CN109872553A - 一种用于汇流道的安全预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汇流道的安全预警系统及方法，包括路况检测模块、来车监测模块、路侧模块、预警显示模块；所述路况检测模块还包括第一收发单元；所述来车监测模块还包括第二收发单元；所述路侧模块还包括数据分析处理单元、第三收发单元和V2I单元；所述预警显示模块还包括显示装置和第四收发单元。能够快速有效的对车辆和驾驶员进行警示，对主路以及合流区车辆进行智能引导，避免交通事故的发生，提高公路通行效率和安全保障。

Description

一种用于汇流道的安全预警系统及方法

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，具体的说，是一种用于汇流道的安全预警系统及方法。

背景技术

当前，我国交通事故统计公路运输迅猛发展，机动车拥有量和道路交通量也在急剧增加，随着道路交通量日益增大，交通事故隐患也逐渐增加，我国公路交通安全面临严峻的挑战。公路的合流区域通常是匝道入口与公路主路的汇合处，由于匝道车辆的驶入干扰到主路车辆的运行，容易引起交通混乱。因其位置特殊，故是公路常见的事故多发区域。

随着智能交通体系的发展，已有部分技术采用雷达或视频的检测方式采集主路和匝道的来车情况及车速，通过有线传输的方式将必要信息展示给在另一侧道路上的行驶的车辆。考虑到主路车辆往往车速比较高，视频和雷达方式采集距离有限，而发生事故时，往往汇流区局部环境比较恶劣，远距离遥感方式可靠性低，系统很难起到有效的安全保障作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于汇流道的安全预警系统及方法。本发明为了解决现存问题，提供了以下技术方案：

一种用于汇流道的安全预警系统，包括路况检测模块、来车监测模块、路侧模块、预警显示模块；所述路况检测模块还包括第一收发单元；所述来车监测模块还包括第二收发单元；所述路侧模块还包括数据分析处理单元、第三收发单元和V2I单元；所述预警显示模块还包括显示装置和第四收发单元；

所述路况检测模块用于通过对汇流区域的道路环境信息进行检测，得到所述汇流区域的道路环境信息检测结果；

所述来车监测模块用于通过对所述汇流区域道路上的来车情况进行监测，得到来车信息；

所述数据分析处理模块用于分析所述道路环境信息检测结果，得到局部环境判断结果，以及分析所述来车信息，得到车辆预警信息；

所述显示装置用于显示所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息，所述V2I模块用于将所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息广播给安装有车载单元OBU的车辆，所述第三收发单元用于将所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息发送给后端云平台。

进一步，所述路况检测模块还包括：

局部气象传感器，所述局部气象传感器用于获取所述汇流区域的风速风向、降雨量、能见度、光照、温湿度和大气压力；

结冰检测传感器，所述结冰检测传感器用于获取所述汇流区域的路面温度、路面介电常数和路面电导率；

路面状态检测传感器，所述路面状态检测传感器用于获取所述汇流区域路面结冰状态、路面积水状态、路面积雪状态和路面干燥状态。

进一步，所述来车监测模块还包括车辆检测传感装置，所述车辆检测传感装置包括至少一个车辆检测传感器，所述车辆检测传感器分布于所述汇流区域的路面上；

所述车辆检测传感器用于检测是否有来车；

所述车辆检测传感装置用于当检测到有来车时，记录所述来车经过至少一个所述车辆检测传感器的时间，否则继续检测是否有来车。

进一步，所述车辆预警信息包括来车车速、来车车型和来车情况下的驾驶提醒，所述来车车速的计算算法为：

V_vehicle＝D_sensor/(T_b-T_a)

其中，V_vehicle表示车辆速度，D_sensor为传感器a和传感器b之间的安装距离，T_b和T_a分别表示同车道上来车经过传感器b和传感器a时检测到的时间。

所述来车车型的判断算法为：

L_vehicle＝V_vehicle×(t_a+t_b)/2

其中，L_vehicle表示车辆长度，t_a和t_b表示车辆通过传感器的时长。

进一步，所述第一收发单元用于获取所述道路环境检测结果并发送给所述第三收发单元；

所述数据分析处理单元还用于接收所述第三收发单元发送的所述道路环境信息检测结果。

进一步，所述第二收发单元用于获取所述来车信息并发送给所述第三收发单元；

所述数据分析处理单元还用于接收所述第三收发单元发送的所述来车信息。

进一步，所述局部环境判断结果包括所述汇流区域环境对交通的影响程度以及所述系统对于车辆在当前环境下的驾驶建议。

进一步，所述第三收发单元还用于获取所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息并发送给所述第四收发单元；

所述显示装置还用于接收所述第四收发单元发送的所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息；

所述V2I模块还用于接收所述数据分析处理单元发送的所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息。

进一步，所述显示装置包括至少一个预警显示设备。

一种基于上述系统的方法，包括：

步骤一：通过对汇流区域的道路环境信息进行检测，得到所述汇流区域的道路环境信息检测结果；

步骤二：通过对所述汇流区域道路上的来车情况进行监测，得到来车信息；

步骤三：分析所述道路环境信息检测结果，得到局部环境判断结果，以及分析所述来车信息，得到车辆预警信息；

步骤四：公布所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息，以便于对车辆进行预警。

本发明的有益效果是：提供一种用于汇流道的安全预警系统及方法。该系统在公路主道和匝道的汇流区域安装多种检测传感器，通过无线传输，把采集信息汇集到智能路侧设备，路侧设备作为计算节点对数据进行汇总、计算和分析，得到有效信息。一方面，基于车联网技术，通过路侧单元的信息分发系统(预警显示设备、车联网通信方式、无线广播信息等)将必要信息传递给汇流区域车辆；另一方面，路侧设备把处理后的信息和分析结果通过通信基站上传到后端云平台。能够快速有效的对车辆和驾驶员进行警示，对主路以及合流区车辆进行智能引导，避免交通事故的发生，提高公路通行效率和安全保障。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于汇流道的安全预警系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于汇流道的安全预警方法流程示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种用于汇流道的安全预警系统应用示意图；

图4为本发明另一实施例提供的路侧设备的外形示意图；

图5为本发明另一实施例提供的道路环境信息检测预警流程示意图；

图6为本发明另一实施例提供的来车监测预警流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示为本发明实施例提供的一种用于汇流道的安全预警系统结构示意图，所述用于汇流道的安全预警系统，包括路况检测模块、来车监测模块、路侧模块、预警显示模块；所述路况检测模块还包括第一收发单元；所述来车监测模块还包括第二收发单元；所述路侧模块还包括数据分析处理单元、第三收发单元和V2I单元；所述预警显示模块还包括显示装置和第四收发单元；

所述路况检测模块用于通过对汇流区域的道路环境信息进行检测，得到所述汇流区域的道路环境信息检测结果；

所述来车监测模块用于通过对所述汇流区域道路上的来车情况进行监测，得到来车信息；

所述数据分析处理模块用于分析所述道路环境信息检测结果，得到局部环境判断结果，以及分析所述来车信息，得到车辆预警信息；

所述显示装置用于公布所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息，所述V2I模块用于将所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息广播给安装有车载单元OBU的车辆，所述第三收发单元用于将所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息发送给后端云平台。

具体地，所述路况检测模块还包括：

局部气象传感器，所述局部气象传感器用于获取所述汇流区域的风速风向、降雨量、能见度、光照、温湿度和大气压力；

结冰检测传感器，所述结冰检测传感器用于获取所述汇流区域的路面温度、路面介电常数和路面电导率；

路面状态检测传感器，所述路面状态检测传感器用于获取所述汇流区域路面结冰状态、路面积水状态、路面积雪状态和路面干燥状态。

具体地，所述来车监测模块还包括车辆检测传感装置，所述车辆检测传感装置包括至少一个车辆检测传感器，所述车辆检测传感器分布于所述汇流区域的路面上；

所述车辆检测传感器用于检测是否有来车；

所述车辆检测传感装置用于当检测到有来车时，记录所述来车经过至少一个所述车辆检测传感器的时间，否则继续检测是否有来车。

具体地，所述车辆预警信息包括来车车速、来车车型和来车情况下的驾驶提醒，所述来车车速的计算算法为：

V_vehicle＝D_sensor/(T_b-T_a)

其中，V_vehicle表示车辆速度，D_sensor为传感器a和传感器b之间的安装距离，T_b和T_a分别表示同车道上来车经过传感器b和传感器a时检测到的时间。

所述来车车型的判断算法为：

L_vehicle＝V_vehicle×(t_a+t_b)/2

其中，L_vehicle表示车辆长度，t_a和t_b表示车辆通过传感器的时长。

具体地，所述第一收发单元用于获取所述道路环境检测结果并发送给所述第三收发单元；

所述数据分析处理单元还用于接收所述第三收发单元发送的所述道路环境信息检测结果。

具体地，所述第二收发单元用于获取所述来车信息并发送给所述第三收发单元；

所述数据分析处理单元还用于接收所述第三收发单元发送的所述来车信息。

具体地，所述局部环境判断结果包括所述汇流区域环境对交通的影响程度以及所述系统对于车辆在当前环境下的驾驶建议。

具体地，所述第三收发单元还用于获取所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息并发送给所述第四收发单元；

所述显示装置还用于接收所述第四收发单元发送的所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息；

所述V2I模块还用于接收所述数据分析处理单元发送的所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息。

具体地，所述显示装置包括至少一个预警显示设备。

如图2所示为发明实施例提供的一种用于汇流道的安全预警方法流程示意图，所述用于汇流道的安全预警方法包括：

S01：通过对汇流区域的道路环境信息进行检测，得到所述汇流区域的道路环境信息检测结果；

所述对汇流区域的道路环境信息进行检测具体包括：

获取所述汇流区域的风速风向、降雨量、能见度、光照、温湿度和大气压力；

获取所述汇流区域的路面温度、路面介电常数和路面电导率；

获取所述汇流区域路面结冰状态、路面积水状态、路面积雪状态和路面干燥状态。

S02：通过对所述汇流区域道路上的来车情况进行监测，得到来车信息；

S03：分析所述道路环境信息检测结果，得到局部环境判断结果，以及分析所述来车信息，得到车辆预警信息；

所述局部环境判断结果具体包括所述汇流区域环境对交通的影响程度以及所述系统对于车辆在当前环境下的驾驶建议；所述车辆预警信息具体包括来车车速、来车车型和来车情况下的驾驶提醒，所述来车车速的计算算法为：

V_vehicle＝D_sensor/(T_b-T_a)

其中，V_vehicle表示车辆速度，D_sensor为传感器a和传感器b之间的安装距离，T_b和T_a分别表示同车道上来车经过传感器b和传感器a时检测到的时间。

所述来车车型的判断算法为：

L_vehicle＝V_vehicle×(t_a+t_b)/2

其中，L_vehicle表示车辆长度，t_a和t_b表示车辆通过传感器的时长。

S04：公布所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息进行预警，以便于对车辆进行预警。

基于所述的一种应用于汇流道的安全预警系统及方法，如图3所示为本发明另一实施例提供的一种应用于汇流道的安全预警系统应用示意图，在50-100米的主干道和汇流道的交汇部分安装有路侧设备，路侧设备上集成有预警显示装置，能够通过显示屏直观的把行车安全信息展示给汇流区域两边的行驶车辆。在主干道安装有车辆检测传感器2a、2b。在辅道上安装车辆检测传感器1a、1b。同时，在合流区域，安装有远程道路路面状态传感器、局部气象传感器、结冰监测传感器等多种事关道路行车安全的传感监测设备。

路侧设备采用车载自组织网络，包含车联网系统中的路侧单元模块，可以通过V2I和通信范围内安装有车在单元模块的智能车辆通信完成信息互传。

其中，路侧设备上的左屏幕用于提醒主干道车辆：汇流道是否有车要驶入合流区。右屏幕用于提醒提醒汇流道车辆：主干道是否有车要驶经合流区。车辆传感器1a、1b用于检测汇流道上的来车情况、车速和车型；传感器2a、2b用于检测主干道的来车情况、车速和车型。

如图5所示为本发明另一实施例提供的道路环境信息检测预警流程示意图，首先，远程道路路面状态传感器、局部气象传感器、结冰状态监测传感器对道路环境信息进行检测：

局部气象传感器参数包括：风速风向、降雨量、能见度、光照、温湿度、大气气压；

结冰监测传感器监测参数包括：路面温度、路面介电常数、路面电导率；

路面状态监测传感器检测：路面结冰、路面积水、路面积雪、路面干燥等状态区分。

如图6所示为本发明另一实施例提供的来车监测预警流程示意图，同时，车辆传感器1a、1b、2a、2b为地磁传感器，当地磁传感器检测到磁场波动超过阈值，传感器判定为检测到车辆通过，地磁传感器通过无线传输网把检测到超过阈值的时刻和持续时间发送到相应的预警显示设备，预警显示设备通过自组无线网络，把相关信息发送给路侧设备。

如图4所述，一种预警显示设备和路侧设备的外形图，显示设备和路侧设备在一个道路路杆上，考虑到有的汇流道遮挡物较多，可能对无线信息传输产生影响，预警显示设备和路侧设备可以分开单独立杆。

同时，分析道路路面传感器、局部气象传感器和道路结冰传感器的检测数据：

局部气象传感器检测参数包括：风速风向、降雨量、能见度、光照、温湿度、大气气压；

结冰监测传感器检测参数包括：路面结冰、路面积水、路面积雪、路面干燥等状态区分；

路面状态监测传感器检测：路面温度、路面介电常数、路面电导率；

得到局部环境的判断结果；显示到预警显示设备中的道路气象部分。

当处于1级时，算法判断为对道路交通无影响，绿色字体显示“正常通行”；

当处于2级和3级时，算法判断为对道路交通有一定影响，黄色字体显示“小心驾驶”；

当处于4级和5级时，算法判断为对交通影响严重，环境恶劣，红色字体显示，“请在下一个路口驶离主干道”。

局部环境的判断参见下表：局部环境判断标准。

同时，分析来车情况、车速和车型，路侧设备完成数据的分析计算和处理车速的计算方法：

V_vehicle＝D_sensor/(T_b-T_a)

其中，V_vehicle表示车辆速度，D_sensor为传感器a和传感器b之间的安装距离，T_b和T_a表示同车道上两个传感器检测到车辆存在的时刻。

所述来车车型的判断算法为：

L_vehicle＝V_vehicle×(t_a+t_b)/2

其中，L_vehicle表示车辆长度，t_a和t_b表示车辆通过传感器的时长。

基于不同质量的车辆其制动距离不同，相比之下，大型和特大型车辆其车辆制动距离更长。依照交通法规，其通常靠右行驶。在高速行驶下，极易因车速过快和对道路情况的错误判断发生车辆碰撞交通事故。故车型分类标准为：7米以下为中小型车，7米以上为大型和特大型车辆。

当另一侧道路没有检测到车辆通过时，本侧预警显示设备用绿色字体显示，“前方车道合流，小心驾驶”；同时，显示当前车速和必要的道路安全信息；

当另一侧道路检测到车辆通过，且车辆长度小于7米时，本侧预警显示设备用黄色字体显示，“侧面来车，请减速慢行”；同时，显示当前车速和必要的道路安全信息；

当另一侧道路见到车辆通过，且车辆长度大于7米时，本侧预警显示设备用红色字体显示，“侧面来车，请减速慢行”；同时，显示当前车速和必要的道路安全信息；

同时，路侧单元把相关信息通过车联网(V2I)模块(基于IEEE802.11协议)，和安装有车在单元OBU的车辆通信，提供来车情况、道路情况、道路气象等信息。进一步，通过运营商网络，和后端云平台完成信息上传和任务下发。

路侧设备每隔一段时间(时间可设置)将通过GPRS/3G/4G将此合流区域的车辆信息和道路环境信息上传到服务器，可以动态的获取合流区的实时信息，从而对交通拥挤、事故风险等情况进行播报和预测，以便交通部门及时处理，减少事故的发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于汇流道的安全预警系统，其特征在于，包括：路况检测模块、来车监测模块、路侧模块、预警显示模块；所述路况检测模块还包括第一收发单元；所述来车监测模块还包括第二收发单元；所述路侧模块还包括数据分析处理单元、第三收发单元和V2I单元；所述预警显示模块还包括显示装置和第四收发单元；

所述路况检测模块用于通过对汇流区域的道路环境信息进行检测，得到所述汇流区域的道路环境信息检测结果；

所述来车监测模块用于通过对所述汇流区域道路上的来车情况进行监测，得到来车信息；

所述数据分析处理模块用于分析所述道路环境信息检测结果，得到局部环境判断结果，以及分析所述来车信息，得到车辆预警信息；

所述显示装置用于显示所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息，所述V2I单元用于将所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息广播给安装有车载单元OBU的车辆，所述第三收发单元用于将所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息发送给后端云平台。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路况检测模块还包括：

局部气象传感器，所述局部气象传感器用于获取所述汇流区域的风速风向、降雨量、能见度、光照、温湿度和大气压力；

结冰检测传感器，所述结冰检测传感器用于获取所述汇流区域的路面温度、路面介电常数和路面电导率；

路面状态检测传感器，所述路面状态检测传感器用于获取所述汇流区域路面结冰状态、路面积水状态、路面积雪状态和路面干燥状态。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述来车监测模块还包括车辆检测传感装置，所述车辆检测传感装置包括至少一个车辆检测传感器，所述车辆检测传感器分布于所述汇流区域的路面上；

所述车辆检测传感器用于检测是否有来车；

所述车辆检测传感装置用于当检测到有来车时，记录所述来车经过至少一个所述车辆检测传感器的时间，否则继续检测是否有来车。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆预警信息包括来车车速、来车车型和来车情况下的驾驶提醒，所述来车车速的计算算法为：

V_vehicle＝D_sensor/(T_b-T_a)

其中，V_vuehicle表示车辆速度，D_sensor为传感器a和传感器b之间的安装距离，T_b和T_a分别表示同车道上来车经过传感器b和传感器a时检测到的时间。

所述来车车型的判断算法为：

L_vehicle＝V_vehicle×(t_a+t_b)/2

其中，L_vehicle表示车辆长度，t_a和t_b表示车辆通过传感器的时长。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一收发单元用于获取所述道路环境检测结果并发送给所述第三收发单元；

所述数据分析处理单元还用于接收所述第三收发单元发送的所述道路环境信息检测结果。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二收发单元用于获取所述来车信息并发送给所述第三收发单元；

所述数据分析处理单元还用于接收所述第三收发单元发送的所述来车信息。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述局部环境判断结果包括所述汇流区域环境对交通的影响程度以及所述系统对于车辆在当前环境下的驾驶建议。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三收发单元还用于获取所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息并发送给所述第四收发单元；

所述显示装置还用于接收所述第四收发单元发送的所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息；

所述V21模块还用于接收所述数据分析处理单元发送的所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述显示装置包括至少一个预警显示设备。

10.一种用于汇流道的安全预警方法，其特征在于，包括：

步骤一：通过对汇流区域的道路环境信息进行检测，得到所述汇流区域的道路环境信息检测结果；

步骤二：通过对所述汇流区域道路上的来车情况进行监测，得到来车信息；

步骤三：分析所述道路环境信息检测结果，得到局部环境判断结果，以及分析所述来车信息，得到车辆预警信息；

步骤四：公布所述局部环境判断结果和所述车辆预警信息，以便于对车辆进行预警。