CN115497308B - 基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统及方法,包括智能感知模块、水幕警示模块以及控制模块;所述水幕警示模块包括水幕装置和警示装置;当隧道内发生事故时,控制模块对警示装置发出指令,警示装置开始工作;智能感知模块检测即将驶入隧道口车辆的速度,同时将信息传送至控制模块,控制模块对信息进行处理计算,对水幕装置发出指令,水幕装置开始工作,当智能感知模块监测到隧道口停止车辆过多后,水幕装置停止工作。本发明不仅能够及时提醒驾驶员,降低隧道内二次事故发生几率,保障道路安全,还能够精确控制水幕装置开启的时间,能够节约资源,节约运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及公路隧道智能控制领域,尤其涉及一种基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统及方法。
背景技术
公路隧道具有半封闭性结构特征,一旦隧道内发生交通事故,其造成的影响远比隧道外要严重的多,这是由于车辆进入隧道后隧道内的环境与隧道外的环境具有较大差别,尤其是在隧道入口段或者过渡段发生事故后,更加容易引起二次事故,因为从隧道外进入到隧道内会产生“黑洞效应”,从而引发严重的二次事故。
现有技术中,对于交通事故发生后,普遍采用情报板以及锥桶等方式进行警示,情报板通过对交通事故进行提示,但是容易受到驾驶员的忽视,而锥桶,一般放置于距离事故现场较近的位置,而当隧道内发生事故后且由于隧道的“黑洞效应”的影响,驾驶员来不及反应,从而导致二次事故;虽然随着技术的发展,逐渐出现了柔性阻拦系统,但是,现有的柔性阻拦系统这存在资源浪费的现象。
因此,为了解决上述技术问题,亟需提出一种新的技术方案。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统及方法,不仅能够降低隧道内二次事故的发生几率,保障道路安全,还避免资源浪费、节约运营成本。
本发明一方面提供了一种基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,包括智能感知模块、水幕警示模块以及控制模块;
所述智能感知模块用于获取隧道入口交通状态信息并输出至控制模块;所述控制模块根据智能感知模块输出的交通状态信息控制水幕警示模块动作;
所述智能感知模块包括车速传感设备、用于获取道路车辆排队状态的摄像头以及信息传输模块;
所述车速传器设备和摄像头的输出端与信息传输模块的输入端连接,所述信息传输模块与控制模块通信连接;
所述水幕警示模块包括水幕装置和警示装置;
所述水幕装置和警示装置的控制输入端均与控制模块的控制输出端连接,所述控制模块获取到隧道内发生事故后控制警示装置先于水幕装置工作对待进入隧道的车辆进行警示提醒。
进一步,所述水幕装置包括:水幕发生装置、水泵、水箱、投影仪;
所述水泵的控制输入端连接控制模块的输出端,由控制模块控制;
所述水泵的进水端连接水箱,出水端连接水幕发生装置;
所述投影仪的控制输入端与控制模块的输出端连接,用于将警示信息投影至水幕上。
进一步,所述水幕发生装置包括第一水幕阵列、第二水幕阵列、射灯、射灯座;
所述第一水幕阵列包括安装座和变压喷头,所述安装座至少为两个,同一个水幕安装座的变压喷头等间距布置,相邻两个安装座的变压喷头间隔设置;
所述射灯座位于第一水幕阵列和第二水幕阵列之间,所述射灯为多个且在射灯座上等间距布置;
所述第二水幕阵列包括一个安装座,所述安装座上等间距布置有多个变压喷头,所述水泵、水箱向第一水幕阵列和第二水幕阵列供水,所述射灯的控制输入端连接控制模块的控制输出端,由控制模块控制。
进一步,所述警示装置包括声光报警器和警示灯光带;所述声光报警器、警示灯光带的控制输入端与控制模块控制输出端连接;当隧道内发生事故时,控制模块对警示装置发出指令,声光报警器开始报警,警示灯光带亮起,对即将驶入隧道的车辆进行警示。
进一步,所述信息传输模块包括用于实现无线通信的基站和无线通信模块;
所述智能感知模块与无线通信模块通信连接,所述无线通信模块与基站通信连接,所述基站与控制模块通信连接;智能感知模块将采集到的交通状态信号通过无线传输模块和基站传送至控制模块。
进一步,所述智能感知模块还包括闪光灯,其控制输入端连接控制模块的控制输出端,用于配合摄像头工作。
本发明还提供了一种基于上面所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统的控制方法,包括步骤:
S1.当隧道内发生事故时,警示装置开始工作,同时车速传感设备获取即将驶入隧道口车辆的行驶速度;
S2.计算车辆驾驶员从看到警示到车辆停止的位移S1,计算方法如下:
其中,t1为驾驶员看到警示的反应时间;t2为驾驶员右脚移动至制动踏板需要的时间;t3为驾驶员右脚接触制动踏板,到踏板下压制动器摩擦力开始增加为止的时间;t4为制动器的摩擦力持续增加直至达到路面制动力极值为止的时间;V为获取的车辆的行驶速度;为路面附着系数;g为重力加速度。
S3.计算车速传感设备监测到车辆速度到驾驶员看到水幕需要的时间T,计算方法如下:
其中,S2为车速传感设备监测到车辆速度到驾驶员看到水幕期间车辆移动的位移,S2=S-S1,S为车速传感设备与隧道口之间的距离;
S4.当车速传感设备监测到车辆速度的T时间后,水幕装置开始工作;
S5.当隧道口停止的车辆达到n辆后,水幕装置停止工作,n为设定的车辆阈值。
本发明有以下有益效果:
1.发明使用警示装置和水幕装置对即将驶入隧道的车辆进行警示,让驾驶员及时了解到道路信息,并进行减速,能够降低隧道内二次事故发生几率,保障道路安全;
2.本发明通过计算车辆制动需要的位移,进而计算出速度传感设备监测到车辆速度到驾驶员能够看见隧道口警示信息之间的时间,能够精确控制水幕装置开启的时间,能够节约资源,节约运营成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1为基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统结构示意图;
图2为水幕警示模块结构示意图;
图3为隧道分段示意图;
图4为水幕发生装置结构示意图;
其中,1-车速传感设备,2-摄像头,3-闪光灯,4-水幕发生装置,5-基站,6-水箱,7-水泵,8-投影仪,9-声光报警器,10-警示灯光带,41、42-安装座43-变压喷头,44-射灯座,45-射灯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行清楚、完整的描述。
本发明一方面提供了一种基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,包括智能感知模块、水幕警示模块以及控制模块;
所述智能感知模块用于获取隧道入口交通状态信息并输出至控制模块;所述控制模块根据智能感知模块输出的交通状态信息控制水幕警示模块动作;
如图1,所述智能感知模块包括车速传感设备1、用于获取道路车辆排队状态的摄像头2以及信息传输模块;
所述车速传感设备1和摄像头2的输出端与信息传输模块的输入端连接,所述信息传输模块与控制模块通信连接;
所述水幕警示模块包括水幕装置和警示装置;
所述水幕装置和警示装置的控制输入端均与控制模块的控制输出端连接,所述控制模块获取到隧道内发生事故后控制警示装置先于水幕装置工作对待进入隧道的车辆进行警示提醒。
本实施例中,所述车速传感设备采用的是激光雷达,设置于距离隧道口800m处。
本实施例中,如图2,所述水幕装置包括:水幕发生装4、水泵6、水箱7、投影仪8;
所述水泵6的控制输入端连接控制模块的输出端,由控制模块控制;
所述水泵6的进水端连接水箱,出水端连接水幕发生装置;
所述投影仪8的控制输入端与控制模块的输出端连接,用于将警示信息投影至水幕上。
本实施例中,如图4,所述水幕发生装置4包括第一水幕阵列、第二水幕阵列、射灯45、射灯座44;
所述第一水幕阵列包括安装座42和变压喷头43,所述安装座42至少为两个,同一个水幕安装座的变压喷头43等间距布置,相邻两个安装座的变压喷头43间隔设置;
所述射灯座44位于第一水幕阵列和第二水幕阵列之间,所述射灯45为多个且在射灯座上等间距布置;
所述第二水幕阵列包括一个安装座41,所述安装座41上等间距布置有多个变压喷头43,所述水泵、水箱向第一水幕阵列和第二水幕阵列供水,所述射灯的控制输入端连接控制模块的控制输出端,由控制模块控制。
本实施例中,如图2,所述警示装置包括声光报警器9和警示灯光带10;所述声光报警器9、警示灯光带10的控制输入端与控制模块的控制输出端连接;当隧道内发生事故时,控制模块对警示装置发出指令,声光报警器9开始报警,警示灯光带10亮起,对即将驶入隧道的车辆进行警示。
本实施例中,所述信息传输模块包括用于实现无线通信的基站5和无线通信模块;
所述智能感知模块与无线通信模块通信连接,所述无线通信模块与基站5通讯连接,所述基站5与控制模块通信连接;智能感知模块将采集到的交通状态信息通过无线传输模块和基站5传送至控制模块,控制模块对信息进行计算处理,对水幕警示模块发出指令,控制水幕警示模块工作。
本实施例中,所述智能感知模块还包括闪光灯3,其控制输入端连接控制模块的控制输出端,用于配合摄像头工作。
本发明还提供了一种基于上面所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统的控制方法,包括步骤:
S1.当隧道内发生事故时,警示装置开始工作,同时车速传感设备获取即将驶入隧道口车辆的行驶速度;
S2.计算车辆驾驶员从看到警示到车辆停止的位移S1,计算方法如下:
其中,t1为驾驶员看到警示的反应时间;t2为驾驶员右脚移动至制动踏板需要的时间;t3为驾驶员右脚接触制动踏板,到踏板下压制动器摩擦力开始增加为止的时间;t4为制动器的摩擦力持续增加直至达到路面制动力极值为止的时间;V为获取的车辆的行驶速度;为路面附着系数;g为重力加速度。
S3.计算车速传感设备监测到车辆速度到驾驶员看到水幕需要的时间T,计算方法如下:
其中,S2为车速传感设备监测到车辆速度到驾驶员看到水幕期间车辆移动的位移,S2=S-S1,S为车速传感设备与隧道口之间的距离;
S4.当车速传感设备监测到车辆速度的T时间后,水幕装置开始工作;
S5.当隧道口停止的车辆达到n辆后,水幕装置停止工作,n为设定的车辆阈值。
本实施例中,所述步骤S1,具体为:通过现有的技术手段监测到隧道内发生事故时,控制模块向警示装置发出指令,警示装置开始工作,声光报警器开始报警,警示灯光带亮起,同时激光雷达获取即将驶入隧道口车辆的行驶速度。
本实施例中,如图3,即将驶入隧道口的车辆被激光雷达监测到后,因为人眼可视距离一般为300m至800m,此时驾驶员还无法看到隧道口的警示信息,会继续匀速行驶一段时间,当驾驶员看到隧道口的警示信息后,开始减速,直至停下。驾驶员从看到警示信息到停下来需要一定的安全距离,因此,车辆从测速雷达至停下这段时间内的位移可分为两部分,分别为:激光雷达监测到车辆速度到驾驶员看到隧道口警示信息期间车辆移动的位移S2、车辆驾驶员从看到警示信息到车辆停止的位移S1,如图3所示。
本实施例中,所述步骤S2中,驾驶员看到警示信息的反应时间t1和驾驶员右脚移动至制动踏板需要的时间t2,(t1+t2)一般取0.3~1.0秒;从驾驶员右脚接触制动踏板,到踏板下压制动器摩擦力开始增加为止的时间t3,若车辆为液压制动装置,t3一般为0.03~0.05秒,若车辆为气压制动装置,t3一般为0.2~0.5秒;制动器的摩擦力持续增加直至达到路面制动力极值为止的时间t4,若车辆为液压制动装置,t3一般为0.17~0.45秒,若车辆为气压制动装置,t3一般为0.1~0.8秒;
本实施例中,计算了不同路面附着系数时几种车速的制动距离,如下表所示:
本实施例中,所述步骤S4,当车速传感设备监测到车辆速度的T时间后,水幕装置开始工作,也就是说,当激光雷达监测到车辆速度,车辆又行驶了T时间后,此时,水幕装置开始工作。
本实施例中,所述步骤S5,隧道口上方的摄像头继续监测隧道口的车辆,当识别的车辆数达到10辆后,隧道口形成拥堵,水幕装置停止工作,警示装置继续工作,以达到节约水资源、节约运营成本的目的。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,其特征在于:包括智能感知模块、水幕警示模块以及控制模块;
所述智能感知模块用于获取隧道入口交通状态信息并输出至控制模块;所述控制模块根据智能感知模块输出的交通状态信息控制水幕警示模块动作;
所述智能感知模块包括车速传感设备、用于获取道路车辆排队状态的摄像头以及信息传输模块;
所述车速传感设备和摄像头的输出端与信息传输模块的输入端连接,所述信息传输模块与控制模块通信连接;
所述水幕警示模块包括水幕装置和警示装置;
所述水幕装置和警示装置的控制输入端均与控制模块的控制输出端连接,所述控制模块获取到隧道内发生事故后控制警示装置先于水幕装置工作对待进入隧道的车辆进行警示提醒;
所述系统根据如下方法进行阻拦控制,包括如下步骤:
S1.当隧道内发生事故时,警示装置开始工作,同时车速传感设备获取即将驶入隧道口车辆的行驶速度;
S2.计算车辆驾驶员从看到警示到车辆停止的位移S1,计算方法如下:
其中,t1为驾驶员看到警示的反应时间;t2为驾驶员右脚移动至制动踏板需要的时间;t3为驾驶员右脚接触制动踏板,到踏板下压制动器摩擦力开始增加为止的时间;t4为制动器的摩擦力持续增加直至达到路面制动力极值为止的时间;V为获取的车辆的行驶速度;为路面附着系数;g为重力加速度;
S3.计算车速传感设备监测到车辆速度到驾驶员看到水幕需要的时间T,计算方法如下:
其中,S2为车速传感设备监测到车辆速度到驾驶员看到水幕期间车辆移动的位移,S2=S-S1,S为测速车速传感设备与隧道口之间的距离;
S4.当车速传感设备监测到车辆速度的T时间后,水幕装置开始工作;
S5.当隧道口停止的车辆达到n辆后,水幕装置停止工作,n为设定的车辆阈值。
2.基于权利要求1所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,其特征在于:
所述水幕装置包括:水幕发生装置、水泵、水箱、投影仪;
所述水泵的控制输入端连接控制模块的输出端,由控制模块控制;
所述水泵的进水端连接水箱,出水端连接水幕发生装置;
所述投影仪的控制输入端与控制模块的输出端连接,用于将警示信息投影至水幕上。
3.基于权利要求2所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,其特征在于:
所述水幕发生装置包括第一水幕阵列、第二水幕阵列、射灯、射灯座;
所述第一水幕阵列包括安装座和变压喷头,所述安装座至少为两个,同一个水幕安装座的变压喷头等间距布置,相邻两个安装座的变压喷头间隔设置;
所述射灯座位于第一水幕阵列和第二水幕阵列之间,所述射灯为多个且在射灯座上等间距布置;
所述第二水幕阵列包括一个安装座,所述安装座上等间距布置有多个变压喷头,所述水泵、水箱向第一水幕阵列和第二水幕阵列供水,所述射灯的控制输入端连接控制模块的控制输出端,由控制模块控制。
4.基于权利要求1所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,其特征在于:
所述警示装置包括声光报警器和警示灯光带;所述声光报警器、警示灯光带的控制输入端与控制模块输出端连接;当隧道内发生事故时,控制模块对警示装置发出指令,声光报警器开始报警,警示灯光带亮起,对即将驶入隧道的车辆进行警示。
5.基于权利要求1所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,其特征在于:所述信息传输模块包括用于实现无线通信的基站和无线通信模块;
所述智能感知模块与无线通信模块通信连接,所述无线通信模块与基站通信连接,所述基站与控制模块通信连接;智能感知模块将采集到的交通状态信号通过无线传输模块和基站传送至控制模块。
6.基于权利要求1所述的基于智能感知的一体化隧道入口柔性阻拦控制系统,其特征在于:所述智能感知模块还包括闪光灯,其控制输入端连接控制模块的控制输出端,用于配合摄像头工作。
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