一种山风过境路段雨天行车安全保障装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种山风过境路段雨天行车安全保障装置及方法，包括激光雨量检测器、风速风向检测器、数据处理器、发射和接收天线以及LED可变信息情报板，具体如下：通过采集山区高速公路山风过境路段的气象数据，以短时间窗为数据更新周期，按照不同道路线型建立分区监控路段，实时采集分区监控路段沿线的气象数据，包含降雨量、风速和风向角参数，并求取短时间窗内气象数据的均值，基于此，计算分区监控路段的安全表征量；基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案，结合可变情报板实时发布限速信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及山区高速公路交通安全领域，具体涉及一种山风过境路段雨天行车安全保障装置及方法。
技术介绍
目前针对山区高速公路恶劣天气条件下的行车安全管理系统都是针对整个高速公路进行的监控和决策，其限速方案是基于相当长时间(如24h)的气象数据采集结果的基础上做出的决策，这种方式下气象数据信息更新慢，时效性差，不及时，可能造成所制定的限速方案已经不适合现状的天气条件。同时其针对山风过境路段风影响的预警只是依靠风向袋的状态表示，没有一个明确的量化，所起到的效果不佳。不仅如此，对于山风过境路段降雨环境下的风-雨双作用对行车安全的影响，没有在安全限速方案制定中得到考虑，故而降雨天气下山风过境路段的行车安全性较低。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种山风过境路段雨天行车安全保障装置及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，适用于山区高速公路的山风过境路段，包括如下步骤：S1、按照不同道路线型，将山区高速公路山风过境路段划分多个连续分区监控路段；S2、采集山区高速公路山风过境路段的气象数据，以短时间窗为数据更新周期，所述气象数据包括降雨量、风速和风向角参数，并求取短时间窗内气象数据的均值；S3、根据气象数据均值，计算每个分区监控路段的安全表征量，所述安全表征量包括路面水膜厚度、路面附着系数和雨天环境下的能见度值；S4、基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案和发布。所述基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案，具体为：根据安全表征量，获得各个分区监控路段的安全车距限速值及风-雨双作用下的安全限速值，选取两者的最小值作为整个山风过境路段的最终安全限速值。所述按照不同道路线型，将山区高速公路山风过境路段划分多个连续分区监控路段，具体为：首先以弯道和直线线形为标准对路段进行划分，然后再以坡度为标准对直线线形路段进行再次划分，得到多个连续分区监控路段。所述短时间窗为5分钟或10分钟。所述风向角参数包括直线路段的相对风向角及弯道路段的相对风向角，所述直线路段的相对风向角是指风向角均值减去道路中心线与大地坐标系X轴正向夹角的差；弯道路段的相对风向角，指风向角均值减去弯道道路中心线的切向与大地坐标系X轴正向夹角之差的最小值。所述的降雨量均值是该时间窗内算术平均值。所述风速、风向角均值是基于该短时间窗内各风向角持续时间长度的加权平均值。一种山风过境路段雨天行车安全保障装置，包括安装在路测气象站上的激光雨量检测器、风速风向检测器、发射天线及机箱，所述机箱内置数据处理器，所述激光雨量检测器及风速风向检测器分别通过电缆与数据处理器连接，还包括依次连接的接收天线及LED可变信息情报板，所述接收天线及LED可变信息情报板安装在山风过境路段起始处的路侧LED灯柱上。所述激光雨量检测器和风速风向检测器使用RS485接口方式与数据处理器连接，发射天线及接收天线采用无线通信连接。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用装置都是采用现有的路侧气象站、可变信息情报板，不添加其他新的大型装置；因此，本专利技术具有建设成本低、易于实施等优点；(2)本专利技术是专门针对山风过境路段雨天风-雨双作用下的气象数据实时检测、计算并发布的装置和方法，时效性强，能够短时间内及时响应天气条件变化，及时提升行车安全性，其对于山区高速公路雨天行车安全十分适用；(3)本专利技术不仅仅只是将降雨作为道路安全限速方案的影响因素，还将风作为另一个关键因素纳入考虑，共同确定安全限速方案，将风这一因素对行车安全的影响效果量化，并与降雨因素的影响作用结合，并给出一个确切的行车安全限速值，予以驾驶员一个明确的限速值，更加便于安全限速管理控制方案的实施；(4)本专利技术的实施针对山区高速公路的山风过境带路段进行安全限速管理，与特定的道路几何参数结合，针对性强，能够更好的适应道路的实际情况，安全性更高；(5)本专利技术依靠实时采集的降雨数据，并结合道路几何参数实时计算路面附着系数，实时将道路运行环境的变化情况反应到限速控制方案的确定中，对于环境的改变的适应性更强；(6)本专利技术时效性好，实用性强，易于推广和应用。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术实施例的电路连接图；图3是本专利技术实施例的工作流程示意图；图4是本专利技术实施例的监控路段区段划分示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1及图2所示，本专利技术装置部分包括激光雨量检测器1、风速风向检测器2、机箱3和发射天线6，所述上述部分安装在路侧气象站上，所述机箱3内置数据处理器，所述激光雨量检测器及风速风向检测器分别通过电缆4、5连接数据处理器，还包括接收天线7及LED可变信息情报板8，所述接收天线及LED可变信息情报板安装在监控路段起始处的路侧LED灯柱上，所述激光雨量检测单元检测得到降雨强度数据，风速风向检测单元检测得到风速和风向角数据，数据处理单元通过限速模型算法及监测路段道路几何线形数据实时计算路段安全限速值。激光雨量检测器和风速风向检测器使用RS485接口方式与气象站机箱内置数据处理单元进行数据传输，机箱与LED可变性信息情报板之间依靠发射和接收天线使用无线技术进行通信。如图3所示，由上述装置实现的一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，包括如下步骤：按照不同道路线型，将山区高速公路山风过境路段划分多个连续分区监控路段，具体为：首先以弯道和直线线形为标准对路段进行划分，然后再以坡度为标准对直线线形路段进行再次划分，得到多个连续分区监控路段(小区段)，分别记录为小区段k(k＝1～n，n为分段总数)，如图4所示，本实施例分成5个分区监控路段，分别为分段1、分段2、分段3、分段4及分段5。通过风速风向检测器及激光雨量检测器采集山区高速公路山风过境路段的气象数据，以短时间窗为数据更新周期，所述气象数据包括降雨量、风速和风向角参数；本实施方式中，所述的降雨量均值(降雨强度)为该短时间窗内降雨量的算术平均值，具体为：Y＝Y/T，mm/min式中：Y—该周期内的降雨强度，mm/min；y—该周期内的降雨量，mm；T—周期长度，min。所述的风速均值是基于该短时间窗内各风速值持续时间长度的加权平均...

【技术保护点】
一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，适用于山区高速公路的山风过境路段，其特征在于，包括如下步骤：S1、按照不同道路线型，将山区高速公路山风过境路段划分多个连续分区监控路段；S2、采集山区高速公路山风过境路段的气象数据，以短时间窗为数据更新周期，所述气象数据包括降雨量、风速和风向角参数，并求取短时间窗内气象数据的均值；S3、根据气象数据均值，计算每个分区监控路段的安全表征量，所述安全表征量包括路面水膜厚度、路面附着系数和雨天环境下的能见度值；S4、基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案和发布。

【技术特征摘要】
1.一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，适用于山区高速公路的山风
过境路段，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按照不同道路线型，将山区高速公路山风过境路段划分多个连续分区
监控路段；
S2、采集山区高速公路山风过境路段的气象数据，以短时间窗为数据更新
周期，所述气象数据包括降雨量、风速和风向角参数，并求取短时间窗内气象
数据的均值；
S3、根据气象数据均值，计算每个分区监控路段的安全表征量，所述安全
表征量包括路面水膜厚度、路面附着系数和雨天环境下的能见度值；
S4、基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案和发布。
2.根据权利要求1所述的一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，其特
征在于，所述基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案，
具体为：根据安全表征量，获得各个分区监控路段的安全车距限速值及风-雨双
作用下的安全限速值，选取两者的最小值作为整个山风过境路段的最终安全限
速值。
3.根据权利要求1所述的一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，其特
征在于，所述按照不同道路线型，将山区高速公路山风过境路段划分多个连续
分区监控路段，具体为：首先以弯道和直线线形为标准对路段进行划分，然后
再以坡度为标准对直线线形路段进行再次划分，得到多个连续分区监控路段。
4.根据权利要求1所述的一种山风过境路段雨天行车安全保障方法，其特
征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：温惠英，刘敏，游峰，阮贤材，漆巍巍，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44