CN110164144B - 一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统及方法。本发明在隧道中部路段上,将墨水屏按间距由疏到密,长度由长到短布设在隧道中部路段内壁两侧,并在隧道入口、出口和隧道中部路段设置测速仪,实时检测车流车速,并将数据传输至隧道中部的墨水屏控制终端,当隧道中部车流车速显著低于隧道入口或隧道出口车流车速时,控制墨水屏显示,墨水屏排列线条在驾驶员视野空间中影响驾驶员距离感知,在驾驶员感知中呈现出较高的距离感,从而提高驾驶员的感知距离,进而诱导驾驶员主动加速。本发明可以改善城市隧道的交通瓶颈问题,改变驾驶员空间距离感知的视觉参照物关系,并提高驾驶员在城市隧道内的行驶速度,显著提高隧道的通行效率。

Description

一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统及方法
技术领域
本发明属于道路工程与交通控制技术邻域,尤其涉及一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统及方法。
背景技术
城市隧道作为城市道路网络中的一个重要环节,由于其受区域路网限制、交通组织难度大等特性影响,在城市路网中往往容易成为交通瓶颈,导致隧道交通拥堵甚至区域交通瘫痪。驾驶员在隧道形式时往往会采取减速措施以适应环境,当城市隧道交通流量接近饱和时,一部分车辆在隧道路段的减速行为,会产生交通流的移动瓶颈,进而降低隧道的通行效率。
目前用于改善隧道交通“瓶颈”的措施多为改善道路条件和交通疏散方法,其实施成本相对较高,为了提高改善隧道瓶颈的效果,需要提出一种新的措施,从驾驶员角度出发,主动诱导驾驶员适当提高车速,改善城市隧道的瓶颈问题,提高通行效率。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提出了一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统及方法,通过实时采集隧道入口、出口和中部路段给的车流车数数据,当判断隧道内交通流处于瓶颈状态,通过控制隧道中部路段的墨水屏显示明显的色彩,影响驾驶员的空间感知距离,使驾驶员感知距离增大而主动加速驶离。
本发明系统的技术方案为一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统,包括隧道入口配电箱、隧道出口配电箱、隧道中部配电箱、隧道入口测速仪、隧道出口测速仪、隧道中部测速仪、隧道入口无线数据传输器、隧道出口无线数据传输器、隧道中部无线数据传输器、墨水屏控制终端、多个墨水屏;
所述隧道入口配电箱分别与所述隧道入口测速仪、所述隧道入口无线数据传输器通过导线依次连接,所述隧道入口测速仪和所述隧道中部无线数据传输器通过导线连接;所述隧道出口配电箱分别与所述隧道出口测速仪、所述隧道出口无线数据传输器通过导线依次连接,所述隧道出口测速仪和所述隧道出口无线数据传输器通过导线连接;所述隧道中部配电箱分别与所述隧道中部测速仪、所述隧道中部无线数据传输器、所述墨水屏控制器和所述多个墨水屏通过导线依次连接;所述隧道中部测速仪和所述墨水屏控制终端通过导线连接,所述隧道中部无线数据传输器和所述墨水屏控制终端通过导线连接;
所述隧道入口测速仪设置于隧道入口下游50米,所述隧道中部测速仪设置于隧道中部路段,所述隧道出口测速仪器隧道出口下游50米;所述隧道入口配电箱与所述隧道入口无线数据传输器设置于隧道入口测速仪旁,所述隧道出口配电箱与所述隧道出口无线数据传输器设置于隧道入口测速仪旁,所述隧道中部配电箱、所述隧道中部无线数据传输器、所述墨水屏控制终端设置于隧道入口测速仪旁;所述墨水屏控制终端设置与隧道中部测速仪旁,所述多个墨水屏沿行车方向排列在墨水屏控制终端下游;所述墨水屏控制终端、多个墨水屏设置在隧道中部100~500米长度路段内;
作为优选,所述隧道入口测速仪实时检测隧道入口车流车速数据,通过隧道入口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
作为优选,所述隧道出口测速仪实时检测隧道出口车流车速数据,通过隧道出口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
作为优选,所述隧道中部无线数据传输器将接收到的隧道入口车流车速数据和隧道出口车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
作为优选,所述隧道中部测速仪实时检测隧道中部车流车速数据传输至墨水屏控制终端;
作为优选,所述的墨水屏控制终端分析隧道入口车流车速数据、隧道出口车流车速数据和隧道中部车流车速数据,控制多个墨水屏待机或显示蓝色;
作为优选,所述的多个墨水屏通过导线并联连接再与所述墨水屏控制终端串联,所述的多个墨水屏内置驱动器,可直接由所述墨水屏控制终端进行控制待机或显示蓝色;
作为优选,所述的多个墨水屏颜色保持不变时运行于低功耗模式;
本发明方法的技术方案为一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制方法,具体包括以下步骤:
步骤1:将多个墨水屏沿行车方向由疏到密变间距、由长到短变长排列;
步骤2:通过隧道入口、出口和中部测速仪测得隧道入口、出口及中部路段的车流车速数据,并通过无线数据传输器和数据传输线将车流车速数据传输至墨水屏控制终端;
步骤3:墨水屏控制终端每隔一定时间计算一次隧道入口、出口和中部路段的车流平均车速,当隧道中段车流平均车速显著低于入口或出口入段车流平均车速时,控制加速路段内的多个墨水屏显示明显的蓝色;
步骤4:当驾驶员行驶至加速路段时,由于多个墨水屏显示影响驾驶员空间感知参照,驾驶员空间距离感知加强,主动加速驶离路段。
作为优选,可将步骤1中所述多个墨水屏设置在隧道中部路段m米的路段内壁,距离道路水平面高h米处。
其中,为保证视觉引导刺激效果最佳,需优选设置高度:
以驾驶员视点O为坐标原点建立O-xyz坐标系,此空间中某点P的坐标为(x,y,z),其中x=x(t),y=y(t),z=z(t),P点沿Y轴的运动速度为Δv,若此时车辆沿Y轴正向以速度v行驶,则空间内P点相对于驾驶员视点O的角速度为wp=wp(t),角速度w越大,P点在驾驶员视野中的光流率越大,角速度与空间相对运动速度的关系如下:
由上式可知,P点的光流率正比于O、P两点沿Y轴的相对运动速度(v+Δv),故而在车速不变的情况下,若增大P点相对于O的运动速度亦可提高P点的光流率。
步骤1中所述多个墨水屏由疏到密变间距排列为:
可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏距离由疏到密布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,沿行车方向设置第i个墨水屏与第i+1个墨水屏间距设置为:
Si=S0-(i-1)s(i=1,…,n-1)
式中:
Si为第i个墨水屏与第i+1个墨水屏间距;
S0为初始间距;
s为驾驶员感知最小间距,及间距差值阈限;
s可由下式计算:
式中:
s为驾驶员感知最小间距变化值,即间距差值阈限;
Is为墨水屏间距变化对驾驶员的刺激强度;
K为韦伯分数;
步骤1中所述墨水屏由长到短变长排列为:
可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏长度由长到短布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,沿行车方向设置第i个墨水屏长度设置为:
Li=L0-(i-1)l(i=1,…,n)
式中:
Li为第i个墨水屏长度;
L0为初始间距;
l为驾驶员感知最小长度变化值,及长度差值阈限;
l可由下式计算:
式中:
l为驾驶员感知最小间距变化值,即间距差值阈限;
Il为墨水屏间距变化对驾驶员的刺激强度;
K为韦伯分数;
当墨水屏长度低于4l时,往后长度均设置为4l。
作为优选,步骤2中通过隧道入口、出口和中部测速仪测得隧道入口、出口及中部路段的车流车速数据,并通过无线数据传输器和数据传输线将车流车速数据传输至墨水屏控制终端具体过程为:
所述隧道入口测速仪实时检测隧道入口车流车速数据,通过隧道入口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道出口测速仪实时检测隧道出口车流车速数据,通过隧道出口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道中部无线数据传输器将接收到的隧道入口车流车速数据和隧道出口车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
所述隧道中部测速仪实时检测隧道中部车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
作为优选,步骤3中所述墨水屏控制终端每隔一定时间计算一次隧道入口、出口和中部路段的车流平均车速具体为:
所述墨水屏控制终端分析隧道入口车流车速数据、隧道出口车流车速数据和隧道中部车流车速数据,每隔一定时间T分别计算隧道入口车流的平均车速、隧道出口车流的平均车速及隧道中部车流的平均车速,计算方法如下:
所述隧道入口测速仪采集隧道入口车流车速数据集Vi
Vi=[vi,1,vi,2,vi,3,…,vi,n](km/h)
所述隧道出口测速仪采集隧道出口车流车速数据集Vo
Vo=[vo,1,vo,2,vo,3,…,vo,n](km/h)
所述隧道中部测速仪采集隧道中部车流车速数据集Vm
Vm=[vm,1,vm,2,vm,3,…,vm,n](km/h)
计算所述的隧道入口车流的平均车速
计算所述的隧道出口车流的平均车速
计算所述的隧道中部车流的平均车速
比较隧道中部车流的平均车速和隧道入口车流的平均车速隧道出口车流的平均车速
则由所述墨水屏控制终端控制多个墨水屏显示蓝色;
则有所述墨水屏控制终端控制所述的多个墨水屏待机;
v为车流的平均车速阈值;
作为优选,步骤4中所述当驾驶员行驶至加速路段时,由于墨水屏显示影响驾驶员空间感知参照,驾驶员空间距离感知加强,主动加速驶离路段为:
设控速路段布设n个墨水屏,且墨水屏长度及间距均不低于变化阈值,驾驶员形式至控速路段给后,知觉墨水屏初始间距S0,初始长度L0,在驾驶员感知中未知觉墨水屏间距与长度的变化,由于知觉时间较短,忽略长度的连续变化对驾驶员的影响,则可得控速路段驾驶员视觉距离为:
d=(n-1)L0+nS0
驾驶员感知中距离隧道出口仍有较大的距离,从而采取适当加速措施或保持原速度不变。
本发明可以改善城市隧道出口路段的瓶颈问题,改变驾驶员空间距离感知的视觉参照物关系,能适当提高驾驶员驶出隧道的行驶速度,显著提高隧道的通行效率。
即利用视觉空间中的参照物影响驾驶员距离感知,通过改变驾驶员视野空间内某些参照物的空间透视关系,来达到提高驾驶员感知距离的目的。在驾驶员视野空间中,改变某些空间参照物与驾驶员视点的透视关系,即可提高这些参照物的距离感知,让驾驶员的心理感知距离高于实际物理距离,从而诱导驾驶员主动提高车速,能显著提高行车效率。
附图说明
图1:为本发明系统框图;
图2:为本发明方法示意图;
图3:驾驶员视点坐标系关系图
图4:为本发明实施例提供的变间距、变长墨水屏构造原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明方法的示意图如图1所示,一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制系统,包括隧道入口配电箱、隧道出口配电箱、隧道中部配电箱、隧道入口测速仪、隧道出口测速仪、隧道中部测速仪、隧道入口无线数据传输器、隧道出口无线数据传输器、隧道中部无线数据传输器、墨水屏控制终端、多个墨水屏;
所述隧道入口配电箱分别与所述隧道入口测速仪、所述隧道入口无线数据传输器通过导线依次连接,所述隧道入口测速仪和所述隧道中部无线数据传输器通过导线连接;所述隧道出口配电箱分别与所述隧道出口测速仪、所述隧道出口无线数据传输器通过导线依次连接,所述隧道出口测速仪和所述隧道出口无线数据传输器通过导线连接;所述隧道中部配电箱分别与所述隧道中部测速仪、所述隧道中部无线数据传输器、所述墨水屏控制器和所述多个墨水屏通过导线依次连接;所述隧道中部测速仪和所述墨水屏控制终端通过导线连接,所述隧道中部无线数据传输器和所述墨水屏控制终端通过导线连接;
所述隧道入口测速仪设置于隧道入口下游50米,所述隧道中部测速仪设置于隧道中部路段,所述隧道出口测速仪器隧道出口下游50米;所述隧道入口配电箱与所述隧道入口无线数据传输器设置于隧道入口测速仪旁,所述隧道出口配电箱与所述隧道出口无线数据传输器设置于隧道入口测速仪旁,所述隧道中部配电箱、所述隧道中部无线数据传输器、所述墨水屏控制终端设置于隧道入口测速仪旁;所述墨水屏控制终端设置与隧道中部测速仪旁,所述多个墨水屏沿行车方向排列在墨水屏控制终端下游;所述墨水屏控制终端、多个墨水屏设置在隧道中部100~500米长度路段内;
所述隧道入口测速仪实时检测隧道入口车流车速数据,通过隧道入口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道出口测速仪实时检测隧道出口车流车速数据,通过隧道出口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道中部无线数据传输器将接收到的隧道入口车流车速数据和隧道出口车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
所述隧道中部测速仪实时检测隧道中部车流车速数据传输至墨水屏控制终端;
所述的墨水屏控制终端分析隧道入口车流车速数据、隧道出口车流车速数据和隧道中部车流车速数据,控制多个墨水屏待机或显示蓝色;
所述的多个墨水屏通过导线并联连接再与所述墨水屏控制终端串联,所述的多个墨水屏内置驱动器,可直接由所述墨水屏控制终端进行控制待机或显示蓝色;
所述的多个墨水屏颜色保持不变时运行于低功耗模式。
所述的隧道入口测速仪、隧道出口测速仪、隧道中部测速仪选型均为CSP-2雷达测速仪,采用K波段多普勒雷达,测速范围5-321km/h,反应时间不超过5ms;所述的隧道入口无线数据传输器、隧道出口无线数据传输器、隧道中部无线数据传输器选型均为USR-G780V2无线信号传输器,可实现双向数据透传,高速率,低时延;所述墨水屏控制终端选用型号为JK-TX-GST040/016的并行数据处理器和MSP430F5438AIPZR的控制器;所述的多个墨水屏均选用E lnk Spectra电子墨水屏,其具有高对比度、画面变动不耗电等特点。
下面结合图1至图4介绍本发明的具体实施方式为:一种视觉引导的城市隧道车辆加速控制方法,包括以下步骤:
步骤1:将多个墨水屏沿行车方向由疏到密变间距、由长到短变长排列;
步骤1中所述的墨水屏设置在隧道出口路段m=100米的路段内壁,距离道路水平面高h=1.2米处;
其中,为保证视觉引导刺激效果最佳,需优选设置高度:
以驾驶员视点O为坐标原点建立O-xyz坐标系,此空间中某点P的坐标为(x,y,z),其中x=x(t),y=y(t),z=z(t),P点沿Y轴的运动速度为Δv,若此时车辆沿Y轴正向以速度v行驶,则空间内P点相对于驾驶员视点O的角速度为wp=wp(t),角速度w越大,P点在驾驶员视野中的光流率越大,角速度与空间相对运动速度的关系如下:
由上式可知,P点的光流率正比于O、P两点沿Y轴的相对运动速度(v+Δv),故而在车速不变的情况下,若增大P点相对于O的运动速度亦可提高P点的光流率。当驾驶员视线高度与墨水屏设置高度等高时,墨水屏对驾驶员视觉引导效果最佳,考虑道路交通均以小汽车为主,则墨水屏设置高度取小汽车驾驶员平均视线高度,故设置墨水屏高度h=1.2米;
步骤1中所述的多个墨水屏由疏到密变间距排列;
可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏距离由疏到密布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,沿行车方向设置第i个墨水屏与第i+1个墨水屏间距设置为:
Si=S0-(i-1)s(i=1,…,n-1)
式中:
Si为第i个墨水屏与第i+1个墨水屏间距;
S0为初始间距,取S0=3m;
s为驾驶员感知最小间距,及间距差值阈限,计算取整取s=0.15m;
故:
Si=3-(i-1)*0.15(m)(i=1,…,n-1)
步骤1中所述的多个墨水屏由长到短变长排列;
可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏长度由长到短布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,沿行车方向设置第i个墨水屏长度设置为:
Li=L0-(i-1)l(i=1,…,n)
式中:
Li为第i个墨水屏长度;
L0为初始间距,取L0=4m;
l为驾驶员感知最小长度变化值,及长度差值阈限,计算取整后取l=0.25m;
故:
Li=4-(i-1)*0.25(m)(i=1,…,n)
当墨水屏长度低于4l=1米时,往后长度均设置为1米。
步骤2:通过隧道入口、出口和中部测速仪测得隧道入口、出口及中部路段的车流车速数据,并通过无线数据传输器和数据传输线将车流车速数据传输至墨水屏控制终端;
步骤2中通过隧道入口、出口和中部测速仪测得隧道入口、出口及中部路段的车流车速数据,并通过无线数据传输器和数据传输线将车流车速数据传输至墨水屏控制终端具体过程为:
所述隧道入口测速仪实时检测隧道入口车流车速数据,通过隧道入口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道出口测速仪实时检测隧道出口车流车速数据,通过隧道出口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道中部无线数据传输器将接收到的隧道入口车流车速数据和隧道出口车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
所述隧道中部测速仪实时检测隧道中部车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
步骤3:墨水屏控制终端每隔一定时间计算一次隧道入口、出口和中部路段的车流平均车速,当隧道中段车流平均车速显著低于入口或出口入段车流平均车速时,控制加速路段内的多个墨水屏显示明显的蓝色;
步骤3中所述墨水屏控制终端每隔一定时间计算一次隧道入口、出口和中部路段的车流平均车速具体为:
所述墨水屏控制终端分析隧道入口车流车速数据、隧道出口车流车速数据和隧道中部车流车速数据,每隔一定时间T=5分钟分别计算隧道入口车流的平均车速、隧道出口车流的平均车速及隧道中部车流的平均车速,计算方法如下:
所述隧道入口测速仪采集隧道入口车流车速数据集Vi
Vi=[vi,1,vi,2,vi,3,…,vi,n](km/h)
所述隧道出口测速仪采集隧道出口车流车速数据集Vo
Vo=[vo,1,vo,2,vo,3,…,vo,n](km/h)
所述隧道中部测速仪采集隧道中部车流车速数据集Vm
Vm=[vm,1,vm,2,vm,3,…,vm,n](km/h)
计算所述的隧道入口车流的平均车速
计算所述的隧道出口车流的平均车速
计算所述的隧道中部车流的平均车速
比较隧道中部车流的平均车速和隧道入口车流的平均车速隧道出口车流的平均车速
则由所述墨水屏控制终端控制多个墨水屏显示蓝色;
则有所述墨水屏控制终端控制所述的多个墨水屏待机;
v=5(km/h)为车流的平均车速阈值;
步骤4:当驾驶员行驶至加速路段时,由于多个墨水屏显示影响驾驶员空间感知参照,驾驶员空间距离感知加强,主动加速驶离路段。
步骤4中所述驾驶员空间距离感知加强,主动加速驶离路段为:
控速路段布设n=23个墨水屏,且墨水屏长度及间距均不低于变化阈值,驾驶员形式至控速路段给后,知觉墨水屏初始间距S0=3m,初始长度L0=4m,在驾驶员感知中未知觉墨水屏间距与长度的变化,由于知觉时间较短,忽略长度的连续变化对驾驶员的影响,则可得控速路段驾驶员知觉距离与实际物理距离之差为:
d=22×4+23×3=157(m)
驾驶员感知中距离隧道出口仍有较大的距离,从而采取适当加速措施或保持原速度不变。
所述的墨水屏安装在隧道的出口路段内壁上,按间距由疏到密,按长度由长到短布设,能实时传递驶过的车辆空间参照信息;
所述的墨水屏可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏距离由疏到密布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,墨水屏间距沿行车方向初始间距S0=3m,每增加1个,间距减小s=0.15m;
所述的墨水屏可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏长度由长到短布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,墨水屏间距沿行车方向初始长度L0=4m,每增加1个,长度减小l=0.25m。
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种基于视觉引导城市隧道车辆加速控制系统的加速控制方法,其特征在于,
所述视觉引导城市隧道车辆加速控制系统包括:隧道入口配电箱、隧道出口配电箱、隧道中部配电箱、隧道入口测速仪、隧道出口测速仪、隧道中部测速仪、隧道入口无线数据传输器、隧道出口无线数据传输器、隧道中部无线数据传输器、墨水屏控制终端、多个墨水屏;
所述隧道入口配电箱分别与所述隧道入口测速仪、所述隧道入口无线数据传输器通过导线依次连接,所述隧道入口测速仪和所述隧道中部无线数据传输器通过导线连接;所述隧道出口配电箱分别与所述隧道出口测速仪、所述隧道出口无线数据传输器通过导线依次连接,所述隧道出口测速仪和所述隧道出口无线数据传输器通过导线连接;所述隧道中部配电箱分别与所述隧道中部测速仪、所述隧道中部无线数据传输器、所述墨水屏控制器和所述多个墨水屏通过导线依次连接;所述隧道中部测速仪和所述墨水屏控制终端通过导线连接,所述隧道中部无线数据传输器和所述墨水屏控制终端通过导线连接;
所述隧道入口测速仪设置于隧道入口下游50米,所述隧道中部测速仪设置于隧道中部路段,所述隧道出口测速仪器隧道出口下游50米;所述隧道入口配电箱与所述隧道入口无线数据传输器设置于隧道入口测速仪旁,所述隧道出口配电箱与所述隧道出口无线数据传输器设置于隧道入口测速仪旁,所述隧道中部配电箱、所述隧道中部无线数据传输器、所述墨水屏控制终端设置于隧道入口测速仪旁;所述墨水屏控制终端设置与隧道中部测速仪旁,所述多个墨水屏沿行车方向排列在墨水屏控制终端下游;所述墨水屏控制终端、多个墨水屏设置在隧道中部100~500米长度路段内;
所述隧道入口测速仪实时检测隧道入口车流车速数据,通过隧道入口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道出口测速仪实时检测隧道出口车流车速数据,通过隧道出口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道中部无线数据传输器将接收到的隧道入口车流车速数据和隧道出口车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
所述隧道中部测速仪实时检测隧道中部车流车速数据传输至墨水屏控制终端;
所述的墨水屏控制终端分析隧道入口车流车速数据、隧道出口车流车速数据和隧道中部车流车速数据,控制多个墨水屏待机或显示蓝色;
所述的多个墨水屏通过导线并联连接再与所述墨水屏控制终端串联,所述的多个墨水屏内置驱动器,可直接由所述墨水屏控制终端进行控制待机或显示蓝色;
所述的多个墨水屏颜色保持不变时运行于低功耗模式;
所述加速控制方法包括以下步骤:
步骤1:将多个墨水屏沿行车方向由疏到密变间距、由长到短变长排列;
步骤2:通过隧道入口、出口和中部测速仪测得隧道入口、出口及中部路段的车流车速数据,并通过无线数据传输器和数据传输线将车流车速数据传输至墨水屏控制终端;
步骤3:墨水屏控制终端每隔一定时间计算一次隧道入口、出口和中部路段的车流平均车速,当隧道中段车流平均车速低于入口或出口入段车流平均车速时,控制加速路段内的多个墨水屏显示蓝色;
步骤4:当驾驶员行驶至加速路段时,由于多个墨水屏显示影响驾驶员空间感知参照,驾驶员空间距离感知加强,主动加速驶离加速路段。
2.根据权利要求1所述的基于视觉引导城市隧道车辆加速控制系统的加速控制方法,其特征在于,可将步骤1中所述多个墨水屏设置在隧道中部路段m米的路段内壁,距离道路水平面高h米处;
其中,为保证视觉引导刺激效果最佳,需设置高度:
以驾驶员视点O为坐标原点建立O-xyz坐标系,此空间中某点P的坐标为(x,y,z),其中x=x(t),y=y(t),z=z(t),P点沿Y轴的运动速度为Δv,若此时车辆沿Y轴正向以速度v行驶,则空间内P点相对于驾驶员视点O的角速度为wp=wp(t),角速度w越大,P点在驾驶员视野中的光流率越大,角速度与空间相对运动速度的关系如下:
由上式可知,P点的光流率正比于O、P两点沿Y轴的相对运动速度(v+Δv),故而在车速不变的情况下,若增大P点相对于O的运动速度亦可提高P点的光流率;
步骤1中所述多个墨水屏由疏到密变间距排列为:
可以改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏距离由疏到密布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,沿行车方向设置第i个墨水屏与第i+1个墨水屏间距设置为:
Si=S0-(i-1)s,i=1,…,n-1
式中:
Si为第i个墨水屏与第i+1个墨水屏间距;
S0为初始间距;
s为驾驶员感知最小间距,即间距差值阈限;
s可由下式计算:
式中:
s为驾驶员感知最小间距变化值,即间距差值阈限;
Is为墨水屏间距变化对驾驶员的刺激强度;
K为韦伯分数;
步骤1中所述墨水屏由长到短变长排列为:
改变驾驶员空间距离感知的透视关系,并影响驾驶员对距离的判断,该墨水屏长度由长到短布设,考虑驾驶员动视力和驾驶员视觉感知阈限,沿行车方向设置第i个墨水屏长度设置为:
Li=L0-(i-1)l,i=1,…,n-1
式中:
Li为第i个墨水屏长度;
L0为初始间距;
l为驾驶员感知最小长度变化值,即长度差值阈限;
l可由下式计算:
式中:
l为驾驶员感知最小间距变化值,即间距差值阈限;
Il为墨水屏间距变化对驾驶员的刺激强度;
K为韦伯分数;
当墨水屏长度低于4l时,往后长度均设置为4l。
3.根据权利要求1所述的基于视觉引导城市隧道车辆加速控制系统的加速控制方法,其特征在于,步骤2中通过隧道入口、出口和中部测速仪测得隧道入口、出口及中部路段的车流车速数据,并通过无线数据传输器和数据传输线将车流车速数据传输至墨水屏控制终端具体过程为:
所述隧道入口测速仪实时检测隧道入口车流车速数据,通过隧道入口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道出口测速仪实时检测隧道出口车流车速数据,通过隧道出口无线数据传输器无线传输至隧道中段无线数据传输器;
所述隧道中部无线数据传输器将接收到的隧道入口车流车速数据和隧道出口车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端;
所述隧道中部测速仪实时检测隧道中部车流车速数据传输至所述墨水屏控制终端。
4.根据权利要求1所述的基于视觉引导城市隧道车辆加速控制系统的加速控制方法,其特征在于,步骤3中所述墨水屏控制终端每隔一定时间计算一次隧道入口、出口和中部路段的车流平均车速具体为:
所述墨水屏控制终端分析隧道入口车流车速数据、隧道出口车流车速数据和隧道中部车流车速数据,每隔一定时间T分别计算隧道入口车流的平均车速、隧道出口车流的平均车速及隧道中部车流的平均车速,计算方法如下:
所述隧道入口测速仪采集隧道入口车流车速数据集Vi
Vi=[vi,1,vi,2,vi,3,…,vi,n]km/h
所述隧道出口测速仪采集隧道出口车流车速数据集Vo
Vo=[vo,1,vo,2,vo,3,…,vo,n]km/h
所述隧道中部测速仪采集隧道中部车流车速数据集Vm
Vm=[vm,1,vm,2,vm,3,…,vm,n]km/h
计算所述的隧道入口车流的平均车速
计算所述的隧道出口车流的平均车速
计算所述的隧道中部车流的平均车速
比较隧道中部车流的平均车速和隧道入口车流的平均车速隧道出口车流的平均车速
则由所述墨水屏控制终端控制多个墨水屏显示蓝色;
则有所述墨水屏控制终端控制所述的多个墨水屏待机;
v为车流的平均车速阈值。
5.根据权利要求1所述的基于视觉引导城市隧道车辆加速控制系统的加速控制方法,其特征在于,步骤4中所述当驾驶员行驶至加速路段时,由于墨水屏显示影响驾驶员空间感知参照,驾驶员空间距离感知加强,主动加速驶离加速路段为:
设加速路段布设n个墨水屏,且墨水屏长度及间距均不低于阈值,驾驶员行驶至加速路段以后,知觉墨水屏初始间距S0,初始长度L0,在驾驶员感知中未知觉墨水屏间距与长度的变化,由于知觉时间较短,忽略长度的连续变化对驾驶员的影响,则可得加速路段驾驶员视觉距离为:
d=(n-1)L0+nS0
驾驶员感知中距离隧道出口仍有较大的距离,从而采取加速措施或保持原速度不变。
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