CN202771638U - 雾区车辆安全行驶预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的雾区车辆安全行驶预警系统，包括预警控制中心和均匀间距按道路沿线排列布置的若干交通诱导单元，均匀排列布置交通诱导单元的道路构成雾区诱导带，每一交通诱导单元通过通信模块以自身为坐标原点，与道路行驶方向相反的安全行驶距离之内的各交通诱导单元通信连通。本雾区车辆安全行驶预警系统实现了对雾区道路、尤其是高速公路车辆行驶的安全引导、有效降低能见低时的车辆行驶安全隐患，在能见度不小于50米的大雾天气下，仍能使道路、尤其是高速公路保持正常运行,最大限度的充分发挥高速公路运营能力，促进了道路、尤其是高速公路交通系统安全、高效化发展，且无需人员值守。

Description

雾区车辆安全行驶预警系统

技术领域

本实用新型涉及道路、尤其是高速公路的安全行驶预警系统，特别涉及的是雾区道路、尤其是高速公路雾区行车安全的预警系统。

背景技术

为了避免雾天道路、尤其是高速公路交通运行事故的发生，目前雾天道路运行安全的应对策略主要有：一是根据气象预报关闭高速公路、暂停交通；二是建立气象检测站，由大屏幕显示装置直接发布大雾信息和限速预警信息，再辅以工作人员上路疏导；三是基于红外、雷达或GPS等技术手段的驾驶员辅助驾驶系统等。

以上方法存在的问题是显而易见的。第一种封闭道路方法虽然杜绝了雾天交通事故的发生，但它是以完全丧失道路、尤其是高速公路的通行能力为代价的，并且一般是在大雾出现后一段延迟时间后作出的封路决策，已进入雾区道路的车辆还是要面临没有有效安全保障应对措施的境遇，仍然要面对高安全隐患。第二种，大雾信息发布提示系统虽然能够起到一定的提醒作用，当遇到安全意识不强的驾驶员，或突遭团雾等状况、能见度突变且产生视线断层时，极易出现冲出路侧或发生追尾事故。第三种基于红外、雷达或GPS等技术手段的驾驶员辅助驾驶系统，需要对车辆进行改装，而且只有所有车辆都安装该系统才能真正发挥其效力，在实际应用中难以推广和普及。

我国的新疆、福建等部分省市高速公路，采用雾区路段安装主动发光轮廓标，但它只能强化道路轮廓或以交通灯闪烁方式提示限速信号，没有雾区安全防撞预警功能，更无法解决因团雾等造成能见度突变、出现视线断层而导致的车辆追尾事故等问题。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种能够自行主动为行驶车辆提供安全行驶指导策略、既使在能见度低的雾区路段也保证车辆安全通过的雾区车辆安全行驶预警系统。

本实用新型提供的雾区车辆安全行驶预警系统技术方案，其主要技术内容是：一种雾区车辆安全行驶预警系统，包括预警控制中心和均匀间距按道路沿线排列布置的若干交通诱导单元，均匀排列布置交通诱导单元的道路构成雾区诱导带；预警控制中心是以微处理器为中央控制器，包括有由信号采集总线与微处理器连通的能见度测量仪，包括有由对应的信道总线与微处理器连通的通信单元和信息发布单元，所述的信息发布单元包括信息发布屏和限速显示屏，所述的通信单元包括与信息发布屏、限速显示屏和交通诱导单元通信的通信模块；交通诱导单元均以微处理器为中央控制器，包括有与该微处理器的信号采集总线连通的车检器，包括有与微处理器输出总线连通的红黄双色灯，包括有与微处理器的信道总线连通的通信模块，每一交通诱导单元通过通信模块以自身为坐标原点，与道路行驶方向相反的安全行驶距离之内的各交通诱导单元通信连通。

本实用新型公开的雾区车辆安全行驶预警系统，实现了对雾区道路、尤其是高速公路车辆行驶的安全引导、有效降低能见低时的车辆行驶安全隐患，通过在车辆后形成的动态跟随高预警红色警示尾带，迫使后车驾驶员自行调整与前车的车距，使车辆在黄灯安全带内行驶，与前车保持在黄灯所确定的动态安全行驶距离范围，本技术方案不以硬性限速方式，而是使驾驶员主观控制车速，而且能够实时提示驾驶员始终保持车与车之间的安全行驶距离，从而有效的降低了驾驶员雾天道路行驶的心理压力及其产生的疲劳程度，更有效的防范可能发生的一次及二次事故。本技术方案还具有的优点是：本技术方案避开了车辆加装改造的技术实现手段，仅在道路、尤其是高速公路上安装设置，以车辆动态运动轨迹和能见度实测值来进行预警状态或警示状态的分析、判断和程序化控制，具有计算量小、硬件组成简单、易于实现、可移植性强的优点，实践表明:本技术方案对于减少大雾天气引发的高速公路交通事故极为有效,在能见度不小于50米的大雾天气下，仍能使道路、尤其是高速公路保持正常运行,最大限度的充分发挥高速公路运营能力，实现了高速公路雾区运行车辆由自主安全控制向安全协调控制的技术转变，促进了道路、尤其是高速公路交通系统安全、高效化发展，且无需人员值守。

附图说明

图1为本雾区车辆安全行驶预警系统的组成框图

图2为本系统在道路的布置结构示意图，图中的黑圆表示为红灯亮，白圆表示为黄灯亮，

图3和图4分别为前后车小于安全行驶间距和恰为安全行驶间距的雾区诱导带工作状态图

图5为前后车间距大于安全行驶间距时的雾区诱导带工作状态图

图6为前后车同向行驶时的雾区诱导带工作状态图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的雾区车辆安全行驶预警系统，其系统组成包括预警控制中心200和均匀间距以道路沿线阵列布置的若干交通诱导单元400，各交通诱导单元400按均匀间距连续排列布置在道路、尤其高速公路沿线上，从而在道路、尤其是高速公路上形成雾区诱导带700，本技术方案的设计目的是基于车路协同工作方法使车辆在本预警系统的全程主动预警诱导下在雾区诱导带内安全行驶。

主要是按每一预警控制中心200控制能力范围，将雾区诱导带700所覆盖的道路、尤其是高速公路延伸里程划分为若干段，每一预警控制中心200与其控制范围段内的各交通诱导单元400有线或无线通信联系。在实际安装中，本系统中的各交通诱导单元400可以设置在单向道路、尤其是高速公路沿线的两侧护栏处，或者是设置在道路、尤其是高速公路沿线中央隔离带，或者是设置在道路、尤其是高速公路沿线的其它安装位置，其阵列间距可设定为几十米，本实施例以二十五米间距为例在道路、尤其是高速公路沿线上排列布置若干交通诱导单元400。

所述的预警控制中心200是以微处理器为中央控制器，例如选用备有RJ45接口、双RS232接口和SPI接口结构的LPC2292的ARM7，还包括有由信号采集总线与微处理器连通的能见度测量仪100，即能见度测量仪100由RS232接口与微处理器的信号采集总线连接，能见度测量仪100可选择能见度仪，还可以由道路监控摄像机作为视频能见度测量仪应用，对雾况级别实时监测，预警控制中心200还包括有分别由各自信道总线与微处理器连通的通信单元300和信息发布单元500，所述的信息发布单元500包括有信息发布屏501和限速显示屏502，两者设置在道路、尤其是高速公路明显位置，通信单元300最好是与信息发布屏501、限速显示屏502和交通诱导单元通信的无线通信模块，微处理器的信道总线由RJ45接口或者RS232接口连接光纤或GPRS无线移动通信模块302，通过无线移动公网网络将发布信号无线传送至信息发布单元500，在信息发布屏501上显示警示语或雾霭程度，在限速显示屏502上显示限速值，通过无线移动公网网络还可实现各预警控制中心200与监控中心600的数据通讯，实现数据汇总和总控制；微处理器的SPI接口连接有与交通诱导单元无线联系的无线通信模块301，该无线通信模块301可以选用433MHz大功率无线通信模块，微处理器通过SPI接口连接的无线通信模块301向交通诱导单元400发送红黄双色灯启动等控制信号。当然微处器与信息发布单元500、微处理器与所管辖的各交通诱导单元400之间也可以有线方式实现信号传送，但从实际布置规模、投入成本和后期管理等方面考虑，通常还是以无线通信方式为优先。

所述的交通诱导单元400可由太阳能充电器构成的太阳能供电控制单元404供电，其实际架设高度设在1.2米处，沿道路、尤其是高速公路丛向布设间距可设定为二十五米左右，在本实施例以二十五米间距为例，每个预警控制中心200可管理的控制范围里程以5公里雾区诱导段为例。

交通诱导单元400以微控制器405为中央控制器，例如选用LPC2129的ARM7，还包括有与该微控制器405的信号采集总线连通的车检器401，它可选用多倾角红外车检器，如北京神州太讯安心电子有限公司的CVC-CTF30型变频式双光束红外对射模块，还包括有与微控制器405输出总线连通的红黄双色灯402，还包括有与微处理器的信道总线连通的无线通信模块403，该无线通信模块403与预警控制中心200的无线通信模块相应，选用433MHz高性能嵌入式无线模块，与预警控制中心200之间无线通信联系，当然，雾区诱导带内各段内的各交通诱导单元400与预警控制中心200之间也可以有线方式实现信号输送，但同样是从实际布置规模、投入成本和后期管理等方面考虑，通常还是以无线通信方式为优先。每一交通诱导单元400以自身为坐标原点，与道路行驶方向相反的安全行驶距离之内的各交通诱导单元之间的通信可以是通过所述的无线通信模块403，还可以是通过有线方式传送信息，如采用CAN组网总线通信。

基于上述的雾区车辆安全行驶预警系统实现的雾区车辆安全行驶诱导方法，该方法是：

能见度测量仪100实时采集道路能见度信息，预警控制中心200根据获取能见度测量仪的能见度实测值，首先判断获得的能见度实测值是否落入预警范围，当能见度值大于700米时，则整个预警系统不工作，当能见度值小于700米，再判断落入哪一预警范围，并将各预警范围所对应的情报信息、限速信息通过有线方式或无线通信模块传送至信号发布屏501和限速显示屏502显示。

以实际设定方案例说明如下：

（1）、当能见度低于500米、大于300米时，预警控制中心200通过光纤/GPRS无线移动通信模块302向信息发布屏501上发布“前方能见度低于500米，请谨慎驾驶”、限速显示屏502上显示限速V_限“100” 公里/时的信息； 

（2）、当能见度低于300米、大于100米 时，预警控制中心200通过光纤/GPRS无线移动通信模块302向信息发布屏501上发布“前方大雾，请跟随黄色诱导灯行驶”、限速显示屏502上显示限速V_限“80” 公里/时的信息；

（3）、当能见度低于100m 时，预警控制中心200通过光纤/GPRS无线移动通信模块302向信息发布屏501上发布“前方浓雾，请跟随黄色诱导灯行驶”，且能见度大于50米时，限速显示屏502上显示限速V_限“60” 公里/时的信息，当能见度低于50米时，限速显示屏502上显示限速V_限“40” 公里/时信息；

预警控制中心200在判断获得的能见度值低于300米时，由其有线方式或者是无线通信模块301向各交通诱导单元400发送控制信号，由各交通诱导单元400启动双色灯为预警显示状态，所述的预警显示状态为双色灯黄灯低频频闪状态，如设定为黄灯2Hz闪烁频率。

当车辆进入雾区诱导带，即由一交通诱导单元400的车检器401检测到该车辆出现在雾区诱导带中时，该交通诱导单元400即启动本身的红黄双色灯为警示状态显示，所述的警示状态为红黄双色灯红灯亮并红灯频闪频率值增加，如为红灯3Hz闪烁频率，同时以检测到该行驶车辆的交通诱导单元为坐标原点，由其无线通信模块403向与该车辆行驶方向反向的安全行驶距离之内的各交通诱导单元发送警示信号，若所设定的安全行驶距离为100米，则向检测到车辆的交通诱导单元的车辆行驶方向后方的三个交通诱导单元400发送控制信号，使安全行驶距离之内的三个交通诱导单元400中的无线通信模块403接收到该发送信号后，启动自身的红黄双色灯为警示状态显示，即于车辆后形成高预警红色警示带，其后随车辆行驶瞬间越出原安全行驶间距范围的交通诱导单元，则自行控制，将原高频闪红色灯转变为低频闪黄色灯，即所述的高预警红色警示带是动态跟随监测到的车辆的。

下面将结合图3、图4、图5和图6进行说明，其中的黑圆表示为红色灯亮，白圆表示为黄色灯亮。

①、A、B 两车实际行驶间距大于最小安全车距100m 时，如图4和图5所示，前车A所在或所超过的最近一交通诱导单元400视为坐标原点，其后部，即车尾形成跟随前车A的的红色警示区，如设T0 时刻前车A 通过第n处交通诱导单元，则第n至其后的n-4处交通诱导单元400的红黄双色灯均启动为红色、且3Hz闪烁频率警示显示，后车B通过第n-5处交通诱导单元以后，仍为黄色且2Hz闪烁频率，则后车B与前车A保持行驶间距是100m行驶，如下图4所示。

当前车A 行驶到达第n+3处交通诱导单元时，其红色警示区跟随从新组合，即由其后的第n至n-4处交通诱导单元变为第n+2至n-1处交通诱导单元的红黄双色灯启动为高频闪红色灯，形成此时刻的红色警示区，第n-2个交通诱导单元在瞬间越出原安全行驶间距范围时，由自身微处理器控制信号控制，将原高频闪红色灯转变为低频闪黄色灯，如图5所示。

②、当前后两车A、B 行驶间距小于最小安全车距100m 时：

若后车B 速度较快，使其与前车A 的行驶间距达到了小于最小安全车距100米时，即进入前车A的动态红色警示带，在这种情况下，前后两车A、B各自的红色警示区合并在一起，如图6所示，如T0 时刻前车A通过第n+2处交通诱导单元，其后的第n+2至n-1处交通诱导单元为其形成的动态红色警示区，若后车B通过第n-1处交通诱导单元时，其后的第n-2至n-5处交通诱导单元也形成了其红色警示区，两红色警示区衔接，形成一个更长的红色警示区；当后车B通过第n处交通诱导单元时，将对其后的第n-1至第n-4处交通诱导单元的红黄双色灯状态优先重置，即后车B通过的交通诱导单元及其对后方安全行驶间距内的交通诱导单元的触发控制级别高于前车A 。

后车B 长时间在前车A的红色警示带内行驶时，后B车驾驶员会有压迫感，将会自行调整降低车速，逐渐加大与前车A间距，直至两车A、B行驶间距达到最小安全车距100m以上时，即后车B在黄色诱导灯的动态诱导带内行驶。

本技术方案的保护不受以上所述的具体实施例局限，尤其是不受已列出的集成芯片型号的限制。

Claims (4)

1.一种雾区车辆安全行驶预警系统，其特征在于该系统包括预警控制中心（200）和均匀间距按道路沿线排列布置的若干交通诱导单元（400），均匀排列布置交通诱导单元的道路构成雾区诱导带（700）；预警控制中心（200）是以微处理器为中央控制器，包括有由信号采集总线与微处理器连通的能见度测量仪（100），包括有由对应的信道总线与微处理器连通的通信单元（300）和信息发布单元（500），所述的信息发布单元（500）包括信息发布屏（501）和限速显示屏（502），所述的通信单元（300）包括与信息发布屏、限速显示屏和交通诱导单元通信的通信模块；交通诱导单元（400）均以微处理器为中央控制器，包括有与该微处理器的信号采集总线连通的车检器（401），包括有与微处理器输出总线连通的红黄双色灯（402），包括有与微处理器的信道总线连通的通信模块，每一交通诱导单元（400）通过通信模块以自身为坐标原点，与道路行驶方向相反的安全行驶距离之内的各交通诱导单元通信连通。

2.根据权利要求1所述的雾区车辆安全行驶预警系统，其特征在于预警控制中心（200）中的通信模块（300）包括有无线移动通信模块（302）和无线通信模块（301），交通诱导单元（400）的通信模块是与预警控制中心（200）的无线通信模块（301）无线通信联系的无线通信模块（403）。

3.根据权利要求2所述的雾区车辆安全行驶预警系统，其特征在于每一交通诱导单元以自身为坐标原点，与道路行驶方向相反的安全行驶距离之内的各交通诱导单元经无线通信模块（403）无线通信联系。

4.根据权利要求1所述的雾区车辆安全行驶预警系统，其特征在于每一交通诱导单元以自身为坐标原点，与道路行驶方向相反的安全行驶距离之内的各交通诱导单元经CAN组网总线无线通信联系。

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