CN110766924A - 一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统及方法 - Google Patents

一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统及方法 Download PDF

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CN110766924A CN201911073095.9A CN201911073095A CN110766924A CN 110766924 A CN110766924 A CN 110766924A CN 201911073095 A CN201911073095 A CN 201911073095A CN 110766924 A CN110766924 A CN 110766924A
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田雨佳
方勇
李然
潘凤明
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Abstract

本发明公开了一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统,包括数据采集单元、数据处理单元、信息决策单元和信息发布单元;数据采集气象信息、桥隧路段道路信息和桥隧路段车辆信息;所述数据处理单元通过对气象数据和桥隧路段道路数据进行计算处理,得到桥隧路段路况预警参数;对桥隧路段道路数据和桥隧路段待测车辆行驶数据进行计算处理,得到桥隧路段实时运行风险值;所述信息决策单元得到桥隧路段路况预警信息和桥隧路段实时运行对策措施信息;信息发布单元对所述桥隧路段路况预警信息和桥隧路段实时运行对策措施信息进行发布。该智能监测与预警系统可有效加强对桥隧路段运行状态的监控与安全管理,提高桥隧路段运行安全和风险管理水平。

Description

一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统及方法
技术领域
本发明属于公路交通安全技术领域,具体涉及一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统及方法。
背景技术
近年来,桥隧路段的交通事故数量在逐年上升,其中由桥隧路段车辆超速与变道、货车超载、危险品车辆等导致的交通事故更是极为普遍。桥隧过渡段发生的事件虽然具有时空不确定性的特点,却仍属于可防可控的事件。可防可控指的是事件的发生概率可以降低或者事件的灾害后果可以减轻,因此,预警思想适用于桥隧过渡段智能预警安全管理。在桥隧路段上,事件的发生往往会影响整个路段,乃至整条高速公路交通运行的稳定与安全,预警管理期望通过一系列活动来抑制这种破坏,从而保障交通畅通和交通安全。
桥隧路段运行风险主要表现在以下几个方面:在弯道速度过快发生倾覆或侧滑,驾驶员长时间驾驶导致操作失误,与前车距离过近跟车不当造成碰撞事故。
目前,公路上用于保障桥隧路段行车安全的设施主要有标志标线,信息提示板,避险车道,车速检测器,视频监控设备等,然而现有的桥隧路段运行安全保障措施提示信息比较单一,不能针对实际情况实时提示,现有桥隧路段安全保障措施中,标志标线的内容和设置位置局限,可变信息板也是滚动发布一些常规信息,这些措施不能有效地针对桥隧路段实际情况及时提出对应预警信息,不能适应桥隧路段实际的运行状态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种面向桥隧路段行车安全的数据处理系统;
本发明的另一个目的是提供一种面向桥隧路段行车安全的数据处理方法;
本发明的另一个目的是,提供一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统,该智能监测与预警系统可以有效加强对桥隧路段运行状态的监控与安全管理,提高桥隧路段运行安全和风险管理水平。
本发明的另一个目的是,提供一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种面向桥隧路段行车风险的数据处理系统,包括车辆信息采集模块,行车风险计算模块以及行车风险值输出模块;所述行车风险计算模块包括运行速度风险值计算模块,驾驶员长时间驾驶风险值计算模块,跟车风险值计算模块;
其中车辆信息采集模块采集的车辆信息包括:待测车辆前后轮距b、待测车辆重心距离路面的高度h、待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T、待测车辆的实时车速V以及待测车辆前车的实时车速V,待测车辆与待测车辆前车的间距Ls,所述车辆信息采集模块将采集到的所述车辆信息传输至所述行车风险计算模块,驾驶员长时间驾驶风险计算模块,跟车风险计算模块;
所述运行速度风险值计算模块,通过计算得到待测车辆运行速度风险值;
所述驾驶员长时间驾驶风险计算模块,通过计算得到待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值;
所述跟车风险计算模块,通过计算得到待测车辆跟车风险值;
所述行车风险值输出模块将所述待测车辆运行速度风险值、待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值和待测车辆跟车风险值输出。
一种面向桥隧路段行车风险的数据处理方法,包括待测车辆运行速度风险值计算方法、待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值计算方法和待测车辆跟车风险值计算方法:
待测车辆运行速度风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:按下式计算桥隧路段转弯处的抗侧滑安全临界车速Vch
Figure BDA0002261575240000021
其中,
Figure BDA0002261575240000022
为桥隧路段转弯处道路横向附着系数,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤2:按下式计算桥隧路段转弯处的抗倾覆安全临界车速Vqf
Figure BDA0002261575240000023
其中,b为桥隧路段待测车辆前后轮距,h为桥隧路段待测车辆重心距离路面的高度,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤3:比较桥隧路段限速V与桥隧路段抗侧滑安全临界速度Vch,桥隧路段抗倾覆安全临界速度Vqf,取三者的最小值表征桥隧路段运行位置的安全临界速度V,即V=min{V,Vch,Vqf};
步骤4:将待测车辆实时车速V与所述安全临界速度V作比较,获得桥隧路段车速差值,根据预设的桥隧路段运行速度风险表中的速度差值标准,确定桥隧路段运行速度风险值;
待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:进入定长路段时开始记录待测车辆行驶时间;
步骤2:驶出所述定长路段时停止记录所述待测车辆行驶时间,得到待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T;
步骤3:比较待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T与预设桥隧路段连续行驶时间风险表中的标准值,得到桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险值;
待测车辆跟车风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:根据实时采集的待测车辆的运行速度V和所述待测车辆前车的运行速度V,按下式计算同一车道上所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin
Figure BDA0002261575240000031
其中:V为后车运行速度,即待测车辆的实时车速;V为行驶在待测车辆同一车道且位于所述待测车辆前车位置的车辆的实时车速;μs为路面摩擦系数;i为道路纵坡;τs为视距条件良好情况下正常驾驶反应时间,取值范围为0.4~1.5s;τw为雾天驾驶反应延迟时间,取值范围为1~2s;L为最短安全停车距离,取值范围为3~5m;
步骤2:根据实际测得的所述待测车辆与前车的间距Ls,计算所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs,计算公式为hs=3.6Ls/V
步骤3:将所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs和所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin进行比较,获得车头时距差值,根据预设的桥隧路段跟车行驶风险表中的车头时距差值标准,得到待测车辆跟车行驶风险值。
一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统,包括数据采集单元、数据处理单元、信息决策单元和信息发布单元;
所述数据采集单元包括气象信息采集模块、桥隧路段道路信息采集模块和桥隧路段车辆信息采集模块;
所述数据处理单元包括路况预警计算模块和风险计算模块;
所述路况预警计算模块通过对所述气象信息采集模块和桥隧路段道路信息采集模块获得的气象数据和桥隧路段道路数据进行计算处理,得到桥隧路段路况预警参数;所述风险计算模块通过对所述桥隧路段道路信息采集模块和桥隧路段车辆信息采集模块获得的桥隧路段道路数据和桥隧路段待测车辆行驶数据进行计算处理,得到桥隧路段实时运行风险值;
所述信息决策单元通过将所述桥隧路段路况预警参数和桥隧路段实时运行风险值与预先设定的对策信息进行比对判断,得到桥隧路段路况预警信息和桥隧路段实时运行对策措施信息;
信息发布单元对所述桥隧路段路况预警信息和桥隧路段实时运行对策措施信息进行发布。
上述技术方案中,所述桥隧路段实时运行风险值包括运行速度风险值,驾驶员长时间驾驶风险值,跟车风险值。
一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警方法,包括以下步骤:
步骤1:气象信息采集模块、桥隧路段道路信息采集模块进行气象信息采集和道路信息采集获得气象数据和桥隧路段道路数据;
步骤2:路况预警计算模块通过对所述气象数据和桥隧路段道路数据进行计算处理,得到桥隧路段路况预警参数,信息决策单元通过将所述桥隧路段路况预警参数与预先设定的对策信息进行比对判断,得到桥隧路段路况预警信息,信息发布单元对所述桥隧路段路况预警信息进行发布;
步骤3:桥隧路段道路信息采集模块和桥隧路段车辆信息采集模块进行桥隧路段道路信息采集和桥隧路段车辆信息采集获得桥隧路段道路数据和桥隧路段待测车辆行驶数据,风险计算模块通过所述一种面向桥隧路段行车风险的数据处理方法获得桥隧路段行车风险值;
步骤4:所述桥隧路段行车风险值超过预先设定的阈值时,信息决策单元与预先设定的对策信息进行比对判断,得到桥隧路段实时运行对策措施信息并通过信息发布单元进行发布。
上述技术方案中,所述步骤1中,所述桥隧路段道路数据包括道路平纵横设计参数,道路结构物信息(桥梁、隧道、桥隧过渡段),道路交通状态,道路事故历史数据。
上述技术方案中,所述步骤1中,所述气象数据包括能见度、路面湿滑系数。
上述技术方案中,步骤2中所述的桥隧路段路况预警信息包括桥隧路段位置,路段特征,危险类型;
上述技术方案中,步骤3中所述的桥隧路段待测车辆行驶数据包括桥隧路段运行速度、跟车行为、变道行为以及事件信息。
上述技术方案中,步骤3中所述的桥隧路段行车风险值包括运行速度风险值,驾驶员长时间驾驶风险值,跟车风险值,按照以下方式进行计算:
待测车辆运行速度风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:按下式计算桥隧路段转弯处的抗侧滑安全临界车速Vch
Figure BDA0002261575240000051
其中,为桥隧路段转弯处道路横向附着系数,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤2:按下式计算桥隧路段转弯处的抗倾覆安全临界车速Vqf
Figure BDA0002261575240000053
其中,b为桥隧路段待测车辆前后轮距,h为桥隧路段待测车辆重心距离路面的高度,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;(与上一个公式中的含义统一)
步骤3:比较桥隧路段限速V与桥隧路段抗侧滑安全临界速度Vch,桥隧路段抗倾覆安全临界速度Vqf,取三者的最小值表征桥隧路段运行位置的安全临界速度V,即V=min{V,Vch,Vqf};
步骤4:将待测车辆实时车速V与所述安全临界速度V作比较,获得桥隧路段车速差值,根据预设的桥隧路段运行速度风险表中的速度差值标准,确定桥隧路段运行速度风险值;
待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:进入定长路段时开始记录待测车辆行驶时间;
步骤2:驶出所述定长路段时停止记录所述待测车辆行驶时间,得到待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T;
步骤3:比较待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T与预设桥隧路段连续行驶时间风险表中的标准值,得到桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险值;
待测车辆跟车风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:根据实时采集的待测车辆的运行速度V和所述待测车辆前车的运行速度V,按下式计算同一车道上所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin
Figure BDA0002261575240000061
其中:V为后车运行速度,即待测车辆的实时车速;V为行驶在待测车辆同一车道且位于所述待测车辆前车位置的车辆的实时车速;μs为路面摩擦系数;i为道路纵坡;τs为视距条件良好情况下正常驾驶反应时间,取值范围为0.4~1.5s;τw为雾天驾驶反应延迟时间,取值范围为1~2s;L为最短安全停车距离,取值范围为3~5m;
步骤2:根据实际测得的所述待测车辆与前车的间距Ls,计算所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs,计算公式为hs=3.6Ls/V
步骤3:将所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs和所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin进行比较,获得车头时距差值,根据预设的桥隧路段跟车行驶风险表中的车头时距差值标准,得到待测车辆跟车行驶风险值。
本发明的优点和有益效果为:
本发明公开了一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统及方法,该系统包括了数据采集单元、数据处理单元、信息决策单元、信息发布单元、通讯模块;气象传感器、交通检测器和视频检测器通过通讯模块与路侧终端系统相连,数据采集单元、数据处理单元和信息发布单元集成内置于路侧终端系统。该方法的具体步骤为:气象传感器、交通检测器和视频检测器实时采集桥隧路段气象信息、交通流信息和事件,并通过通讯模块将数据传输至数据处理模块储存;路侧终端系统接入其它路网路政管理系统,获取道路线形、桥隧路段分布信息、历史事故等信息;路侧终端系统数据处理单元将车辆运行速度与安全临界速度对比,生成车速预警信息,并通过信息发布单元向驾驶员提示预警信息;路侧终端系统分析道路线形、结构物和路网信息,及时向驾驶员提示危险路段;路侧终端系统数据处理单元根据采集的实时车辆运行数据、危险品运输车辆,生成车辆、危险品车辆预警信息并通过信息发布单元向驾驶员提示预警信息;路侧终端系统数据处理单位根据采集的时间信息发布事件提醒信息。本发明可以有效加强对桥隧路段运行状态的监控与管理,提高桥隧路段运行安全和风险管理水平。
从预警功能上分析,从风险的演变进程分析,通过信息提醒控制风险;从事件影响过程分析,事件发生之后,要跟踪监测事件实时的发展动态,并预判事件未来的发展动向,并要结合事件的态势来把握、估计事件对交通的当前影响局势和将来影响趋势;通过系统可以及时向驾驶员发布预警信息,使驾驶员及时采取相应措施,保障桥隧路段行车安全。
从系统特点分析,面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统属于系统,一方面可以屏蔽高速公路管理人员所不关心的数据传输层和数据管理层等非交通运输专业的内容,另一方面可以明晰高速公路管理人员所关心的数据应用层的内容,以利于预警分析模型的开发与预控管理流程的制定。
从社会经济效益上分析,随着面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统在未来的推广使用,一方面可以给系统各组成设备的相关厂商带来广阔的市场空间,另一方面,面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统可以显著提升桥隧路段的运行安全。
附图说明
图1是实施例1中面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统功能模块结构简图。
图2是实施例1中面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统的工作逻辑框图。
图3是实施例2中灾害天气事件监测预警方法的工作逻辑框图。
图4是实施例3中超速事件监测预警方法的工作逻辑框图
对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
如图1所示为本发明的系统功能模块结构简图,一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统,包括数据采集单元、数据处理单元、信息决策单元、信息发布单元、通讯模块;气象传感器、交通检测器和视频检测器通过通讯模块与路侧终端系统相连,数据采集单元和信息发布单元集成内置于路侧终端系统。所述数据采集单元包括气象传感器、交通检测器和视频检测器。数据处理单元接收由数据采集单元得到的数据信号,并基于采集到的数据,经数据处理单元得到预警信息,再经由信息决策单元得到相应的对策和预警信息,并实时通过信息发布单元,将预警信息与对策提示驾驶员。
如图2所示,为本发明的工作逻辑框图,一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警方法包括信息采集、信息处理、决策分析和信息发布。
信息采集中道路参数包括道路平纵横设计参数,道路结构物信息(桥梁、隧道、桥隧过渡段),道路交通状态,道路事故历史数据;预警信息包括桥隧路段位置、路段特征,危险类型和历史事故状况;桥隧路段实时运行参数采集包括运行速度、跟车行为、变道行为以及事件信息。
信息处理和决策分析中风险计算模型主要为桥隧路段运行风险值包括桥隧路段运行速度风险值,桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险值和桥隧路段跟车行驶风险值等计算。
桥隧路段运行速度风险值是桥隧路段在弯道行驶时由于车速过快而发生侧滑或倾覆事故的可能性大小,其计算步骤如下:(1)按下式计算桥隧路段的抗侧滑安全临界车速Vch
Figure BDA0002261575240000081
其中,
Figure BDA0002261575240000082
为道路横向附着系数,R为曲线半径,ih为曲线超高;(2)按下式计算桥隧路段的抗倾覆安全临界车速Vqf其中,b为桥隧路段轮距,h为桥隧路段重心距路面高度,R为曲线半径,ih为曲线超高;(3)比较道路路段桥隧路段限速V与桥隧路段抗侧滑安全临界速度Vch,桥隧路段抗倾覆安全临界速度Vqf,取三者的最小值表征桥隧路段运行位置的安全临界速度,即V=min{V,Vch,Vqf};(4)将系统实时采集的桥隧路段实际运行速度V与桥隧路段安全临界速度V作比较,获得桥隧路段车速差值,根据预设的桥隧路段运行速度风险表中的速度差值标准,确定桥隧路段运行速度风险值。
桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险是桥隧路段长时间行驶造成驾驶员疲劳而导致操作失误的风险大小,其确定步骤如下:(1)当桥隧路段运行速度由0开始变化时,开始记录桥隧路段行驶时间;(2)当桥隧路段运行速度变为0时,停止记录桥隧路段行驶时间,并输出桥隧路段连续行驶时间T至系统的数据处理单元;(3)比较桥隧路段连续行驶时间T与预设桥隧路段连续行驶时间风险表中的标准值,得到桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险值。
桥隧路段跟车行驶风险是指车辆在桥隧路段跟车行驶时,由于运行速度较快或与前车距离过小而与前车发生追尾碰撞的风险,其确定步骤如下:(1)根据实测的某车辆运行速度和前车运行速度,按下式计算同一车道上某车辆与前车的临界安全车头时距hmin
Figure BDA0002261575240000091
其中:V为后车运行速度,即某车辆本身运行速度;V为前车运行速度;μs为路面摩擦系数;i为道路纵坡;τs为视距条件良好情况下正常驾驶反应时间,取值范围为0.4~1.5s;τw为雾天驾驶反应延迟时间;L为最短安全停车距离,一般取5m;(2)根据实际测得的某车辆与前车间距Ls,反算某车辆与前车间的实际车头时距hs,计算公式为hs=3.6Ls/V;(3)比较某车辆与前车实际车头时距hs与安全临界车头时距hmin,获得车头时距差值,根据预设的桥隧路段跟车行驶风险表中的车头时距差值,得到某车辆跟车行驶风险值。
实施例二
如图3所示,本发明提供了一种灾害天气事件监测预警方法,在实际应用中具体包括以下实施过程:
采用能见度仪、路面状态检测器采集雾天、雨天、雪天气象数据,包括能见度、路面湿滑系数,与表1事件分级标准对比,确定气象事件等级;
表1
Figure BDA0002261575240000092
根据雾天、雨天、雪天气象事件等级,对应雾天、雨天、雪天灾害天气行车控制对策库,确定需采取的对策;
表2雾天天气行车控制对策
事件等级 能见度(m) 车速限制 安全行车间距(m)
四级事件 >500 限速80km/h -
三级事件 200~500 限速60km/h >150
二级事件 50~200 限速40km/h >100
一级事件 ≤50 关闭桥隧路段或编队行驶 -
表3雨天天气行车控制对策
Figure BDA0002261575240000093
Figure BDA0002261575240000101
表4雪天天气行车控制对策
事件等级 能见度(m) 湿滑系数 车速限制
四级事件 >375 ≤0.25 限速60km/h
三级事件 250~375 0.25-0.4 限速40km/h
二级事件 150~250 0.4-0.8 限速20km/h
一级事件 ≤150 >0.8 关闭桥隧路段或编队行驶
根据事件等级,确定预警信息发布内容,对应的发布内容如表5。
表5灾害天气事件信息发布
Figure BDA0002261575240000102
实施例三
如图4所示,本发明提供了一种超速事件监测预警方法,在实际应用中具体包括以下实施过程:
按下式计算桥隧路段转弯处的车辆抗侧滑安全临界车速Vch
其中,
Figure BDA0002261575240000104
为桥隧路段转弯处道路横向附着系数,R为桥隧路段转弯处的曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的曲线超高;
按下式计算桥隧路段转弯处的抗倾覆安全临界车速Vqf
Figure BDA0002261575240000105
其中,b为桥隧路段待测车辆前后轮距,h为桥隧路段待测车辆重心距离路面的高度,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
比较桥隧路段限速V与桥隧路段抗侧滑安全临界速度Vch,桥隧路段抗倾覆安全临界速度Vqf,取三者的最小值表征桥隧路段运行位置的安全临界速度V,即V=min{V,Vch,Vqf};
通过车牌识别视频测速设备采集待测车辆实时车速V,并与所述安全临界速度V作比较,获得桥隧路段车速差值,根据预设的桥隧路段运行速度风险表中的速度差值标准,确定桥隧路段运行速度风险值;
根据运行速度风险值,确定预警信息发布内容,对应的发布内容如表6。
表6
Figure BDA0002261575240000111
在某高速公路设计速度80km/h,桥隧过渡段1220m,由于左线存在一定的纵坡(3.1%)且路面排水能力有限,使得桥隧过渡段隧道入口段路面抗滑能力进一步降低,自开通试运营后,交通事故频发,为改善桥隧过渡段运营安全状况,通过利用面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统,有效地降低事故率70%,进一步说明智能监测与预警系统的科学性,风险计算方法的有效性。
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种面向桥隧路段行车风险的数据处理系统,其特征在于,包括车辆信息采集模块,行车风险计算模块以及行车风险值输出模块;所述行车风险计算模块包括运行速度风险值计算模块,驾驶员长时间驾驶风险值计算模块,跟车风险值计算模块;
其中车辆信息采集模块采集的车辆信息包括:待测车辆前后轮距b、待测车辆重心距离路面的高度h、待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T、待测车辆的实时车速V以及待测车辆前车的实时车速V,待测车辆与待测车辆前车的间距Ls,所述车辆信息采集模块将采集到的所述车辆信息传输至所述行车风险计算模块,驾驶员长时间驾驶风险计算模块,跟车风险计算模块;
所述运行速度风险值计算模块,通过计算得到待测车辆运行速度风险值;
所述驾驶员长时间驾驶风险计算模块,通过计算得到待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值;
所述跟车风险计算模块,通过计算得到待测车辆跟车风险值;
所述行车风险值输出模块将所述待测车辆运行速度风险值、待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值和待测车辆跟车风险值输出。
2.一种如权利要求所述的1面向桥隧路段行车风险的数据处理系统的工作方法,其特征在于,
其中车辆信息采集模块采集的车辆信息包括:待测车辆前后轮距b、待测车辆重心距离路面的高度h、待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T、待测车辆的实时车速V以及待测车辆前车的实时车速V,待测车辆与待测车辆前车的间距Ls,所述车辆信息采集模块将采集到的所述车辆信息传输至所述行车风险计算模块,驾驶员长时间驾驶风险计算模块,跟车风险计算模块;
所述运行速度风险值计算模块,通过计算得到待测车辆运行速度风险值;
待测车辆运行速度风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:按下式计算桥隧路段转弯处的抗侧滑安全临界车速Vch
Figure FDA0002261575230000011
其中,
Figure FDA0002261575230000012
为桥隧路段转弯处道路横向附着系数,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤2:按下式计算桥隧路段转弯处的抗倾覆安全临界车速Vqf
其中,b为桥隧路段待测车辆前后轮距,h为桥隧路段待测车辆重心距离路面的高度,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤3:比较桥隧路段限速V与桥隧路段抗侧滑安全临界速度Vch,桥隧路段抗倾覆安全临界速度Vqf,取三者的最小值表征桥隧路段运行位置的安全临界速度V,即V=min{V,Vch,Vqf};
步骤4:将待测车辆实时车速V与所述安全临界速度V作比较,获得桥隧路段车速差值,根据预设的桥隧路段运行速度风险表中的速度差值标准,确定桥隧路段运行速度风险值;
所述驾驶员长时间驾驶风险计算模块,通过计算得到待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值;
待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:进入定长路段时开始记录待测车辆行驶时间;
步骤2:驶出所述定长路段时停止记录所述待测车辆行驶时间,得到待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T;
步骤3:比较待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T与预设桥隧路段连续行驶时间风险表中的标准值,得到桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险值;
所述跟车风险计算模块,通过计算得到待测车辆跟车风险值;
待测车辆跟车风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:根据实时采集的待测车辆的运行速度V和所述待测车辆前车的运行速度V,按下式计算同一车道上所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin
Figure FDA0002261575230000022
其中:V为后车运行速度,即待测车辆的实时车速;V为行驶在待测车辆同一车道且位于所述待测车辆前车位置的车辆的实时车速;μs为路面摩擦系数;i为道路纵坡;τs为视距条件良好情况下正常驾驶反应时间,取值范围为0.4~1.5s;τw为雾天驾驶反应延迟时间,取值范围为1~2s;L为最短安全停车距离,取值范围为3~5m;
步骤2:根据实际测得的所述待测车辆与前车的间距Ls,计算所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs,计算公式为hs=3.6Ls/V
步骤3:将所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs和所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin进行比较,获得车头时距差值,根据预设的桥隧路段跟车行驶风险表中的车头时距差值标准,得到待测车辆跟车行驶风险值;
所述行车风险值输出模块将所述待测车辆运行速度风险值、待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值和待测车辆跟车风险值输出。
3.一种面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统,其特征在于,包括数据采集单元、数据处理单元、信息决策单元和信息发布单元;
所述数据采集单元包括气象信息采集模块、桥隧路段道路信息采集模块和桥隧路段车辆信息采集模块;
所述数据处理单元包括路况预警计算模块和风险计算模块;
所述路况预警计算模块通过对所述气象信息采集模块和桥隧路段道路信息采集模块获得的气象数据和桥隧路段道路数据进行计算处理,得到桥隧路段路况预警参数;所述风险计算模块通过对所述桥隧路段道路信息采集模块和桥隧路段车辆信息采集模块获得的桥隧路段道路数据和桥隧路段待测车辆行驶数据进行计算处理,得到桥隧路段实时运行风险值;
所述信息决策单元通过将所述桥隧路段路况预警参数和桥隧路段实时运行风险值与预先设定的对策信息进行比对判断,得到桥隧路段路况预警信息和桥隧路段实时运行对策措施信息;
信息发布单元对所述桥隧路段路况预警信息和桥隧路段实时运行对策措施信息进行发布。
4.根据权利要求3所述的智能监测与预警系统,所述桥隧路段实时运行风险值包括运行速度风险值,驾驶员长时间驾驶风险值,跟车风险值。
5.一种如权利要求3所述的面向桥隧路段行车安全的智能监测与预警系统的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:气象信息采集模块、桥隧路段道路信息采集模块进行气象信息采集和道路信息采集获得气象数据和桥隧路段道路数据;
步骤2:路况预警计算模块通过对所述气象数据和桥隧路段道路数据进行计算处理,得到桥隧路段路况预警参数,信息决策单元通过将所述桥隧路段路况预警参数与预先设定的对策信息进行比对判断,得到桥隧路段路况预警信息,信息发布单元对所述桥隧路段路况预警信息进行发布;
步骤3:桥隧路段道路信息采集模块和桥隧路段车辆信息采集模块进行桥隧路段道路信息采集和桥隧路段车辆信息采集获得桥隧路段道路数据和桥隧路段待测车辆行驶数据,风险计算模块通过所述一种面向桥隧路段行车风险的数据处理方法获得桥隧路段行车风险值;
步骤4:所述桥隧路段行车风险值超过预先设定的阈值时,信息决策单元与预先设定的对策信息进行比对判断,得到桥隧路段实时运行对策措施信息并通过信息发布单元进行发布。
6.根据权利要求5所述的智能监测与预警系统的工作方法,所述步骤1中,所述桥隧路段道路数据包括道路平纵横设计参数,道路结构物信息(桥梁、隧道、桥隧过渡段),道路交通状态,道路事故历史数据。
7.根据权利要求5所述的智能监测与预警系统的工作方法,所述步骤1中,所述步骤1中,所述气象数据包括能见度、路面湿滑系数。
8.根据权利要求5所述的智能监测与预警系统的工作方法,所述步骤1中,步骤2中所述的桥隧路段路况预警信息包括桥隧路段位置,路段特征,危险类型。
9.根据权利要求5所述的智能监测与预警系统的工作方法,所述步骤1中,步骤3中所述的桥隧路段待测车辆行驶数据包括桥隧路段运行速度、跟车行为、变道行为以及事件信息。
10.根据权利要求5所述的智能监测与预警系统的工作方法,所述步骤1中,步骤3中所述的桥隧路段行车风险值包括运行速度风险值,驾驶员长时间驾驶风险值,跟车风险值,按照以下方式进行计算:
待测车辆运行速度风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:按下式计算桥隧路段转弯处的抗侧滑安全临界车速Vch
Figure FDA0002261575230000041
其中,
Figure FDA0002261575230000042
为桥隧路段转弯处道路横向附着系数,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤2:按下式计算桥隧路段转弯处的抗倾覆安全临界车速Vqf
其中,b为桥隧路段待测车辆前后轮距,h为桥隧路段待测车辆重心距离路面的高度,R为桥隧路段转弯处的平曲线半径,ih为桥隧路段转弯处的平曲线超高;
步骤3:比较桥隧路段限速V与桥隧路段抗侧滑安全临界速度Vch,桥隧路段抗倾覆安全临界速度Vqf,取三者的最小值表征桥隧路段运行位置的安全临界速度V,即V=min{V,Vch,Vqf};
步骤4:将待测车辆实时车速V与所述安全临界速度V作比较,获得桥隧路段车速差值,根据预设的桥隧路段运行速度风险表中的速度差值标准,确定桥隧路段运行速度风险值;
待测车辆驾驶员长时间驾驶风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:进入定长路段时开始记录待测车辆行驶时间;
步骤2:驶出所述定长路段时停止记录所述待测车辆行驶时间,得到待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T;
步骤3:比较待测车辆通过定长路段的连续行驶时间T与预设桥隧路段连续行驶时间风险表中的标准值,得到桥隧路段驾驶员长时间驾驶风险值;
待测车辆跟车风险值计算方法,包括以下步骤:
步骤1:根据实时采集的待测车辆的运行速度V和所述待测车辆前车的运行速度V,按下式计算同一车道上所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin
Figure FDA0002261575230000051
其中:V为后车运行速度,即待测车辆的实时车速;V为行驶在待测车辆同一车道且位于所述待测车辆前车位置的车辆的实时车速;μs为路面摩擦系数;i为道路纵坡;τs为视距条件良好情况下正常驾驶反应时间,取值范围为0.4~1.5s;τw为雾天驾驶反应延迟时间,取值范围为1~2s;L为最短安全停车距离,取值范围为3~5m;
步骤2:根据实际测得的所述待测车辆与前车的间距Ls,计算所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs,计算公式为hs=3.6Ls/V
步骤3:将所述待测车辆与前车之间的实际车头时距hs和所述待测车辆与前车的临界安全车头时距hmin进行比较,获得车头时距差值,根据预设的桥隧路段跟车行驶风险表中的车头时距差值标准,得到待测车辆跟车行驶风险值。
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