信号接收器，用于接收所述道路车辆信息和所述火车信息；

所述信息处理模块，用于对所述道路车辆信息进行处理得到所述第一阶段预警时间T₁、所述第二阶段预警时间T₂和所述道路车辆距平交道口的时距T_车，根据所述第一阶段预警时间T₁触发所述信号发射器，将所述第一阶段预警信息发送到所述道路车辆车载控制器；以及，

用于对所述火车信息进行处理得到所述火车距平交道口的时距T_火，根据所述火车距平交道口的时距T_火判断是否发送所述第二阶段预警信息，比较所述道路车辆距平交道口的时距T_车和所述火车距平交道口的时距T_火确定所述第二阶段预警信息的级别，根据所述第二阶段预警时间T₂，触发所述信号发射器，将对应级别的所述第二阶段预警信息发送到所述道路车辆车载控制器；

所述信号发射器，用于根据所述信息处理模块的处理结果，将所述预警执行信息发送给所述车载接收器。

本发明的另一方面，提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法。

本发明的实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，其特征在于，该方法包括：

实时获取道路车辆信息和火车信息；

根据道路车辆信息，确定第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂和道路车辆距平交道口的时距T_车；

根据火车信息，确定火车距平交道口的时距T_火；

根据第一阶段预警时间T₁，发送第一阶段预警信息；

根据火车距平交道口的时距T_火判断是否发送第二阶段预警信息，比较道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火确定第二阶段预警信息的级别，根据第二阶段预警时间T₂，发送对应级别的第二阶段预警信息。

优选地，所述的根据道路车辆信息，确定第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂和道路车辆距平交道口的时距T_车，包括：

设平交道口冲突区域道路方向边界为(X_道路边界、Y_道路边界)，所述第一阶段预警时间T₁为道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距，计算公式为：

其中，D_A为决策视距点A至平交道口冲突区域道路方向边界的距离，根据道路的限速值确定具体取值，当道路限速分别为：20、30、40、50、60、70、80、100、110、120、130km/h时，对应D_A的取值分别为：55、90、120、155、195、235、280、325、370、420、470、525m；

所述第二阶段预警时间T₂为道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距，计算公式为：

其中，D_B为停车视距点B至平交道口冲突区域道路方向边界的距离，根据道路的限速值确定具体取值，当道路限速分别为：20、30、40、50、60、70、80、100、110、120、130km/h时，对应D_B的取值分别为：20、35、50、65、85、105、130、160、185、220、250、285m；

所述T_车为道路车辆距平交道口冲突区域道路方向边界的时距，计算公式为：

优选地，所述的根据所述火车信息，确定火车距平交道口的时距T_火，包括：

设平交道口冲突区域铁路方向边界为(X_铁路边界、Y_铁路边界)，所述T_火为火车距平交道口冲突区域铁路方向边界的时距，计算公式为：

优选地，根据第一阶段预警时间T₁，发送第一阶段预警信息，包括：

当T₁＝T_预警1时，发送第一阶段预警信息；

其中，T_预警1为第一阶段预警信息语音内容的时长，T_预警1的具体数值为预设值。

优选地，所述的根据火车距平交道口的时距T_火判断是否发送第二阶段预警信息，比较道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火确定第二阶段预警信息的级别，根据第二阶段预警时间T₂，发送对应级别的第二阶段预警信息，包括：

当T_火＞90s时，不发送所述第二阶段预警信息；

当T_火≤90s时，发送第二阶段预警信息，当T₂＝T_预警2时进行发送，其中，T_预警2为第二阶段预警信息语音内容的时长，T_预警2的具体数值为预设值；

对第二阶段预警信息的级别进行确定，具体如下：

当T_火-T_车＜5s时，发送一级预警信息；

当T_火-T_车≥5s时，发送二级预警信息。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法，该系统包括：道路车辆车载控制器、中央控制器和火车车载控制器；道路车辆车载控制器用于实时获取道路车辆信息，并将道路车辆信息发送给中央控制器，以及接收中央控制器传输的预警执行信息触发语音预警模块，进行相应的语音预警；火车车载控制器用于实时获取火车信息，并将火车信息发送给中央控制器；中央控制器用于接收道路车辆信息和火车信息，根据道路车辆信息和火车信息实时计算出预警参数，并根据预警参数结合道路车辆信息和火车信息，判断是否发送预警执行信息给道路车辆车载控制器。本发明通过车路协同技术，将火车信息、平交道口信息和道路车辆信息与位于平交道口处的设备进行传输交换，计算出道路车辆和火车处于平交道口接近区域的位置，并根据不同时空状态提供给驾驶人相应的语音提示，能够提高驾驶人在平交道口处的动态感知，降低火车与机动车发生碰撞的风险。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统的原理图；

图2为本发明实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法的处理流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法的流程图；

其中，1-道路车辆车载控制器，2-中央控制器，3-火车车载控制器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法，通过车路协同技术确定碰撞风险，向机动车发送语音预警信号，减少火车与机动车碰撞事故的发生，提高平交道口的安全性。

本发明实施例的一方面，提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统。

本发明实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统的原理图如图1所示，该系统包括：道路车辆车载控制器1、中央控制器2和火车车载控制器3，该系统各部分的具体内容如下：

(1)道路车辆车载控制器

道路车辆车载控制器1，用于实时获取道路车辆信息，并将所述道路车辆信息发送给所述中央控制器2，以及接收所述中央控制器2传输的预警执行信息触发语音预警模块，进行相应的语音预警。其中，道路车辆信息包括：道路车辆的位置信息(X_车、Y_车)和速度信息V_车。

道路车辆车载控制器1包括：道路车辆GPS模块、车载发射器、车载接收器和语音预警模块。

所述道路车辆GPS模块，用于采集所述道路车辆信息。

所述车载发射器，用于将所述道路车辆信息发送到所述中央控制器2的信号接收器。

所述车载接收器，用于接收所述中央控制器2的信号发射器发送的所述预警执行信息。

所述语音预警模块，用于将所述预警执行信息转化为对应的语音提示，向用户提供语音预警。

(2)火车车载控制器

火车车载控制器3，用于实时获取火车信息，并将所述火车信息发送给所述中央控制器2。其中，火车信息包括：火车的位置信息(X_火、Y_火)和速度信息V_火。

火车车载控制器包括：火车GPS模块和火车车载发射器。

所述火车GPS模块，用于采集所述火车信息。

所述火车车载发射器，用于将所述火车信息发送到所述中央控制器2的信号接收器。

(3)中央控制器

中央控制器2，用于接收所述道路车辆信息和所述火车信息，根据所述道路车辆信息和所述火车信息实时计算出预警参数，并根据所述预警参数结合所述道路车辆信息和所述火车信息，判断是否发送预警执行信息给所述道路车辆车载控制器1。

其中，预警参数包括：第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂、道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火，其中，所述第一阶段预警时间T₁为道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距，所述第二阶段预警时间T₂为道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距。预警执行信息包括：第一阶段预警信息和第二阶段预警信息，其中，所述第二阶段预警信息包括：一级预警信息和二级预警信息。

中央控制器2，包括：信号接收器、信息处理模块和信号发射器。

所述信号接收器，用于接收所述道路车辆信息和所述火车信息。

所述信息处理模块，用于对所述道路车辆信息进行处理得到所述第一阶段预警时间T₁、所述第二阶段预警时间T₂和所述道路车辆距平交道口的时距T_车，根据所述第一阶段预警时间T₁触发所述信号发射器，将所述第一阶段预警信息发送到所述道路车辆车载控制器1。

所述信息处理模块，还用于对所述火车信息进行处理得到所述火车距平交道口的时距T_火，根据所述火车距平交道口的时距T_火判断是否发送所述第二阶段预警信息，比较所述道路车辆距平交道口的时距T_车和所述火车距平交道口的时距T_火确定所述第二阶段预警信息的级别，根据所述第二阶段预警时间T₂，触发所述信号发射器，将对应级别的所述第二阶段预警信息发送到所述道路车辆车载控制器1。

所述信号发射器，用于根据所述信息处理模块的处理结果，将所述预警执行信息发送给所述车载接收器。

本发明实施例的另一方面，提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法。

本发明实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法的处理流程图如图2所示，该方法具体步骤如下：

S210：实时获取道路车辆信息和火车信息。

通过道路车辆车载控制器中的GPS模块实时采集道路车辆的位置信息(X_车、Y_车)和速度信息V_车；通过火车车载控制器中的GPS模块实时采集火车的位置信息(X_火、Y_火)和速度信息V_火。

S220：根据道路车辆信息，确定第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂和道路车辆距平交道口的时距T_车。

设平交道口冲突区域道路方向边界为(X_道路边界、Y_道路边界)，所述第一阶段预警时间T₁为道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距，计算公式为：

其中，D_A为决策视距点A至平交道口冲突区域道路方向边界的距离，根据道路的限速值确定具体取值。

D_A的具体取值如表1所示。

表1

所述第二阶段预警时间T₂为道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距，计算公式为：

其中，D_B为停车视距点B至平交道口冲突区域道路方向边界的距离，根据道路的限速值确定具体取值。

D_B的具体取值如表2所示。

表2

所述T_车为道路车辆距平交道口冲突区域道路方向边界的时距，计算公式为：

S230：根据火车信息，确定火车距平交道口的时距T_火。

设平交道口冲突区域铁路方向边界为(X_铁路边界、Y_铁路边界)，所述T_火为火车距平交道口冲突区域铁路方向边界的时距，计算公式为：

S240：根据第一阶段预警时间T₁，发送第一阶段预警信息。

中央控制器的信号接收器接收由道路车辆车载控制器的信号发射器发送的道路车辆信息，根据道路车辆的位置信息(X_车、Y_车)和速度信息V_车，实时计算出道路车辆距离决策视距点A(X_A、Y_A)的时距T₁，确定第一阶段预警信息的发送时机。

第一阶段预警信息的发送时机判别条件为：

当T₁＝T_预警1时，发送第一阶段预警信息，所述第一阶段预警信息为：前方减速让行控制铁路道口，请注意安全。其中，T_预警1为第一阶段预警信息语音内容的时长，T_预警1的具体数值为预设值。

S250：根据火车距平交道口的时距T_火判断是否发送第二阶段预警信息，比较道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火确定第二阶段预警信息的级别，根据第二阶段预警时间T₂，发送对应级别的第二阶段预警信息。

中央控制器根据火车的位置信息(X_火、Y_火)和速度信息V_火，实时计算火车距平交道口冲突区域铁路方向边界(X_铁路边界、Y_铁路边界)的时距T_火，从而判断是否需要发布第二阶段预警信息。当T_火＞90s时，不需要发送所述第二阶段预警信息；当T_火≤90s时，则需要发送第二阶段预警信息。

第二阶段预警信息的发送时机判别条件为：

当T₂＝T_预警2时，发送第二阶段预警信息；其中，T_预警2为第二阶段预警信息语音内容的时长，T_预警2的具体数值为预设值。

对第二阶段预警信息的级别进行确定，具体如下：

当T_火-T_车＜5s时，发送一级预警信息；其中，一级预警信息为：火车即将通过道口，请停车等待。

当T_火-T_车≥5s时，发送二级预警信息；其中，二级预警信息为：当心与火车相撞，请减速停车。

实施例二

该实施例提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口的预警方法。

本发明实施例的方法是基于类似前述实施例所述的系统进行减速让行标志控制平交道口两阶段预警的具体过程。

所述系统包括：道路车辆车载控制器，用于实时获取车辆的位置坐标、速度等相关信息，并将其发送给中央控制器，同时接收中央控制器传输的信息，对驾驶人提供语音预警；火车车载控制器，用于实时获取火车的位置坐标、速度等相关信息，并将其发送给中央控制器；中央控制器，用于接收道路车辆车载控制器和火车车载控制器发送的相关信息，并对获取的信息进行计算处理后发送给道路车辆车载控制器。

道路车辆车载控制器包括：GPS模块，用于采集道路车辆的位置信息和速度信息；车载发射器，用于将GPS模块采集到的车辆位置信息和速度信息发送到中央控制器的信号接收器；车载接收器，用于接收中央控制器的信号发射器发送来的执行语音预警的信息；语音预警模块，用于将车载接收器接收到的执行语音预警的信息转化为语音提示，对驾驶人提供语音预警。

在铁路中的火车都装有火车车载控制器，本发明实施例中的火车车载控制器包括：GPS模块，用于采集火车的位置信息和速度信息；火车车载发射器，用于将GPS模块采集到的火车位置信息和速度信息发送到中央控制器的信号接收器。

本发明实施例中的中央控制器放置在平交道口一侧减速让行标志旁，所述中央控制器包括：信号接收器，用于接收车载控制器发送的道路车辆信息和火车车载控制器发送的火车信息；信息处理模块，用于对道路车辆位置信息、速度信息等进行处理，并根据处理结果决定进行哪一阶段语音预警，经过第一阶段道口信息预警后，同时用于对火车位置信息、速度信息等进行处理，并根据处理结果决定是否进行第二阶段的语音预警，以及进行哪一级别的语音预警；信号发射器，用于将执行语音预警的信息发送给道路车辆车载控制器的车载接收器。

该实施例提供的一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，其具体实现流程如图3所示，具体可以包括如下的内容：

S1：道路车辆车载控制器中的GPS模块实时采集车辆位置信息(X_车、Y_车)和速度信息(V_车)，并通过信号发射器发送车辆信息到中央控制器。

S2：火车车载控制器中的GPS模块实时采集车辆位置信息(X_火、Y_火)和速度信息(V_火)，并通过信号发射器发送车辆信息到中央控制器。

S3：中央控制器的信号接收器接收由道路车辆车载控制器的信号发射器发送的车辆信息(X_车、Y_车、V_车)，信息处理模块根据车辆信息实时计算道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距(T₁)，确定第一阶段预警信息的发送时机，并通过信号发射器将第一阶段预警信息的指令发送到道路车辆车载控制器，道路车辆车载控制器接收后，通过语音预警模块发布相应预警信息。

计算道路车辆距决策视距点A的时距T₁的计算公式为：

其中，D_A为决策视距点A至道口冲突区域道路方向边界的距离，该距离与道路限速有关，D_A的取值如表1所示。

表1

第一阶段预警信息的发送时机判别条件为：

当T₁＝T_预警1时，发送第一阶段预警信息，预警信息的语音内容为：“前方减速让行控制铁路道口，请注意安全”。其中，T_预警1为第一阶段预警语音内容的时长，此实施例中设为T_预警1＝4s。

S4：中央控制器的信号接收器接收由道路车辆车载控制器的信号发射器发送的车辆信息(X_车、Y_车、V_车)，信息处理模块根据车辆信息实时计算道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距(T₂)，确定第二阶段预警信息的发送时机。

计算道路车辆距停车视距点B的时距T₂的计算公式为：

其中，D_B为停车视距点B至平交道口冲突区域道路方向边界的距离。

D_B的具体取值如表2所示。

表2

第二阶段预警信息的发送时机判别条件为：

当T₂＝T_预警2时，发布第二阶段预警。其中，T_预警2为第二阶段预警语音内容的时长，此实施例中设为T_预警2＝2.5s。

S5：中央控制器的信号接收器接收由火车车载控制器的信号发射器发送的火车信息(X_火、Y_火、V_火)，信息处理模块实时计算火车距道口冲突区域铁路方向边界(X_铁路边界、Y_铁路边界)的时距(T_火)，判断是否需要发布第二阶段预警信息。

火车距平交道口冲突区域铁路方向边界的时距T_火的计算公式为：

是否需要发布第二阶段预警信息的判别条件为：

当T_火＞90s时，不需要发布第二阶段预警信息；当T_火≤90s时，需要发布第二阶段预警信息。

S6：若需要发布预警信息，中央控制器的信息处理模块实时计算机动车距道口冲突区域道路方向边界(X_道路边界、Y_道路边界)的时距(T_车)，并实时比较(T_火)与(T_车)，确定第二阶段预警信息的级别，根据不同级别发送不同的预警内容，通过信号发射器发送到道路车辆车载控制器，道路车辆车载控制器接收后，通过语音预警模块发布相应的预警信息。

道路车辆距平交道口冲突区域道路方向边界的时距T_车的计算公式为：

当T_火-T_车＜5s时，预警信息的语音内容设置为：“火车即将通过道口，请停车等待”；当T_火-T_车≥5s时，预警信息的语音内容设置为：“当心与火车相撞，请减速停车”。

综上所述，本发明实施例提供了一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统及方法，该系统包括：道路车辆车载控制器、中央控制器和火车车载控制器；道路车辆车载控制器用于实时获取道路车辆信息，并将道路车辆信息发送给中央控制器，以及接收中央控制器传输的预警执行信息触发语音预警模块，进行相应的语音预警；火车车载控制器用于实时获取火车信息，并将火车信息发送给中央控制器；中央控制器用于接收道路车辆信息和火车信息，根据道路车辆信息和火车信息实时计算出预警参数，并根据预警参数结合道路车辆信息和火车信息，判断是否发送预警执行信息给道路车辆车载控制器。本发明通过两种车载控制器和中央控制器之间的信号传输，实时获取火车和道路车辆的时空位置、速度等信息；经过中央控制器信息处理模块的分析与处理，分别确定两个阶段的预警位置，并判断是否满足第二阶段预警发布条件，如果确定存在碰撞风险，预警模块会立即向冲突车辆发送相应的语音提示；通过两阶段预警能够有效控制驾驶人的接近行为，帮助驾驶人识别道口信息和判断碰撞风险，使驾驶人有更加充足的时间进行认知、决策和行动，以减少火车与机动车碰撞事故的发生，提高平交道口的安全性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统，其特征在于，该系统包括：道路车辆车载控制器、中央控制器和火车车载控制器；

所述的道路车辆车载控制器，用于实时获取道路车辆信息，并将所述道路车辆信息发送给所述中央控制器，以及接收所述中央控制器传输的预警执行信息触发语音预警模块，进行相应的语音预警；

所述的火车车载控制器，用于实时获取火车信息，并将所述火车信息发送给所述中央控制器；

所述的中央控制器，用于接收所述道路车辆信息和所述火车信息，根据所述道路车辆信息和所述火车信息实时计算出预警参数，判断是否发送预警执行信息，并根据所述预警参数结合所述道路车辆信息和所述火车信息，确定预警执行信息发送给所述道路车辆车载控制器。

2.根据权利要求1所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统，其特征在于，所述道路车辆信息，包括：道路车辆的位置信息(X_车、Y_车)和速度信息V_车；

所述火车信息，包括：火车的位置信息(X_火、Y_火)和速度信息V_火；

所述预警参数，包括：第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂、道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火，其中，所述第一阶段预警时间T₁为道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距，所述第二阶段预警时间T₂为道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距；

所述预警执行信息，包括：第一阶段预警信息和第二阶段预警信息，其中，所述第二阶段预警信息包括：一级预警信息和二级预警信息。

3.根据权利要求2所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统，其特征在于，所述道路车辆车载控制器，包括：道路车辆GPS模块、车载发射器、车载接收器和语音预警模块；

所述道路车辆GPS模块，用于采集所述道路车辆信息；

所述车载发射器，用于将所述道路车辆信息发送到所述中央控制器的信号接收器；

所述车载接收器，用于接收所述中央控制器的信号发射器发送的所述预警执行信息；

所述语音预警模块，用于将所述预警执行信息转化为对应的语音提示，向用户提供语音预警。

4.根据权利要求3所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统，其特征在于，所述火车车载控制器，包括：火车GPS模块和火车车载发射器；

所述火车GPS模块，用于采集所述火车信息；

所述火车车载发射器，用于将所述火车信息发送到所述中央控制器的信号接收器。

5.根据权利要求4所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警系统，其特征在于，所述中央控制器，包括：信号接收器、信息处理模块和信号发射器；

所述信号接收器，用于接收所述道路车辆信息和所述火车信息；

所述信息处理模块，用于对所述道路车辆信息进行处理得到所述第一阶段预警时间T₁、所述第二阶段预警时间T₂和所述道路车辆距平交道口的时距T_车，根据所述第一阶段预警时间T₁触发所述信号发射器，将所述第一阶段预警信息发送到所述道路车辆车载控制器；以及，

用于对所述火车信息进行处理得到所述火车距平交道口的时距T_火，根据所述火车距平交道口的时距T_火判断是否发送所述第二阶段预警信息，比较所述道路车辆距平交道口的时距T_车和所述火车距平交道口的时距T_火确定所述第二阶段预警信息的级别，根据所述第二阶段预警时间T₂，触发所述信号发射器，将对应级别的所述第二阶段预警信息发送到所述道路车辆车载控制器；

所述信号发射器，用于根据所述信息处理模块的处理结果，将所述预警执行信息发送给所述车载接收器。

6.一种基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，基于权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，该方法包括：

实时获取道路车辆信息和火车信息；

根据道路车辆信息，确定第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂和道路车辆距平交道口的时距T_车；

根据火车信息，确定火车距平交道口的时距T_火；

根据第一阶段预警时间T₁，发送第一阶段预警信息；

根据火车距平交道口的时距T_火判断是否发送第二阶段预警信息，比较道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火确定第二阶段预警信息的级别，根据第二阶段预警时间T₂，发送对应级别的第二阶段预警信息。

7.根据权利要求6所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，其特征在于，所述的根据道路车辆信息，确定第一阶段预警时间T₁、第二阶段预警时间T₂和道路车辆距平交道口的时距T_车，包括：

设平交道口冲突区域道路方向边界为(X_道路边界、Y_道路边界)，所述第一阶段预警时间T₁为道路车辆距决策视距点A(X_A、Y_A)的时距，计算公式为：

其中，D_A为决策视距点A至平交道口冲突区域道路方向边界的距离，根据道路的限速值确定具体取值，当道路限速分别为：20、30、40、50、60、70、80、100、110、120、130km/h时，对应D_A的取值分别为：55、90、120、155、195、235、280、325、370、420、470、525m；

所述第二阶段预警时间T₂为道路车辆距停车视距点B(X_B、Y_B)的时距，计算公式为：

其中，D_B为停车视距点B至平交道口冲突区域道路方向边界的距离，根据道路的限速值确定具体取值，当道路限速分别为：20、30、40、50、60、70、80、100、110、120、130km/h时，对应D_B的取值分别为：20、35、50、65、85、105、130、160、185、220、250、285m；

所述T_车为道路车辆距平交道口冲突区域道路方向边界的时距，计算公式为：

8.根据权利要求7所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，其特征在于，所述的根据所述火车信息，确定火车距平交道口的时距T_火，包括：

设平交道口冲突区域铁路方向边界为(X_铁路边界、Y_铁路边界)，所述T_火为火车距平交道口冲突区域铁路方向边界的时距，计算公式为：

9.根据权利要求8所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，其特征在于，根据第一阶段预警时间T₁，发送第一阶段预警信息，包括：

当T₁＝T_预警1时，发送第一阶段预警信息；

其中，T_预警1为第一阶段预警信息语音内容的时长，T_预警1的具体数值为预设值。

10.根据权利要求9所述的基于车路协同的减速让行标志控制道口预警方法，其特征在于，所述的根据火车距平交道口的时距T_火判断是否发送第二阶段预警信息，比较道路车辆距平交道口的时距T_车和火车距平交道口的时距T_火确定第二阶段预警信息的级别，根据第二阶段预警时间T₂，发送对应级别的第二阶段预警信息，包括：

当T_火＞90s时，不发送所述第二阶段预警信息；

当T_火≤90s时，发送第二阶段预警信息，当T₂＝T_预警2时进行发送，其中，T_预警2为第二阶段预警信息语音内容的时长，T_预警2的具体数值为预设值；

对第二阶段预警信息的级别进行确定，具体如下：

当T_火-T_车＜5s时，发送一级预警信息；

当T_火-T_车≥5s时，发送二级预警信息。