CN113970315A - 基于导航gps数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法 - Google Patents

基于导航gps数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法 Download PDF

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CN113970315A CN202111270198.1A CN202111270198A CN113970315A CN 113970315 A CN113970315 A CN 113970315A CN 202111270198 A CN202111270198 A CN 202111270198A CN 113970315 A CN113970315 A CN 113970315A
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张晓瑞
王琰
冯永琴
李文昭
刘乐
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Abstract

一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其包括如下具体步骤：步骤一：确定高速公路中桥梁位置坐标和桥头前的检测区域，并采集标定的检测区域内的车辆GPS数据；步骤二：确定检测区域内的分析样本，得到每辆车在检测区域内的速度曲线与加速度曲线；步骤三：通过对曲线的分析提取减速车辆比例I1、车速减小幅度I2与最大减速度I3三个关键参数，判定桥头路面沉降位置，分别确定I1、I2、I3三个参数的权重值以得出桥头路面沉降的严重程度；步骤四：确定桥头路面沉降的严重程度与桥头路面沉降位置，发出不同的提醒或预警；由此，本发明能解决现有技术中存在的桥头路面沉降现象常见、检测效率低、检测成本高等问题。

Description

基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法
技术领域
本发明涉及交通安全的技术领域，尤其涉及一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法。
背景技术
桥头路面沉降是由于公路桥头及伸缩缝处的沉降差异使路面纵坡产生台阶，导致通过车辆产生跳跃的现象。桥头路面沉降主要是由于刚性桥面结构与柔性护栏连接处产生不均匀沉降形成错台所致车辆驶过时会对车辆和路面产生冲击，错台越高冲击越大，增加车辆机械和轮胎磨损。此外若前车在桥头沉降处紧急制动，后车由于无法看见桥头路况容易发生追尾事故，这在高速公路上尤为严重。
目前对于桥头路面沉降的研究主要集中在修复与新型结构方面，对于桥头路面沉降的检测大多依赖于人工检测或专业检测设备，效率低成本高。因此如何实现精确、快速且经济的桥头路面沉降检测，并对途径车辆进行预警是相关领域人员急需解决的问题。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其能解决现有技术中存在的桥头路面沉降现象检测效率低、检测成本高等问题，通过对现有导航GPS数据进行实时汇总和关键参数的提取分析，有效确定是否存在桥头路面沉降情况，进而通过导航设备对途径车辆进行提示或预警。
为实现上述目的，本发明公开了一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于包括如下具体步骤：
步骤一：确定高速公路中桥梁位置坐标和桥头前的检测区域，并采集标定的检测区域内的车辆GPS数据；
步骤二：确定检测区域内的分析样本，将分析样本的后台最新上传的数据并保持实时更新，对检测区域内分析样本的车辆速度进行采集，得到每辆车在检测区域内的速度曲线与加速度曲线；
步骤三：通过对曲线的分析提取减速车辆比例I1、车速减小幅度I2与最大减速度I3三个关键参数，判定桥头路面沉降位置，分别确定I1、I2、I3三个参数的权重值以得出桥头路面沉降的严重程度；
步骤四：确定桥头路面沉降的严重程度与桥头路面沉降位置，通过导航设备或车载系统对途径该路段的驾驶员发出不同的提醒或预警，以避免出现桥头跳车或发生追尾事故，并将结果反馈到相关道路管理部门，及时对道路进行养护修复。
其中：步骤一中通过现有电子地图数据确定道路中桥梁位置坐标，沿道路前进方向将桥头前200米与后100米道路标定为检测区域。
其中：检测区域为直线路段，尽量排除其他可能对车速产生影响的因素。
其中：步骤二中取500组所提取的GPS数据作为分析样本，该500组数据取用后台最新上传的数据并保持实时更新。
其中：步骤三中
Figure BDA0003327786960000031
n为减速车辆数，并且只有当车速减小幅度I2≥10％时认为车辆减速，车速减小幅度
Figure BDA0003327786960000032
最大减速度I3为加速度曲线负值区域的最大绝对值。
其中：I1、I2、I3的取值见表1，
表1参数范围与对应取值
Figure BDA0003327786960000033
最小速度坐标D为减速车辆速度曲线最低点所对应的坐标，该减速车辆为I2中所述减速幅度超过10％的车辆，当有超过30％的减速车辆速度最低点都集中在坐标D的附近区间且包括D时，则认为该点为桥头路面沉降位置。
其中：分别确定I1、I2、I3三个参数的权重值P1、P2、P3，取P1＝0.3、P2＝0.3、P3＝0.4得出桥头路面沉降的严重程度P＝I1*P1+I2*P2+I3*P3。
其中：通过表2确定桥头路面沉降的严重程度。
表2桥头路面沉降的严重程度
Figure BDA0003327786960000041
通过导航设备或车载系统对途径该路段的驾驶员发出不同的提醒或预警，以避免出现桥头跳车或发生交通事故，并将结果反馈到相关道路管理部门，及时对道路进行养护修复。
通过上述内容可知，本发明的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法具有如下效果：
1、通过对现有导航GPS数据的分析，并配合电子地图中的桥梁位置参数，可以对桥头路面沉降严重程度进行实时反映，并对驾驶员进行提醒与预警。
2、在不增加其他设备的情况下，利用现有设备与数据进行分析，可对桥头路面沉降情况进行实时反馈，并且可对路网进行全面检测。该检测结果可对驾驶员进行提醒避免桥头跳车与追尾事故发生，稍加改进可对路网其他类型的异常点进行检测，检测结果对于提升道路安全情况，管理部门进行监测与维护有很大意义。与现有技术相比本发明更具经济性、时效性与可实施性。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1显示了本发明的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面将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。
参见图1，本发明的一个实施例公开了一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其可包括如下具体步骤：
步骤一：确定高速公路中桥梁位置坐标和桥头前的检测区域，并采集标定的检测区域内的车辆GPS数据。
具体而言，通过现有电子地图数据确定道路中桥梁位置坐标，沿道路前进方向将桥头前200米与后100米道路标定为检测区域，此外应保证检测区域为直线路段，尽量排除其他可能对车速产生影响的因素。对导航设备的后台GPS数据进行实时汇总，提取所标定的检测区域车辆GPS数据。
步骤二：确定检测区域内的分析样本，将分析样本的后台最新上传的数据并保持实时更新。对检测区域内分析样本的车辆速度进行采集，得到每辆车在检测区域内的速度曲线与加速度曲线。
具体而言，取500组所提取的GPS数据作为分析样本，为了保证所分析的结果能实时反映道路情况，该500组数据取用后台最新上传的数据并保持实时更新。对检测区域的车辆速度进行分析，确定每辆车在检测区域的速度曲线与加速度曲线。
步骤三：通过对曲线的分析提取减速车辆比例(I1)、车速减小幅度(I2)与最大减速度(I3)三个关键参数，其中
Figure BDA0003327786960000061
(n为减速车辆数，并且只有当车速减小幅度I2≥10％时认为车辆减速)，车速减小幅度
Figure BDA0003327786960000062
最大减速度I3为加速度曲线负值区域的最大绝对值，I1、I2、I3的取值见表1。最小速度坐标D为减速车辆速度曲线最低点所对应的坐标，该减速车辆为I2中所述减速幅度超过10％的车辆，当有超过30％的减速车辆速度最低点都集中在坐标D的附近区间且包括D时，则认为D点为桥头路面沉降位置。分别确定I1、I2、I3三个参数的权重值P1、P2、P3，取P1＝0.3、P2＝0.3、P3＝0.4得出桥头路面沉降的严重程度P＝I1*P1+I2*P2+I3*P3。
表1参数范围与对应取值
Figure BDA0003327786960000063
步骤四：根据表2确定桥头路面沉降的严重程度，通过导航设备或车载系统对途径该路段的驾驶员发出不同的提醒或预警，以避免出现桥头跳车或发生追尾事故，并将结果反馈到相关道路管理部门，及时对道路进行养护修复。
表2桥头路面沉降的严重程度
Figure BDA0003327786960000071
由此，本发明在不增加其他设备的情况下，利用现有设备与数据进行分析，可对桥头路面沉降情况进行实时反馈，并且可对路网进行全面检测。该检测结果可对驾驶员进行提醒避免桥头跳车与追尾事故发生，稍加改进可对路网其他类型的异常点进行检测，检测结果对于提升道路安全情况，管理部门进行监测与维护有很大意义。与现有技术相比本发明更具经济性、时效性与可实施性。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (8)

1.一种基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于包括如下具体步骤：
步骤一：确定高速公路中桥梁位置坐标和桥头前的检测区域，并采集标定的检测区域内的车辆GPS数据；
步骤二：确定检测区域内的分析样本，将分析样本的后台最新上传的数据并保持实时更新，对检测区域内分析样本的车辆速度进行采集，得到每辆车在检测区域内的速度曲线与加速度曲线；
步骤三：通过对曲线的分析提取减速车辆比例I1、车速减小幅度I2与最大减速度I3三个关键参数，判定桥头路面沉降位置，分别确定I1、I2、I3三个参数的权重值以得出桥头路面沉降的严重程度；
步骤四：确定桥头路面沉降的严重程度与桥头路面沉降位置，通过导航设备或车载系统对途径该路段的驾驶员发出不同的提醒或预警，以避免出现桥头跳车或发生追尾事故，并将结果反馈到相关道路管理部门，及时对道路进行养护修复。
2.如权利要求1所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：步骤一中通过现有电子地图数据确定道路中桥梁位置坐标，沿道路前进方向将桥头前200米与后100米道路标定为检测区域。
3.如权利要求2所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：检测区域为直线路段，尽量排除其他可能对车速产生影响的因素。
4.如权利要求1所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：步骤二中取500组所提取的GPS数据作为分析样本，该500组数据取用后台最新上传的数据并保持实时更新。
5.如权利要求1所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：步骤三中
Figure FDA0003327786950000021
n为减速车辆数，并且只有当车速减小幅度I2≥10％时认为车辆减速，车速减小幅度
Figure FDA0003327786950000022
最大减速度I3为加速度曲线负值区域的最大绝对值。
6.如权利要求5所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：I1、I2、I3的取值见表1，
表1 参数范围与对应取值
Figure FDA0003327786950000023
最小速度坐标D为减速车辆速度曲线最低点所对应的坐标，该减速车辆为I2中所述减速幅度超过10％的车辆，当坐标D有超过30％都集中于某一区间，则认为该点为桥头路面沉降位置。
7.如权利要求5所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：分别确定I1、I2、I3三个参数的权重值重值P1、P2、P3，取P1＝0.3、P2＝0.3、P3＝0.4得出桥头路面沉降的严重程度P＝I1*P1+I2*P2+I3*P3。
8.如权利要求1所述的基于导航GPS数据的高速公路桥头路面沉降识别与预警方法，其特征在于：通过表2确定桥头路面沉降的严重程度与桥头路面沉降位置，
表2 桥头路面沉降的严重程度
Figure FDA0003327786950000031
通过导航设备或车载系统对途径该路段的驾驶员发出不同的提醒或预警，以避免出现桥头跳车或发生追尾事故，并将结果反馈到相关道路管理部门，及时对道路进行养护修复。
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