本實(shí)用新型涉及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高速公路隧道口可變限速控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著高速公路的快速發(fā)展，高速公路上修建的隧道也越來越多，但是隧道的存在面臨著很多潛在的災(zāi)害，隧道口路面結(jié)冰或者積雪就是一個(gè)經(jīng)常造成交通事故的災(zāi)害。隧道由于自身結(jié)構(gòu)以及過往車輛不斷帶動(dòng)冷熱空氣的流動(dòng)，造成隧道內(nèi)外氣溫差的產(chǎn)生，在降雨降雪后隧道口路面極易結(jié)冰和積雪。特別是在冬季，路面結(jié)冰、積雪不能及時(shí)融化。在隧道的出入口常伴隨著光線強(qiáng)度的急劇變化，駕駛?cè)藛T的視線需要一段時(shí)間和距離來適應(yīng)隧道內(nèi)較暗的光線或隧道外較強(qiáng)的光線，無法快速反應(yīng)隧道口附近的環(huán)境情況和交通情況，而當(dāng)隧道口路面存在結(jié)冰或積雪時(shí)，致使車輛剎車制動(dòng)距離變大，加之車輛速度高，造成剎車不及時(shí)，所以極易發(fā)生車輛追尾、連環(huán)相撞等惡性交通事故。

目前，我國(guó)在隧道口設(shè)置了適用于正常路面狀態(tài)下的隧道出入口靜態(tài)限速值，缺乏對(duì)隧道口路面狀態(tài)的檢測(cè)，在隧道出入口限速值的確定過程中也缺乏對(duì)隧道口路面狀態(tài)的考慮。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01521070443.4公開了一種隧道出口路面濕度警示裝置，包括濕度感應(yīng)器、控制單元和顯示屏，所述的濕度感應(yīng)器設(shè)置在隧道出口采集隧道出口的濕度信息，所述的顯示屏設(shè)置在隧道內(nèi)，所述的控制單元通過處理濕度感應(yīng)器采集的濕度信息并將該信息通過顯示屏顯示，該裝置能夠告知行至該隧道處的駕駛?cè)藛T隧道出口路面的濕度信息，在一定程度上保證隧道出口處交通安全，但是該裝置僅提醒駕駛?cè)藛T注意隧道出口路面的濕度情況，未在路面狀態(tài)惡劣時(shí)實(shí)時(shí)限制車速，保障車輛安全通過隧道口。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01310611578.6公開了一種預(yù)防隧道出入口附近追尾事故的可變限速控制方法，該方法在隧道出入口下游位置設(shè)置交通流檢測(cè)器，在隧道口上游位置設(shè)置可變信息提示板，綜合各種因素計(jì)算出最優(yōu)限速值，通過可變信息提示板提醒進(jìn)出車輛，大幅降低了隧道出入口附近追尾事故的發(fā)生率，但是該方法沒有考慮到隧道出入口路面的濕滑程度對(duì)車輛安全行駛有很大的影響，如果隧道出入口存在結(jié)冰或積雪，在交通流不大的情況下，按照該方法計(jì)算的限速值內(nèi)行駛還是存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種高速公路隧道口可變限速控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)隧道口路面冰雪情況并及時(shí)清除，同時(shí)結(jié)合交通流量的大小實(shí)時(shí)控制隧道口限速值，保證隧道口處的交通安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案：

一種高速公路隧道口可變限速控制系統(tǒng)，包括電源裝置、路面除冰裝置、車流量檢測(cè)裝置、信息發(fā)布裝置和中央處理器。所述路面除冰裝置設(shè)置在隧道口，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)隧道口路面狀態(tài)并及時(shí)主動(dòng)干預(yù)，將影響行車安全的因素消除；所述車流量檢測(cè)裝置設(shè)置在隧道口的下游位置，能夠?qū)崟r(shí)獲取交通流數(shù)據(jù)對(duì)交通流狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；所述信息發(fā)布裝置設(shè)置在隧道口的上游位置，能夠?qū)崟r(shí)發(fā)布前方路面情況和交通情況，實(shí)時(shí)發(fā)布限速值，提醒過往車輛注意行車安全。

所述路面除冰裝置包括遙感檢測(cè)裝置和主動(dòng)除冰裝置，所述遙感檢測(cè)裝置、主動(dòng)除冰裝置與所述中央處理器連接。其中所述遙感檢測(cè)裝置包括遙感式道面狀態(tài)傳感器和遙感式道面溫度傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)隧道口路面的積水、積雪或結(jié)冰的情況，將路面狀態(tài)信息發(fā)送至中央處理器進(jìn)行分析判斷，控制所述主動(dòng)除冰裝置對(duì)隧道口路面上影響行車安全的因素進(jìn)行干預(yù)。

所述主動(dòng)除冰裝置包括支柱和安裝在支柱上的加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)包括進(jìn)氣口、鼓風(fēng)機(jī)、加熱器、出氣口，所述出氣口設(shè)置在支柱靠近公路側(cè)的一面，所述進(jìn)氣口設(shè)置在支柱上與出氣口相反的一面，所述鼓風(fēng)機(jī)、加熱器設(shè)置在支柱中空的內(nèi)部，能夠在中央處理器接收到遙感檢測(cè)裝置檢測(cè)到隧道口路面存在積水、積雪或結(jié)冰時(shí)，主動(dòng)開啟加熱器、鼓風(fēng)機(jī)，快速產(chǎn)生熱風(fēng)對(duì)路面進(jìn)行升溫，將積水、積雪或結(jié)冰快速清除干凈。

所述主動(dòng)除冰裝置包括支柱和安裝在支柱上的融雪劑噴撒器，所述融雪劑噴撒器包括噴嘴和融雪劑容納腔，能夠在遙感檢測(cè)裝置檢測(cè)出路面有冰或雪導(dǎo)致摩擦力影響行車安全時(shí)，由中央處理器控制所述融雪劑噴撒器開啟，通過對(duì)路面噴撒融雪劑及時(shí)地清除路面的冰雪，以免冰雪加厚導(dǎo)致路面打滑，出現(xiàn)交通事故。

所述融雪劑為有機(jī)融雪劑，融雪效果好，對(duì)環(huán)境沒有腐蝕損害。

所述車流量檢測(cè)裝置為車輛檢測(cè)器，用以檢測(cè)車輛通過和車速情況。

所述信息發(fā)布裝置為可變情報(bào)板，能夠?qū)⒙访嬗斜⒂醒⒎e水、除冰完成、除雪完成、路面干燥等信息發(fā)布出來，供駕駛?cè)藛T獲知前方道路情況、交通狀況及實(shí)時(shí)限速情況，及時(shí)做出判斷。

所述電源模塊為太陽能發(fā)電裝置，包括太陽能電池組、太陽能控制器和蓄電池，所述太陽能電池組連接太陽能控制器，太陽能控制器連接蓄電池，采用太陽能供電有效解決了偏遠(yuǎn)山區(qū)高速公路設(shè)備供電困難的問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型采用遙感檢測(cè)裝置和車流量檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道口路面狀態(tài)信息和車輛行駛下游的車流量情況，中央處理器在接收到這些信息之后，綜合分析計(jì)算出當(dāng)前情況下的最高時(shí)速限制值，將路面狀態(tài)信息、交通流信息以及最高限速值及時(shí)發(fā)布在可變情報(bào)板上，以便駕駛?cè)藛T提前獲知前方道路及交通狀況，及時(shí)控制車速。

2、本實(shí)用新型采用了遙感檢測(cè)裝置，能夠精確檢測(cè)出積水、結(jié)冰、積雪的厚度，能夠在道路出現(xiàn)打滑之前檢測(cè)出冰晶的出現(xiàn)，及時(shí)地開啟主動(dòng)除冰裝置，不致于出現(xiàn)路面堆積很厚的冰層，影響行車安全；同時(shí)采用遙感檢測(cè)裝置，更方便安裝和維護(hù)，由于遙感檢測(cè)裝置采用的是非侵入式檢測(cè)技術(shù)，安裝時(shí)無需對(duì)道路表面進(jìn)行切槽，這對(duì)于已經(jīng)建成的高速公路來說無疑大大節(jié)約了安裝成本，并且遙感檢測(cè)裝置不會(huì)像埋入式的傳感器容易被過往車輛碾壓損壞，延長(zhǎng)了檢測(cè)裝置的使用壽命。

3、本實(shí)用新型采用太陽能發(fā)電裝置，利用清潔資源來為整個(gè)系統(tǒng)供電，解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)的道路設(shè)備供電困難問題，同時(shí)利用清潔能源供電也有利于緩解環(huán)境污染、能源緊張等問題。

附圖說明：

圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例1中路面除冰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例1中路面除冰裝置的工作流程圖。

圖4為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例2中路面除冰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1-太陽能電池組，2-遙感檢測(cè)裝置，3-出風(fēng)口，4-支柱，5-噴嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本實(shí)用新型內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實(shí)用新型的范圍。

定義隧道口上游為隧道外即將進(jìn)入隧道的一段路或者是隧道內(nèi)即將駛出隧道外的一段路。

定義隧道口下游為剛進(jìn)入隧道內(nèi)的一段路或者是剛駛出隧道外的一段路。

實(shí)施例1

如圖1、圖2所示，一種高速公路隧道口可變限速控制系統(tǒng)，包括太陽能發(fā)電裝置、路面除冰裝置、車流量檢測(cè)裝置、信息發(fā)布裝置和中央處理器。

所述路面除冰裝置設(shè)置在隧道口，其包括遙感檢測(cè)裝置2和主動(dòng)除冰裝置，所述遙感檢測(cè)裝置2、主動(dòng)除冰裝置與所述中央處理器通信連接。其中所述遙感檢測(cè)裝置2包括遙感式道面狀態(tài)傳感器和遙感式道面溫度傳感器。遙感式道面狀態(tài)傳感器采用光譜測(cè)量原理，能夠準(zhǔn)確測(cè)量積水、結(jié)冰、積雪的厚度，在冰晶導(dǎo)致道路打滑之前就能準(zhǔn)確測(cè)量冰晶的出現(xiàn)，保證道路的行車安全，同時(shí)結(jié)合遙感式道面溫度傳感器使用，對(duì)導(dǎo)致路面摩擦力降低的因素判斷更準(zhǔn)確。遙感檢測(cè)裝置2能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)隧道口路面的積水、積雪或結(jié)冰的情況，將路面狀態(tài)信息發(fā)送至中央處理器進(jìn)行分析判斷，控制所述主動(dòng)除冰裝置對(duì)隧道口路面上影響行車安全的因素進(jìn)行干預(yù)。

所述主動(dòng)除冰裝置包括支柱4和安裝在支柱4上的加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)包括進(jìn)氣口、鼓風(fēng)機(jī)、加熱器、出氣口3，所述出氣口3設(shè)置在支柱4靠近公路側(cè)的一面，所述進(jìn)氣口設(shè)置在支柱上與出氣口3相反的一面，所述鼓風(fēng)機(jī)、加熱器設(shè)置在支柱4中空的內(nèi)部，能夠在遙感檢測(cè)裝置2檢測(cè)出路面有水、冰、雪導(dǎo)致路面摩擦力降低時(shí)，由中央處理器控制主動(dòng)除冰裝置開啟，及時(shí)對(duì)路面吹熱風(fēng)進(jìn)行干燥或者除冰除雪，保障道路安全通行。

所述車流量檢測(cè)裝置設(shè)置在隧道口的下游位置，即車輛行駛的前方，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)車輛行駛前方的交通流狀況，基于檢測(cè)到的交通流數(shù)據(jù)可以判斷隧道口的下游是否出現(xiàn)擁堵，使得中央處理器能夠盡早發(fā)現(xiàn)下游擁堵狀態(tài)進(jìn)而調(diào)節(jié)限速值，保證車輛在安全距離內(nèi)完成制動(dòng)過程。優(yōu)選地，所述車流量檢測(cè)裝置為車輛檢測(cè)器，用以檢測(cè)車輛通過和車速情況。

所述信息發(fā)布裝置設(shè)置在隧道口的上游位置，能夠?qū)崟r(shí)發(fā)布前方路面情況和交通情況，實(shí)時(shí)發(fā)布限速值，提醒過往車輛注意行車安全。優(yōu)選地，所述信息發(fā)布裝置為可變情報(bào)板，能夠?qū)⒙访嬗斜?、有雪、積水、除冰完成、除雪完成、路面干燥等信息發(fā)布出來，供行駛而來的車輛獲知前方道路情況、交通狀況及實(shí)時(shí)限速情況，提前控制速度。

太陽能發(fā)電裝置包括太陽能電池組1、太陽能控制器和蓄電池，所述太陽能電池組1連接太陽能控制器，太陽能控制器連接蓄電池。太陽能電池組1安裝在支柱4的頂端，所述支柱4為中空結(jié)構(gòu)，太陽能控制器安裝在所述支柱4中空的內(nèi)部，蓄電池可以安裝在支柱4的內(nèi)部也可以安裝在地下。另外，電源裝置也可以與隧道內(nèi)照明裝置采用的供電方式一致，可以直接連接隧道內(nèi)照明裝置的電源，這樣降低了本系統(tǒng)的安裝成本。

中央處理器與各裝置之間的連接可以通過無線Zigbee網(wǎng)絡(luò)，無線Zigbee網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。

圖3示出了本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中路面除冰裝置的工作流程圖。

結(jié)合圖3，本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中路面除冰裝置的工作流程如下：當(dāng)遙感式道面溫度傳感器檢測(cè)到路面溫度不高于零度時(shí)，同時(shí)遙感式道面狀況傳感器檢測(cè)到路面有積雪的情況，中央處理器控制啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、加熱器，將進(jìn)氣口的空氣吸進(jìn)中空支柱4內(nèi)，經(jīng)加熱器加熱成熱風(fēng)由出氣口3吹出，將路面上的積雪清除；若遙感式道面狀況傳感器檢測(cè)到路面有冰的情況時(shí)，中央處理器控制啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，將路面上的結(jié)冰清除；當(dāng)遙感式道面溫度傳感器檢測(cè)到路面溫度高于零度時(shí)，同時(shí)遙感式道面狀況傳感器檢測(cè)到路面有積水的情況，中央處理器控制啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，將路面上的積水清除；其它情況，路面干燥可以保障車輛安全行駛。

本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中路面除冰裝置采用遙感檢測(cè)裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)隧道口路面的情況，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面的冰雪和積水情況，在結(jié)冰、積雪或者積水剛剛產(chǎn)生時(shí)就能主動(dòng)采取措施，將路面上降低摩擦系數(shù)影響抗滑能力的因素消除，不至于使路面上冰雪或積水進(jìn)一步加重引發(fā)交通事故。

可參考發(fā)表在《公路交通科技》2010年11期《路面濕滑指數(shù)開發(fā)及其在交通運(yùn)行管理中的應(yīng)用》一文中將路面濕滑指數(shù)分成4級(jí)，如表1所示：

表1

由表1可知，當(dāng)路面上有一定積水時(shí)，路面的抗滑能力下降，影響到車輛正常行駛，但對(duì)路面抗滑性能影響最大的屬于積雪和結(jié)冰，因此，高速公路隧道口一旦出現(xiàn)積雪或者結(jié)冰，對(duì)于高速行駛的車輛來說極易出現(xiàn)打滑，造成交通事故。

可參考《路面濕滑指數(shù)開發(fā)及其在交通運(yùn)行管理中的應(yīng)用》一文中根據(jù)路面濕滑條件、特定交通流量下的推薦限速值。例如，一般高速公路隧道的限速值為80km/h,當(dāng)車流量為400pcu時(shí)，摩擦系數(shù)為015時(shí)推薦限速值在80km/h以下，摩擦系數(shù)為0135時(shí)推薦限速值在70km/h以下，摩擦系數(shù)為012時(shí)推薦限速值在60km/h以下，隨著車流量數(shù)值越大，相同摩擦系數(shù)下推薦限速值越來越小。同時(shí)結(jié)合遙感檢測(cè)裝置檢測(cè)出隧道口路面濕滑指數(shù)與冰雪情況，綜合考量計(jì)算出推薦限速值。

另外，中央處理器中預(yù)存有“80km/h”、“60km/h”、“40km/h”、“20km/h”等限速值，當(dāng)中央處理器根據(jù)遙感檢測(cè)裝置和車輛檢測(cè)器檢測(cè)的信號(hào)，做出處理給出限速值，通過可變情報(bào)板5發(fā)布信息如“隧道口有積水，限速60km/h”、“隧道口有積雪，限速40km/h請(qǐng)謹(jǐn)慎駕駛”“前方道路擁擠，限速40km/h并注意保持車距”等警示信息，提前告知駕駛?cè)藛T前方道路信息，當(dāng)路面積水、積雪或結(jié)冰清除完畢時(shí)，可變情報(bào)板發(fā)布信息如“積水/積雪/結(jié)冰已清除”等提示，告知駕駛?cè)藛T可以安全通行。

實(shí)施例1

如圖4所示， 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于主動(dòng)除冰裝置，本實(shí)施例的主動(dòng)除冰裝置包括支柱4和安裝在所述支柱4上的融雪劑噴撒器，所述融雪劑噴撒器包括噴嘴5和融雪劑容納腔，所述噴嘴5安裝在支柱4靠近道路的一側(cè)，所述融雪劑容納腔安裝在支柱4中空的內(nèi)部。能夠在遙感檢測(cè)裝置檢測(cè)出路面有冰或雪導(dǎo)致摩擦力降低影響行車安全時(shí)，由中央處理器控制所述融雪劑噴撒器開啟，通過對(duì)路面噴撒融雪劑及時(shí)地清除路面的冰雪，以免冰雪加厚導(dǎo)致路面打滑，出現(xiàn)交通事故。

優(yōu)選地，所述融雪劑為有機(jī)融雪劑，融雪效果好，對(duì)環(huán)境沒有腐蝕損害。目前，高速公路中使用較多的往往是氯鹽類融雪劑，而這類融雪劑雖然價(jià)格便宜，但其殘留物對(duì)路面和汽車橡膠輪胎有一定的腐蝕作用。本實(shí)施例中使用的有機(jī)融雪劑對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施沒有腐蝕作用，但是價(jià)格較高，但是本實(shí)用新型只是在高速公路隧道口的路面使用，不是大面積使用，所以有機(jī)融雪劑的使用不會(huì)對(duì)高速公路的養(yǎng)護(hù)成本造成負(fù)擔(dān)。

本實(shí)施例不能夠?qū)β访娴姆e水進(jìn)行清除，由表1可知對(duì)路面抗滑性能影響最大的因素是積雪和結(jié)冰，消除了隧道口路面的積雪或結(jié)冰，也能在一定程度上保障過往車輛安全行駛，同時(shí)本實(shí)施例的耗電量較低，適用于一些太陽能資源不是很充裕的隧道口安裝使用。