CN114613112A - 一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，由信息采集系统、信息处理系统、信息发布系统以及信息传输系统组成，信息处理系统通过信息传输系统分别连接信息采集系统和信息发布系统，信息处理系统中设有存储货车运行速度判别标准的对策库；信息采集系统实时采集车辆的运行状态信息，并发送给信息处理系统，信息处理系统根据接收到的运行状态信息、对策库及道路线形条件向信息发布系统发送需显示的预警信息，信息发布系统对接收到的预警信息进行发布显示；本发明实际可操作性高、预警信息全面、成本低；保证了车辆信息、预警信息等决策信息能及时、高效的传递，传输设备以稳定、高效、设置便利为主。

Description

一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统
技术领域
本发明属于高速公路货车智能预警系统领域，具体涉及一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统。
背景技术
长大纵坡曲线路段一般采取限速行为，为了能够保障货车顺利通过平曲线，货车需要限制最大行驶速度。车辆速度超过这个速度值，很可能就会冲出路外，发生事故；因此在高度公路上会设置LED警示牌，在距离危险路段一定距离时，提示驾驶人员前方危险注意降低车速，以保证高速行车的安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在高速公路上实际可操作性高、预警信息全面、成本低的长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统。
本发明的技术方案是：一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，由信息采集系统、信息处理系统、信息发布系统以及信息传输系统组成，信息处理系统通过信息传输系统分别连接信息采集系统和信息发布系统，信息处理系统中设有存储货车运行速度判别标准的对策库；信息采集系统实时采集车辆的运行状态信息，并发送给信息处理系统，信息处理系统根据接收到的运行状态信息、对策库及道路线形条件向信息发布系统发送需显示的预警信息，信息发布系统对接收到的预警信息进行发布显示；
信息采集系统采集车辆的车牌、车速、车长、刹车鼓温度等信息；
信息处理系统通过信息传输系统连接信息采集系统和信息发布系统；信息处理系统主要对信息采集设备传输来的数据进行计算；
信息发布系统可发布相应的预警信息，并且综合分析发布的时间，保证被预警的车辆及时获取信息；
信息传输系统将车辆信息、预警信息等决策信息传递。
具体地，所述信息采集系统包括检测线圈、高清摄像机、车牌识别设备、车速检测设备、刹车鼓温度检测设备等组成，还包括交换机等信息交换设备；车牌识别仪、车辆检测线圈、红外热像仪和高清摄像机均通过信息传输系统与控制主机连接，其中，车牌识别仪用于检测车牌信息，车辆检测线圈预埋在公路上，用于检测车长、车速信息，高清摄像机采集车辆照片及车速识别、红外热像仪用于获取车辆的刹车鼓温度。
更具体地，所述货车的刹车鼓温度警告包括不同车型及不同载重条件下的刹车鼓警告温度和刹车鼓失灵温度，设置刹车鼓温度200度为警告温度，当刹车鼓温度达到260度时，将出现刹车鼓失灵的危险，即可通过信息发布系统发布预警信息。
具体地，所述信息处理系统包含预警系统的核心算法，是信息采集系统和信息发布系统之间的连接枢纽。
具体地，所述信息发布系统在LED可变信息板上发布相应的预警信息，信息的停留时间及发布时间综合考虑信息采集和信息发布设备之间的距离，对于驶入长大纵坡路段的车辆，不仅对其断面车速进行量测，同时对其区间车速进行预警，保证被预警的车辆能看到针对该车辆的信息并且有足够的时间获取信息；根据设备采集到的货车区间行驶车速，按照信息发布的等级划分，选择相应的发布内容在长大纵坡小半径平曲线、连续弯路段进行发布；根据货车区间行驶车速，信息发布等级划分几个等级，进行相关预警；未达到信息发布等级的按照按常规信息进行发布；同时，在长大纵坡的入口设置广播喇叭，提示驾驶员长下坡段的路况信息。
更具体地，所述区间车速的计算方式为：根据其经过相邻断面的时间差及路段长度计算其区间车速，计算公式为
Figure BDA0002825883090000021
其中，l为两断面之间的间距，分别为13410m、1750m、10550m，时间单位为s。
更具体地，所述货车在通过长大纵坡弯坡路段的平曲线时行驶速度需在预警车速(最大行驶速度)以下，预警车速的计算公式为
Figure BDA0002825883090000022
式中，
Figure BDA0002825883090000023
为路面横向附着系数，ih为超高横坡度，g为重力加速度，R为曲线半径；
具体地，所述信息传输系统可以采用光纤传输，也可以采用无线网络传输。
具体地，所述信息传输系统包括依次连接的第一交换机、第一光端机、光纤、第二光端机和第二交换机，所述的第一交换机分别连接信息采集系统和信息发布系统，所述的第二交换机与控制主机连接。
与现有技术比较，本发明的有益效果是：本发明保证了车辆信息、预警信息等决策信息能及时、高效的传递，传输设备以稳定、高效、设置便利为主；对于驶入长大纵坡路段的车辆，不仅对其断面车速进行量测，同时对其区间车速进行预警；提前提醒货车在长大纵坡路段陡坡行驶时，车速不能过快，以免引发侧翻、侧滑等事故，车速也不能过慢，否则会迫使小客车司机超车，增加发生事故的概率；并且可采集刹车鼓温度，当刹车鼓温度达到260度时，将出现刹车鼓失灵的危险；车牌信息采集方法，区间车速安全阈值和货车刹车鼓温度安全阈值，并针对不同的阈值范围，提出了相应的预警信息，并通过相应的信息发布方案及时反馈给长大纵坡路段驾驶员。
附图说明
图1是预警系统功能结构图；
图2是智能预警系统的结构示意图；
图3是智能预警系统工作流程图；
图4是预警信息发布流程图。
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的部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，由信息采集系统、信息处理系统、信息发布系统以及信息传输系统组成，信息处理系统通过信息传输系统分别连接信息采集系统和信息发布系统，信息处理系统中设有存储货车运行速度判别标准的对策库；信息采集系统实时采集车辆的运行状态信息，并发送给信息处理系统，信息处理系统根据接收到的运行状态信息、对策库及道路线形条件向信息发布系统发送需显示的预警信息，信息发布系统对接收到的预警信息进行发布显示；
如图1所示，本系统的功能主要有：根据外场设备采集的信息(包括道路线形指标、道路危险路段识别、车辆行驶参数采集)进行危险状态识别，包括刹车鼓自动衰减、货车区间运行速度，进而进行预警信息提示，包括危险车辆信息提示和一般车辆信息提示。
信息采集系统设备包括检测线圈、高清摄像机、车牌识别设备、车速检测设备、刹车鼓温度检测设备等组成，还包括交换机等信息交换设备。主要需要采集车辆的车牌、车速、车长、刹车鼓温度等信息。车牌识别仪、车辆检测线圈、红外热像仪和高清摄像机均通过信息传输模块与控制主机连接，其中，车牌识别仪用于检测车牌信息，车辆检测线圈预埋在公路上，用于检测车长、车速信息，高清摄像机采集车辆照片及车速识别、红外热像仪用于获取车辆的刹车鼓温度。
信息处理系统通过信息传输系统连接信息采集系统和信息发布系统。信息处理系统主要对信息采集设备传输来的数据进行计算，包含着预警系统的核心算法，是信息采集系统和信息发布系统之间的连接枢纽。
信息发布系统在LED可变信息板上发布相应的预警信息，信息的停留时间及发布时间综合考虑信息采集和信息发布设备之间的距离，对于驶入长大纵坡路段的车辆，不仅对其断面车速进行量测，同时对其区间车速进行预警，保证被预警的车辆能看到针对该车辆的信息并且有足够的时间获取信息；根据设备采集到的货车区间行驶车速，按照信息发布的等级划分，选择相应的发布内容在长大纵坡小半径平曲线、连续弯路段进行发布；根据货车区间行驶车速，信息发布等级划分几个等级，进行相关预警；未达到信息发布等级的按照按常规信息进行发布；同时，在长大纵坡的入口设置广播喇叭，提示驾驶员长下坡段的路况信息。
信息传输系统保证了车辆信息、预警信息等决策信息能及时、高效的传递，传输设备以稳定、高效、设置便利为主，可以采用光纤传输，也可以采用无线网络传输。信息传输系统包括依次连接的第一交换机、第一光端机、光纤、第二光端机和第二交换机，所述的第一交换机分别连接信息采集系统和信息发布系统，所述的第二交换机与控制主机连接。
为了能够满足系统的功能要求，针对系统中涉及的各类设备，有以下性能要求：
表1设备性能要求
Figure BDA0002825883090000051
针对车牌提取，采取的方法如下：
1、车牌颜色编号
道路行驶车辆车牌的底色有蓝色、黄色、白色、黑色、绿色；各颜色代表含义如下：
蓝色—小型载人汽车及小吨位货车；
黄色—中型载人客车、大型载人客车、大吨位货车、农用车及摩托车；
黑色—港澳进入内地车辆及外交用车(如驻华使领馆等)；合资及三资企业用车(不再发放)；
白色—特殊车辆：如军队、公安、法院、检察院、司法等；
绿色—在一定区域使用的内部用车(如机场、军队院校等)，或小型农用机械等。
2、车牌识别
对于驶入左坝隧道与高峰隧道的车辆，需要检测车辆是否是危险品运输车。根据《道路运输危险货物车辆标志》GB13392-2005的规定，在危险品运输车的驾驶室顶部外表面前端中间位置，设置中间印有“危险品”的三角形顶灯，并同时在车辆尾部的右方设置中间印有“危险品”字样的矩形标牌。
同时，在路上调研发现，很多车辆在安装危险品运输车的车牌时安装位置极不规范，装在车辆的中部与右侧的都有，且上面的字迹有写“危险”的，有写“危险品”的，针对以上情况，车辆危险品运输车辆的识别字体有两个，“危险”或者“危险品”都识别为危险品运输车。
因此，视频检测系统在进行图像识别时，在隧道进出口处，需要进行危险品运输车的车牌识别，如若是危险品运输车，则标识其是危险品运输车，并读取其车牌照，如果不是危险品运输车，则只读取黄底颜色大货车的车牌号。对于其它断面，仅需读取黄色大货车的车牌号。
区间车速检测算法
对于驶入长大纵坡路段的车辆，不仅对其断面车速进行量测，同时对其区间车速进行预警。对于同一辆货车，根据其经过相邻断面的时间差及路段长度计算其区间车速，计算公式为
Figure BDA0002825883090000061
其中，l为两断面之间的间距，分别为13410m、1750m、10550m，时间单位为s。
货车在长大纵坡路段陡坡行驶时，车速不能过快，以免引发侧翻、侧滑等事故，车速也不能过慢，否则会迫使小客车司机超车，增加发生事故的概率。
表2纵坡路段车速预警阈值
Figure BDA0002825883090000062
货车临界刹车鼓温度取值
根据刹车鼓温度，将货车的刹车鼓温度分为三个等级，具体如下表。
表3刹车鼓温度阈值标准
等级 刹车鼓温度 等级代号
1 T≥260 R1
2 T≥200 R2
3 T﹤200 R3
长大纵坡路段货车运行安全智能预警系统针对货车刹车鼓温度、曲线路段车速标准，发布不同的提示信息。
货车刹车鼓温度警告控制标准包括不同车型及不同载重条件下的刹车鼓警告温度和刹车鼓失灵温度，设置刹车鼓温度200度为警告温度，当刹车鼓温度达到260度时，将出现刹车鼓失灵的危险。
本系统提供的长大纵坡货车制动达到警告温度路段预警信息如表4所示：
根据车辆制动鼓升温的程度与安全性的关系，将信息发布等级分为4个等级，在长大纵坡货车制动达到警告温度路段进行预警。未达到信息发布等级的按照按常规信息进行发布。
表4货车刹车发布信息
Figure BDA0002825883090000071
由于货车在平曲线上行驶时，横向滑移发生在横向倾覆之前，货车在通过长大纵坡弯坡路段的平曲线时行驶速度需在预警车速(最大行驶速度)以下，预警车速Vmax的计算公式为
Figure BDA0002825883090000081
式中，
Figure BDA0002825883090000082
为路面横向附着系数，ih为超高横坡度，g为重力加速度，R为曲线半径。
本系统提供的长大纵坡小半径平曲线、连续弯路段预警信息如表5所示：
根据设备采集到的货车区间行驶车速，按照信息发布的等级划分，选择相应的发布内容在长大纵坡小半径平曲线、连续弯路段进行发布。根据货车区间行驶车速，信息发布等级划分为三个等级，进行相关预警；未达到信息发布等级的按照按常规信息进行发布。
表5速度预警发布信息
Figure BDA0002825883090000083
智能预警系统与常规的限速设施不同，其针对性强，即可发布单车的预警信息，也可发布常规的路段信息和限速信息，如图3-4所示，预警系统总体工作流程如下：
(1)高速公路长大纵坡路段信息采集。包括车辆运行状态数据的采集、隧道内事件采集和被动防护设施状态数据的采集。车辆运行状态数据的采集包括车牌、车长、车速、检测时间等信息。
(2)信息传输。对采集到的信息通过交换机处理后，通过光纤等传输设备传至信息处理系统。
(3)道路、车辆运行状态识别：若运行状态正常，则按照正常高速公路运营措施进行管理；若运行状态识别为不正常，则进行下一步状况级别的判断。
(4)运行状况级别判断：对传输过来的信息进行读取，并与信息控制系统的对策库中相应车辆状况、刹车鼓温度分级、车辆运行车速状况等的阈值进行对比，判别其是否需要进行预警。
(5)预警提示决策：根据运行状况级别及系统提供的预警判断标准，确定是否需要进行预警提示。
根据红外热像仪检测到的刹车鼓温度判断当前车辆温度是否达到预警温度，若是，则根据对策库向LED可变信息板发送单车预警信息以及相应的预警信息等级，若否，则向LED可变信息板发送常规信息；
结合道路线形条件，判断当前车辆的运行车速是否超过了该断面的车速阈值，若是，则根据对策库向LED可变信息板发送单车预警信息以及相应的预警信息等级，若否，则向LED可变信息板发送常规信息；
(6)智能预警提示：若需要进行预警，则进行：货车刹车鼓制动性能安全预警提示、长下坡危险路段行车安全预警提示。
(7)采取行车安全运营管理对策：对于虽未达到预警标准但是存在潜在行驶风险的车辆，从对策库中选择合适的对策进出行车安全运营管理。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (9)

1.一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：由信息采集系统、信息处理系统、信息发布系统以及信息传输系统组成，信息处理系统通过信息传输系统分别连接信息采集系统和信息发布系统，信息处理系统中设有存储货车运行速度判别标准的对策库；信息采集系统实时采集车辆的运行状态信息，并发送给信息处理系统，信息处理系统根据接收到的运行状态信息、对策库及道路线形条件向信息发布系统发送需显示的预警信息，信息发布系统对接收到的预警信息进行发布显示；
信息采集系统采集车辆的车牌、车速、车长、刹车鼓温度等信息；
信息处理系统通过信息传输系统连接信息采集系统和信息发布系统；信息处理系统主要对信息采集设备传输来的数据进行计算；
信息发布系统可发布相应的预警信息，并且综合分析发布的时间，保证被预警的车辆及时获取信息；
信息传输系统将车辆信息、预警信息等决策信息传递。
2.根据权利要求1所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述信息采集系统包括检测线圈、高清摄像机、车牌识别设备、车速检测设备、刹车鼓温度检测设备等组成，还包括交换机等信息交换设备；车牌识别仪、车辆检测线圈、红外热像仪和高清摄像机均通过信息传输系统与控制主机连接，其中，车牌识别仪用于检测车牌信息，车辆检测线圈预埋在公路上，用于检测车长、车速信息，高清摄像机采集车辆照片及车速识别、红外热像仪用于获取车辆的刹车鼓温度。
3.根据权利要求2所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述货车的刹车鼓温度警告包括不同车型及不同载重条件下的刹车鼓警告温度和刹车鼓失灵温度，设置刹车鼓温度200度为警告温度，当刹车鼓温度达到260度时，将出现刹车鼓失灵的危险，即可通过信息发布系统发布预警信息。
4.根据权利要求1所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述信息处理系统包含预警系统的核心算法，是信息采集系统和信息发布系统之间的连接枢纽。
5.根据权利要求1所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述信息发布系统在LED可变信息板上发布相应的预警信息，信息的停留时间及发布时间综合考虑信息采集和信息发布设备之间的距离，对于驶入长大纵坡路段的车辆，不仅对其断面车速进行量测，同时对其区间车速进行预警，保证被预警的车辆能看到针对该车辆的信息并且有足够的时间获取信息；根据设备采集到的货车区间行驶车速，按照信息发布的等级划分，选择相应的发布内容在长大纵坡小半径平曲线、连续弯路段进行发布；根据货车区间行驶车速，信息发布等级划分几个等级，进行相关预警；未达到信息发布等级的按照按常规信息进行发布；同时，在长大纵坡的入口设置广播喇叭，提示驾驶员长下坡段的路况信息。
6.根据权利要求5所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述区间车速的计算方式为：根据其经过相邻断面的时间差及路段长度计算其区间车速，计算公式为
Figure FDA0002825883080000021
其中，l为两断面之间的间距，分别为13410m、1750m、10550m，时间单位为s。
7.根据权利要求5所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述货车在通过长大纵坡弯坡路段的平曲线时行驶速度需在预警车速(最大行驶速度)以下，预警车速的计算公式为
Figure FDA0002825883080000022
式中，
Figure FDA0002825883080000023
为路面横向附着系数，ih为超高横坡度，g为重力加速度，R为曲线半径。
8.根据权利要求1所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述信息传输系统可以采用光纤传输，也可以采用无线网络传输。
9.根据权利要求1所述的一种长大纵坡路段行车安全智能预警与管理系统，其特征在于：所述信息传输系统包括依次连接的第一交换机、第一光端机、光纤、第二光端机和第二交换机，所述的第一交换机分别连接信息采集系统和信息发布系统，所述的第二交换机与控制主机连接。
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