CN209729058U - 一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统 - Google Patents

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雷进
窦维禹
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胡少宏
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胡松也
张岩
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Abstract

本实用新型提供了一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,包括车载节点和道路信息模块,所述车载节点设置在车上,所述道路信息模块设置在施工区附近;所述车载节点包括第一控制器、定位模块、车载总线和预警输出模块,自身车辆的定位模块、车载总线和预警输出模块均与自身车辆的第一控制器连接,所述道路信息模块与第一控制器通讯连接,同一车道上的相邻车辆的第一控制器通讯连接。实用新型可以通过实时的计算并判断同一车道上相邻车辆的距离,实时判定风险状态,对车辆行驶安全进行预警,避免追尾事故的发生,从而提高了高速公路施工区的安全水平,实现了车与车,车与路之间的通信为完整的系统,使得信息间的传递形成闭环,确保安全。

Description

一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统
技术领域
本实用新型属于交通安全技术领域,具体涉及一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统。
背景技术
近年来,随着我国经济社会的快速发展,为了满足车辆通行的需求,早起修建的高速公路进入了养护和扩建阶段,出现了越来越多的高速公路施工区段,高速公路施工区施工车辆和正常行驶车辆相互混杂,线形复杂多变,行车环境恶劣,车辆制动频繁,导致发生了很多严重的交通事故,尤其以追尾事故最多,对司乘人员以及正常施工带来了极大的威胁。因此,建立高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,给予驾驶员充分的道路环境等信息提示,辅助驾驶员操作,从而减少和预防交通事故的发生。
目前,车载系统的预警和防追尾提示不能有效结合实际的道路环境,施工区段车辆的速度控制和换道行驶需要结合施工区实际布置进行调整;车与车,车与路之间的通信不能成为完整的系统,导致信息间的传递存在开环。
发明内容
针对现有技术中的技术问题,本实用新型提供了一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其目的在于有效的给予车辆信息预警和防追尾提示,确保行车安全。
为解决上述技术问题,本实用新型通过以下技术方案予以解决:
一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:包括车载节点和道路信息模块,所述车载节点设置在车上,所述道路信息模块设置在施工区附近;
所述车载节点包括第一控制器、定位模块、车载总线和预警输出模块,自身车辆的定位模块、自身车辆的车载总线和自身车辆的预警输出模块均与自身车辆的第一控制器连接,所述道路信息模块与第一控制器通讯连接,同一车道上的相邻车辆的第一控制器通讯连接;
所述定位模块用于给第一控制器提供自身车辆的位置信息;
所述车载总线用于给第一控制器提供自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度和自身车辆的最大制动加速度;
所述道路信息模块用于给第一控制器提供当前位置到施工区的距离以及当前位置前方车道是否关闭;
所述第一控制器用于根据自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度、自身车辆的最大制动加速度、自身车辆前方车辆的当前速度、自身车辆前方车辆的当前加速度和自身车辆前方车辆的最大制动加速度计算自身车辆与自身车辆前方车辆之间的最小安全距离,第一控制器用于根据自身车辆的位置信息和自身车辆前方车辆的位置信息计算自身车辆与自身车辆前方车辆之间的实际距离,并比较实际距离与1.5倍的最小安全距离的大小,当实际距离小于1.5倍的最小安全距离时发送预警信息给预警输出模块;
所述预警输出模块用于接收第一控制器发送的预警信息并进行预警提示。
进一步地,系统还包括道路固定设施,所述道路固定设施设置在施工区附近;所述道路固定设施包括第二控制器和气象站模块,所述气象站模块与所述第二控制器连接,所述第二控制器与第一控制器通讯连接;所述气象站模块用于测量当前区域的能见度,所述第二控制器用于根据当前区域的能见度推荐最大行车速度。
进一步地,所述车载节点和所述道路固定设施均包括电源模块,所述电源模块用于给所述车载节点和所述道路固定设施供电。
进一步地,系统还包括中心控制器,所述中心控制器设置在交通控制中心;所述中心控制器与所述第二控制器通讯连接,所述中心控制器用于向交通控制中心提供施工区的交通信息。
进一步地,所述道路固定设施还包括广播模块,所述广播模块与所述第二控制器连接,所述广播模块用于播报交通信息。
进一步地,所述车载节点包括显示模块和ZigBee射频模块,相邻车辆的车载节点间通过Zigbee射频模块实现实时数据交换,所述显示模块与所述第一控制器连接,所述ZigBee射频模块与所述第一控制器连接。
进一步地,所述道路固定设施包括ZigBee射频模块,所述ZigBee射频模块与所述第二控制器连接,车载节点和道路固定设施间通过Zigbee射频模块实现实时数据交换。
进一步地,所述ZigBee射频模块采用CC2530-F256模块。
进一步地,所述第一控制器和所述第二控制器均采用AT91SAM9260处理器,所述定位模块采用HOLUX GR-87模块。
进一步地,所述道路信息模块有四个,分别设置在距离施工区500米、1000米、1500米和2000米的道路上。
与现有技术相比,本实用新型至少具有以下有益效果:本实用新型通过设置在车上的定位模块获取自身车辆的位置信息,并将自身车辆的位置信息发送给自身车辆的第一控制器,同时自身车辆的第一控制器接收在同一车道上的自身车辆前方车辆的位置信息,自身车辆的第一控制器根据自身的位置信息和接收的位置信息计算出自身车辆与在同一车道上的自身车辆前方车辆之间的实际距离;车载总线将自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度和自身车辆的最大制动加速度发送给自身车辆的第一控制器,同时自身车辆的第一控制器接收在自身车辆前方车辆的当前速度、在自身车辆前方车辆的当前加速度和在自身车辆前方车辆的最大制动加速度,自身车辆的第一控制器根据自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度、自身车辆的最大制动加速度、自身车辆前方车辆的当前速度、自身车辆前方车辆的当前加速度和自身车辆前方车辆的最大制动加速度计算出自身车辆与自身车辆前方车辆之间的最小安全距离,最后,自身车辆的第一控制器根据比较计算得到的实际距离与计算得到的最小安全距离的大小来判定是否有追尾风险,当实际距离小于1.5倍的最小安全距离时,判定为有追尾风险,并通过自身车辆的预警输出模块语音播报预警信息,提示驾驶员会发生追尾事故,请减速慢行,直到风险解除,与此同时,在自身车辆前方车辆的第一控制器也会接收到由自身车辆的第一控制器发送的风险信息,自身车辆前方车辆的预警输出模块也会进行语音播报预警信息,提示驾驶员会发生被追尾事故,请注意避让,由此可见,本实用新型可以通过实时的计算并判断同一车道上相邻车辆的距离,实时判定风险状态,对车辆行驶安全进行预警,避免追尾事故的发生,从而提高了高速公路施工区的安全水平。另外,通过道路信息模块给车辆提供当前位置到施工区的距离以及当前位置前方车道是否关闭的信息,车辆的预警输出模块通过语音播报提醒驾驶员距离施工区的具体距离,以及前方X侧车道关闭,请减速慢行,注意更换车道,本实用新型实现了车与车,车与路之间的通信为完整的系统,使得信息间的传递形成一个闭环,尽可能的确保安全。
进一步地,通过设置在施工区附近的气象站模块来测量当前区域的能见度,并将测得的能见度信息发送给第二控制器,第二控制器根据当前区域的能见度推荐最大行车速度,当能见度为50~100米时,第二控制器推荐最大行车速度为40km/h,当能见度为100~200米时,第二控制器推荐最大行车速度为60km/h,并将推荐值发送给第一控制器后,通过预警输出模块提醒驾驶员注意限速到最大行车速度值以下,可见本实用新型能够结合施工区附近的天气状况,更好地预警提示驾驶员行车安全。
进一步地,系统还包括中心控制器,中心控制器设置在交通控制中心,中心控制器与第二控制器通讯连接,通过中心控制器向交通控制中心提供施工区的交通信息。当第一控制器计算的两车之间的实际距离为0时,判定为发生交通事故,第一控制器将事故信息发送给第二控制器,第二控制器将事故信息发送给中心控制器,这样的设计,如果发生交通事故,交通控制中心的工作人员可以第一时间收到事故信息,尽快赶到事故现场及时处理交通事故。
进一步地,通过广播模块向区域内播报交通信息,便于人们及时掌握交通状况。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案,下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型系统的示意图;
图2为本实用新型系统的工作原理图;
图3为本实用新型车载节点设计示意图;
图4为本实用新型道路固定设施设计示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
结合图1和图2所示,作为本实用新型的某一优选实施例,一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,包括车载节点、道路固定设施和道路信息模块,车载节点安装在车辆内不影响驾驶员视线的位置;道路固定设施设置在施工区附近的道路两侧,其覆盖范围为25km,本实施例设置一个道路固定设施,确保能够覆盖到施工区即可;道路信息模块设置在施工区附近,本实施例道路信息模块有四个,分别设置在距离施工区500米、1000米、1500米和2000米的道路上。
如图3所示,车载节点包括第一控制器、GPS模块、车载总线、预警输出模块、显示模块、ZigBee射频模块和电源模块,自身车辆的GPS模块、车载总线、预警输出模块、显示模块和ZigBee射频模块均与自身车辆的第一控制器连接,在同一车道上的相邻车辆的第一控制器通讯连接,即相邻车辆的车载节点间通过Zigbee射频模块实现实时数据交换;显示模块上设置有信号报警灯。
电源模块采用车载12V电源供电方式为车载节点进行供电;GPS模块用于提供自身车辆的位置信息,并将自身车辆的位置信息发送给自身车辆的第一控制器,同时自身车辆的第一控制器接收行驶在同一车道上的自身车辆前方车辆的位置信息,自身车辆的第一控制器根据自身的位置信息和接收的位置信息计算出自身车辆与行驶在同一车道上的自身车辆前方车辆之间的实际距离;车载总线是利用车载CAN总线,将自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度和自身车辆的最大制动加速度发送给自身车辆的第一控制器,同时自身车辆的第一控制器接收在自身车辆前方车辆的当前速度、在自身车辆前方车辆的当前加速度和在自身车辆前方车辆的最大制动加速度,自身车辆的第一控制器根据自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度、自身车辆的最大制动加速度、自身车辆前方车辆的当前速度、自身车辆前方车辆的当前加速度和自身车辆前方车辆的最大制动加速度计算出自身车辆与自身车辆前方车辆之间的最小安全距离;自身车辆的第一控制器比较计算得到的实际距离与计算得到的最小安全距离的大小,根据比较结果来判定是否有追尾风险,具体判断标准如下:
当实际距离小于1.5倍的最小安全距离时,自身车辆的车载节点预警输出模块会通过语音提示驾驶员有追尾风险,同时自身车辆的车载节点显示模块指示灯呈黄色闪烁,优选的,预警输出模块选用扬声器;自身车辆前方车辆的车载节点预警输出模块会通过语音提示驾驶员有被追尾碰撞的风险,同时自身车辆前方车辆的车载节点显示模块指示灯呈黄色闪烁;
当实际距离小于1.2倍的最小安全距离时,自身车辆的车载节点预警输出模块会通过语音提示驾驶员追尾风险加剧,同时自身车辆的车载节点显示模块指示灯呈红色闪烁;自身车辆前方车辆的车载节点预警输出模块会通过语音提示驾驶员有被追尾碰撞的风险加剧,同时自身车辆前方车辆的车载节点显示模块指示灯呈红色闪烁;
当实际距离为0时,则判定为两车相撞,已经发生交通事故。
具体的,最小安全距离的计算公式为:
式中:V前(T)和V后(T)分别是T时刻自身车辆前方车辆和自身车辆的速度,a后(T)是T时刻自身车辆的加速度,a和a分别是自身车辆前方车辆和自身车辆的最大制动加速度值。
道路信息模块与第一控制器通讯连接,通过道路信息模块给车辆提供当前位置到施工区的距离以及当前位置前方车道是否关闭的信息,具体的,当车辆驶入施工路段警告区后,在距离工作区2000m、1500m、1000m、500m的位置时,车载节点预警输出模块会通过语音提示驾驶员前方XXm进入施工区,X侧车道封闭,限制速度XXkm/h,位置信息、车道封闭信息以及限制速度等信息通过C语言编写入道路信息模块。
如图4所示,道路固定设施包括第二控制器、广播模块、电源模块、气象站模块和Zigbee射频模块,气象站模块、广播模块和Zigbee射频模块均与第二控制器连接,道路固定设施的第二控制器与车载节点的第一控制器通讯连接,即车载节点和道路固定设施间通过Zigbee射频模块实现实时数据交换。通过设置在施工区附近的气象站模块来测量当前区域的能见度,并将测得的能见度信息发送给道路固定设施的第二控制器,第二控制器根据当前区域的能见度推荐最大行车速度,具体的,当能见度为50~100米时,第二控制器推荐最大行车速度为40km/h,当能见度为100~200米时,第二控制器推荐最大行车速度为60km/h,第二控制器将推荐的行车速度值发送给车载节点的第一控制器后,通过预警输出模块提醒驾驶员注意限速到最大行车速度值以下。道路固定设施的电源模块利用市电供电,不具备市电接入条件的情况下,也可用太阳能供电系统,保证阴雨天能够连续工作10天以上。道路固定设施中的广播模块用于播报交通信息,具体的,当车载节点的第一控制器计算出实际距离为0时,则判定为发生交通事故,此时,第一控制器将这个交通事故信息发送给道路固定设施的第二控制器,通过广播模块将交通事故信息进行播报,提醒驾驶员小心驾驶,注意安全的警示信息。
作为本实用新型的某一优选实施例,系统还包括设置在交通控制中心的中心控制器,中心控制器与道路固定设施的第二控制器通过线缆通讯连接,中心控制器用于向交通控制中心提供施工区的交通信息,比如当第一控制器计算的两车之间的实际距离为0时,判定为发生交通事故,第一控制器将事故信息发送给第二控制器,第二控制器将事故信息发送给中心控制器,交通控制中心的工作人员能够第一时间收到事故信息,尽快赶到事故现场及时处理交通事故。
作为本实用新型的某一优选实施例,车载节点的第一控制器采用AT91SAM9260处理器平台,主要功能是对与其连接的各模块进行初始化,控制与其连接的各模块的工作,进行数据运算处理。车载节点的ZigBee射频模块采用CC2530-F256模块,外接天线,可视通信距离大于1000米,主要功能是与其他车辆车载节点、道路固定设施组网通信,维护网络,数据收发。车载节点GPS模块采用HOLUX GR-87模块,获取车辆的实时位置信息,采用美国SiRF公司设计的Star III卫星接收芯片,具备全方位定位功能,且体积很小。车载节点显示模块通过指示灯、LCD屏、按键提供人机交互接口。车载节点预警输出模块通过预警接口输出,本系统中的输出方式是通过语音、灯光向驾驶员预警。车载节点的车载总线是利用车载CAN总线,提供节点车辆的速度、加速度、最大制动加速度、刹车状态、油门状态、灯光信息。
作为本实用新型的某一优选实施例,道路固定设施的第二控制器采用AT91SAM9260处理器平台,主要功能是对与其连接的各模块进行初始化,控制各模块的工作,进行数据运算处理。道路固定设施的ZigBee射频模块采用CC2530-F256模块,主要功能是与区域内的所有车载节点通信,维护网络,数据收发。道路固定设施的气象站模块通过多种气象传感器获取子区域内的气象信息,包括空气温度、空气湿度、风速、风向、雨量、雨雪、地表温度、土壤湿度、能见度信息,能够通过第二控制器向中心控制器(上级道路控制中心)发送气象状况,用于指挥调度,还可以为车辆最小行车安全距离模型的计算提供关键的道路附着系数,对车辆最大制动加速度值进行修正。道路固定设施的广播模块利用小功率同步调频广播技术,向区域内的车辆播报定向的交通状况信息。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本实用新型的具体实施方式,用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制,本实用新型的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:包括车载节点和道路信息模块,所述车载节点设置在车上,所述道路信息模块设置在施工区附近;
所述车载节点包括第一控制器、定位模块、车载总线和预警输出模块,自身车辆的定位模块、自身车辆的车载总线和自身车辆的预警输出模块均与自身车辆的第一控制器连接,所述道路信息模块与第一控制器通讯连接,同一车道上的相邻车辆的第一控制器通讯连接;
所述定位模块用于给第一控制器提供自身车辆的位置信息;
所述车载总线用于给第一控制器提供自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度和自身车辆的最大制动加速度;
所述道路信息模块用于给第一控制器提供当前位置到施工区的距离以及当前位置前方车道是否关闭;
所述第一控制器用于根据自身车辆的当前速度、自身车辆的当前加速度、自身车辆的最大制动加速度、自身车辆前方车辆的当前速度、自身车辆前方车辆的当前加速度和自身车辆前方车辆的最大制动加速度计算自身车辆与自身车辆前方车辆之间的最小安全距离,第一控制器用于根据自身车辆的位置信息和自身车辆前方车辆的位置信息计算自身车辆与自身车辆前方车辆之间的实际距离,并比较实际距离与1.5倍的最小安全距离的大小,当实际距离小于1.5倍的最小安全距离时发送预警信息给预警输出模块;
所述预警输出模块用于接收第一控制器发送的预警信息并进行预警提示。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:系统还包括道路固定设施,所述道路固定设施设置在施工区附近;所述道路固定设施包括第二控制器和气象站模块,所述气象站模块与所述第二控制器连接,所述第二控制器与第一控制器通讯连接;所述气象站模块用于测量当前区域的能见度,所述第二控制器用于根据当前区域的能见度推荐最大行车速度。
3.根据权利要求2所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述车载节点和所述道路固定设施均包括电源模块,所述电源模块用于给所述车载节点和所述道路固定设施供电。
4.根据权利要求2所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:系统还包括中心控制器,所述中心控制器设置在交通控制中心;所述中心控制器与所述第二控制器通讯连接,所述中心控制器用于向交通控制中心提供施工区的交通信息。
5.根据权利要求4所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述道路固定设施还包括广播模块,所述广播模块与所述第二控制器连接,所述广播模块用于播报交通信息。
6.根据权利要求1所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述车载节点包括显示模块和ZigBee射频模块,相邻车辆的车载节点间通过Zigbee射频模块实现实时数据交换,所述显示模块与所述第一控制器连接,所述ZigBee射频模块与所述第一控制器连接。
7.根据权利要求2所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述道路固定设施包括ZigBee射频模块,所述ZigBee射频模块与所述第二控制器连接,车载节点和道路固定设施间通过Zigbee射频模块实现实时数据交换。
8.根据权利要求6或7任一项所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述ZigBee射频模块采用CC2530-F256模块。
9.根据权利要求2所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述第一控制器和所述第二控制器均采用AT91SAM9260处理器,所述定位模块采用HOLUX GR-87模块。
10.根据权利要求1所述的一种高速公路施工区车辆信息预警和防追尾提示系统,其特征在于:所述道路信息模块有四个,分别设置在距离施工区500米、1000米、1500米和2000米的道路上。
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CN111325945A (zh) * 2020-02-28 2020-06-23 长安大学 一种道路施工区安全预警装置及方法
CN111445714A (zh) * 2020-04-09 2020-07-24 安徽皖通科技股份有限公司 一种可预测的高速道路用恶劣天气分析方法

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