高速公路施工作業(yè)區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路交通信號控制領(lǐng)域，涉及一種車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國汽車保有量以及高速公路里程的不斷提高，高速公路修復(fù)維護(hù)和改建擴(kuò) 建等工程任務(wù)日趨加劇，高速公路作業(yè)區(qū)數(shù)量增多、分布也廣。高速公路施工作業(yè)區(qū)的安全 問題也日益明顯，其中一個典型就是限速。由于施工作業(yè)區(qū)限速而產(chǎn)生的問題也日益突出。
[0003] 車輛的速度是引起高速公路交通事故的主要因素之一。高速公路在改擴(kuò)建工程 中，由于施工和車輛通行并存，行車的環(huán)境與正常高速公路有很大的不同，如果不進(jìn)行限 速，交通事故率將大大上升。由于高速公路作業(yè)區(qū)的特殊性，在其作業(yè)區(qū)內(nèi)流動的人員、運(yùn) 行的機(jī)械設(shè)備、擺放不穩(wěn)的施工物品都會影響到過往車輛的安全。所以，應(yīng)用預(yù)警設(shè)備來實 時警示過往車輛駕駛員對保障作業(yè)區(qū)交通安全和提高作業(yè)區(qū)交通運(yùn)行效率有重要意義。
[0004] 目前國內(nèi)高速公路施工作業(yè)區(qū)的車速控制大都通過在距離作業(yè)區(qū)一段距離放置 臨時限速牌進(jìn)行限速提示，但其有效程度缺乏穩(wěn)定性，其有效度取決于正常路段限速標(biāo)準(zhǔn)、 道路線性和駕駛員處理交通環(huán)境信息的能力等多種因素。有時限速標(biāo)志的有效度會因為高 速公路施工作業(yè)區(qū)的位置而產(chǎn)生變化，有時還會因為天氣原因?qū)е孪匏贅?biāo)志不能給駕駛員 以警示，使限速效果大打折扣。
[0005] 專利文獻(xiàn)CN1224208A公開了一種高速公路行車指揮燈，其針對性在相應(yīng)路段對 運(yùn)行車輛進(jìn)行車速限定提示，但其不能根據(jù)車流情況自適應(yīng)調(diào)整限速值，只是分路段提示 車輛駕駛員人為設(shè)定的限速值。
[0006] 專利文獻(xiàn)CN204375179U公開了一種交通智能顯示裝置，能夠有效實現(xiàn)提前報警 的功能且使用方便，廣泛用于公路維修施工現(xiàn)場。但它們都不能根據(jù)實際路況自適應(yīng)于高 速公路作業(yè)區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有高速公路作業(yè)區(qū)交通設(shè)施不能夠根據(jù)實際路況自適應(yīng)調(diào) 整標(biāo)識的問題，提供了一種高速公路施工作業(yè)區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明所述高速公路施工作業(yè)區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)，包括車速采集模塊、預(yù) 警信號輸出模塊和信息發(fā)布模塊；
[0009] 分別在距警告區(qū)設(shè)定距離處、警告區(qū)、上游過渡區(qū)和緩沖區(qū)設(shè)置車速采集模塊，車 速采集模塊用于采集當(dāng)前車輛信息，并將采集的當(dāng)前車輛的速度信息反饋至預(yù)警信號輸出 模塊，當(dāng)前車輛信息表示當(dāng)前高速公路施工作業(yè)區(qū)內(nèi)車輛的速度信號；
[0010] 預(yù)警信號輸出模塊接收車速采集模塊發(fā)出的車輛速度信息，通過比較，獲得最大 車輛速度，然后將最大車輛速度與設(shè)定的預(yù)警度相比較，獲得預(yù)警等級信息，然后將預(yù)警等 級信息實時發(fā)送至信息發(fā)布模塊；
[0011] 信息發(fā)布模塊設(shè)置在緩沖區(qū)，用于將預(yù)警信號輸出模塊獲得的預(yù)警等級信息進(jìn)行 實時發(fā)布。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點：高速公路施工作業(yè)區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)，是一種動態(tài)實時、高 效準(zhǔn)確的交通安全預(yù)警措施，具有較高的實際意義，可普遍適用于各種高速公路施工作業(yè) 區(qū)類型，降低高速公路施工作業(yè)區(qū)的交通事故率，提高通行效率。本發(fā)明所述的高速公路施 工作業(yè)區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)，能自動檢測和顯示高速公路施工作業(yè)區(qū)各區(qū)域的車輛速 度預(yù)警等級，進(jìn)而提前進(jìn)行車速控制，達(dá)到輔助施工作業(yè)區(qū)駕駛員控制車輛速度和保障工 作區(qū)施工人員安全的目的，保證了通行效率，提高了通行安全。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明所述高速公路施工作業(yè)區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明所述車速采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明所述預(yù)警信號輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0016] 一：參見圖1說明本實施方式，本實施方式所述高速公路施工作業(yè) 區(qū)車速控制分級預(yù)警系統(tǒng)，包括車速采集模塊、預(yù)警信號輸出模塊和信息發(fā)布模塊；
[0017] 分別在距警告區(qū)設(shè)定距離處、警告區(qū)、上游過渡區(qū)和緩沖區(qū)設(shè)置車速采集模塊，車 速采集模塊用于采集當(dāng)前車輛信息，并將采集的當(dāng)前車輛的速度信息反饋至預(yù)警信號輸出 模塊，當(dāng)前車輛信息表示當(dāng)前高速公路施工作業(yè)區(qū)內(nèi)車輛的速度信號；
[0018] 預(yù)警信號輸出模塊接收車速采集模塊發(fā)出的車輛速度信息，通過比較，獲得最大 車輛速度，然后將最大車輛速度與設(shè)定的預(yù)警度相比較，獲得預(yù)警等級信息，然后將預(yù)警等 級信息實時發(fā)送至信息發(fā)布模塊；
[0019] 信息發(fā)布模塊設(shè)置在緩沖區(qū)，用于將預(yù)警信號輸出模塊獲得的預(yù)警等級信息進(jìn)行 實時發(fā)布。
【具體實施方式】 [0020] 二：本實施方式對一作進(jìn)一步說明：預(yù)警等級信息分 為三個等級，根據(jù)最大限速值Vi，按照20km/h的變化量遞增進(jìn)行分級，三個等級分別為：車 速大于VJ40,預(yù)警等級為1級；車速在￥1+40和￥1+20之間，預(yù)警等級為2級；車速在VJ20 和t之間，預(yù)警等級為3級；當(dāng)車速小于V4寸，車輛為正常行駛。
[0021] 本實施方式中，施工道路信息采集的方法為：對施工現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)查與分析， 得到施工作業(yè)區(qū)交通組成（車輛類型及其所占比例）和各個區(qū)域不同車型的地點車速。車 速受車型影響較大，正常行駛狀態(tài)下，小型車速度快于中大型車。進(jìn)入警告區(qū)后，小型車降 速幅度明顯大于中大型車，一旦進(jìn)入工作區(qū)后，所有車輛處于不能超車的跟馳狀態(tài)，造成 大、中、小車三者行駛速度近似相等。
[0022] 本實施方式中，預(yù)警等級如表1所示：
[0023] 表1預(yù)警等級
[0024]

【具體實施方式】 [0025] 三：本實施方式對二作進(jìn)一步說明：獲得最大限速值 t的具體過程為：
[0026] 高速公路施工作業(yè)區(qū)內(nèi)的交通阻塞密度Kj:
[0028] 其中：x表示大型車的比例，h。表示單車道車輛間的平均間隔，單位為m，h。表示小 型車平均車輛長度，單位為m，hHV表示大型車平均車輛長度，單位為m;
[0029] 然后獲得最大限速值V1:
[0031] 其中：Vf表示自由流速度，取120km/h，k」表示交通阻塞密度，單位為vel/km，!^表 示臨界密度，取45pcu/km/h。
【具體實施方式】 [0032] 四：參見圖2說明本實施方式，本實施方式對一作進(jìn) 一步說明：車速采集模塊包括車輛檢測模塊1-1、無線發(fā)射模塊1-2、微處理器模塊1-3、電 源模塊1-4、RS-485接口 1-5和發(fā)射天線1-6 ;
[0033] 車輛檢測模塊1-1的車速信號輸出端連接微處理器模塊1-3的車速信號輸入端， 無線發(fā)射模塊1-2的車速信號輸入端通過RS-485接口 1-5連接微處理器模塊1-3的車速 信號輸出端，發(fā)射天線1-6與無線發(fā)射模塊1-2電氣連接，將無線發(fā)射模塊1-2獲得的信號 進(jìn)行無線發(fā)射，電源模塊1-4用于給車輛檢測模塊1-1、無線發(fā)射模塊1-2和微處理器模塊 1- 3供電。
[0034] 本實施方式中，車輛檢測模塊1-1為TheIR254型被動紅外線探測器。
[0035]
【具體實施方式】五：參見圖3說明本實施方式，本實施方式對【具體實施方式】四作進(jìn) 一步說明：預(yù)警信號輸出模塊包括第二微處理器模塊2-1、無線接收模塊2-2、報警模塊 2- 3、第二電源模塊2-4、第二RS-485接口 2-5和接收天線2-6 ;
[0036] 接收天線2-6與無線接收模塊2-2電氣連接，無線接收模塊2-2的車速信號輸出 端通過第二RS-485接口 2-5連接第二微處理器模塊2-1的車速信號輸入端，第二微處理器 模塊2-1的車速信號輸出端連接報警模塊2-3的車速信號輸入端，第二電源模塊2-4用于 給第二微處理器模塊2-1、無線接收模塊2-2、報警模塊2-3供電；
[0037] 車速采集模塊與預(yù)警信號輸出模塊通過發(fā)射天線1-6和接收天線2-6進(jìn)行數(shù)據(jù)交 互。
[0038] 本實施方式中，微處理器模塊1-3和第二微處理器模塊2-1均為MSP430F149單片 機(jī)。
[0039] 本實施方式中，無線發(fā)射模塊1-2和無線接收模塊2-2均為無線通信STR-15嵌入 式無線電模塊。
[0040] 本實施方式中，報警模塊2-3采用LED顯示板和語音提示相結(jié)合。
[0041] 本實施方式中，電源模塊1-4和第二電源模塊2-4均為太陽能電池。
[0042] 本發(fā)明中，信息發(fā)布模塊發(fā)布預(yù)警等級信息的規(guī)則為：駕駛員的80%信息來自視 覺，為了使車輛駕駛?cè)藛T