一种隧道速度预警的车路协同控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道速度预警的车路协同控制系统及其方法，其特征包括：车载子系统、路侧子系统和终端服务器；终端服务器根据外界环境从车载子系统和路侧子系统中提取相应环境下的视距参数、道路坡度、车与隧道边缘的距离、风速、车辆迎风面积、风阻系数、人车总质量以及相应行驶路段上的摩擦系数和转弯半径；利用获取数据判断路侧设备所检测范围的路段车辆的最大安全行驶速度，以期能给驾驶员提供一个实时安全速度，实现速度预警，从而能避免车辆撞上前方不可规避物，减少交通事故概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及交通安全和智能交通技术，具体来说是一种隧道速度预警的车路协同 控制系统及其方法。
技术介绍
伴随着经济的发展，我国对于公路建设的投入不断增加，导致公路建设进入了空 前的迅猛发展时期，公路里程连年增加。且由于公路所经过的地理环境复杂多变，特别对于 是山地、丘陵、高原地形。而隧道自身具有改善道路实际线形，缩短里程和行车时间、提高运 营效率等方面的优势，所W导致现在许多公路的建设在适用的地方大量采用了隧道方案， 运在客观上促进了隧道的建设。但与此同时，普通隧道的常见问题也格外凸显，弯道和光线 昏暗等因素造成视距减小等问题都有可能造成车速不合适导致在隧道中发生交通事故，产 生严重后果。而在某些隧道如螺旋隧道中坡度和风速对车的影响也比较凸显。车路协同技 术是基于通信、传感探测等技术获取车路信息，通过车车、车路信息交互和共享，实现车路 之间，车车之间的智能协同与配合，达到优化交通的目标。 目前我国公路隧道限速管理中还没有一套全面、详实、有针对性的合理限速的方 法、规范。目前我国针对隧道限速的理论方法，是在建设期通过采用道路设计线形参数计算 法确定隧道运营初期的限速值、待公路通车运营且车辆速度趋于稳定之后再W实际观测数 据对隧道限速值予W修正的方法，依据隧道平纵线形、隧道长度等因素确定隧道推荐限速 值。但目前的理论方法对停车视距的计算考虑因素较少，同时必须在隧道修成后对隧道交 通情况进行大量观测。例如在2012年姜虹等人《不同路面条件下高速公路的停车视距建模 与安全车速分析》和2014年陈瑶等人《基于公路环境的停车视距模型分析》中，关于停车视 距的计算仅考虑了隧道的弯道因素。而在2015年刘建舊等人《基于安全容许速度的雨天公 路可变限速方法》中，虽然考虑了道路环境、视距、路面状态因素对安全车速的影响，但却没 有给出具体的影响公式，并不能很好地解决实际问题。另外，《公路项目安全性评价指南》 中，仅仅考虑了坡度对停车视距的影响，导致预测速度与实际行车速度相差较大，难于进行 视距安全检验。因而，现有技术方法并不能很好地解决隧道限速问题，费时且效益不好，无 法适应于各种隧道环境。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术存在的不足之处，提出一种隧道速度预警的车路协同控 制系统及其方法，W期能给驾驶员提供一个实时安全速度，实现速度预警，从而能避免车辆 撞上前方不可规避物，减少交通事故概率。 本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案： 本专利技术一种隧道速度预警的车路协同控制系统的特点包括:车载子系统、路侧子 系统和终端服务器； 所述车载子系统包括n个车载设备;所述n个车载设备分别设置在n辆车上;第i个 车载设备包括:第i个数据坡度仪、第i个通讯设备、第i个眼动仪、第i个风速检测仪和第i个 存储设备；<n; 所述路侧子系统包括m个路侧设备;所述m个路侧设备包括m个测距仪、m个环境采 集器和m个重力传感器，并分别设置在所述n辆车所行驶的道路上； 所述终端服务器中设置有道路网络数据库;所述道路网络数据库中包含有所述n 辆车所行驶道路的摩擦系数fi,神日转弯半径Rj; 所述第i个眼动仪获取第i位驾驶员的视距集以并存入第i辆车的存储设备中；第i 个通讯设备从第i辆车的存储设备中读取第i位驾驶员的视距集k并发送至第j个路侧设备 上； 所述第i个数据坡度仪检测第i辆车所行驶的道路坡度CU并通过第i个通讯设备发 送至第j个路侧设备上； 所述第i个风速检测仪检测在第j个路侧设备所检测范围的路段上的风速Vw,并通 过第i个通讯设备发送至第j个路侧设备上； 所述第i个存储设备中储存有车辆迎风面积Al和风阻系数Cwi,第i个通讯设备从第 i个存储设备中读取车辆迎风面积Al和风阻系数Cwi并发送至第j个路侧设备上； 所述第j个路侧设备通过第j个重力传感器获得人车总质量Ml,通过第j个测距仪 获得第i辆车的行驶轨迹中屯、线与路边的距离ri,j、通过第j个环境采集器获得第i辆车行驶 的光线强度，并将所述道路坡度〇1、距离rij、视距集k、光线强度、风速vw、车辆迎风面积Ai、 风阻系数Cwi、人车总质量Mi发送给所述终端服务器，用于存储在所述道路网络数据库中； 所述终端服务器根据所述光线强度从所述视距集以中提取相应环境下的视距参 数Ii;并利用所述视距参数li、道路坡度〇1、距离ri,j、光线强度、风速Vw、车辆迎风面积Ai、风 阻系数Cwi、人车总质量MiW及相应行驶道路上的摩擦系数fi,神日转弯半径扣判断第j个路侧 设备所检测范围的路段上第i辆车的最大安全行驶速度，从而实现隧道速度预警。 本专利技术一种螺旋隧道速度预警的车路协同控制方法的特点是应用于由n个车载设 备、m个路侧设备和终端服务器所组成的隧道行驶环境中，所述n个车载设备分别设置在n辆 车上;第i个车载设备包括:第i个数据坡度仪、第i个通讯设备、第i个眼动仪、第i个风速检 测仪和第i个存储设备；1 ^ i ^n;所述m个路侧设备包括m个测距仪、m个环境采集器和m个重 力传感器，并分别设置在所述n辆车所行驶的道路上;所述终端服务器中设置有道路网络数 据库;所述道路网络数据库中包含有所述n辆车所行驶道路的摩擦系数fi,神日转弯半径Rj; 所述车路协同控制方法按如下步骤进行： 步骤1、所述第i个眼动仪获取第i位驾驶员的视距集以并存入第i辆车的存储设备 中； 步骤2、所述第i个通讯设备从第i辆车的存储设备中读取第i位驾驶员的视距集以 并发送至第j个路侧设备上； 步骤3、所述第i个数据坡度仪检测第i辆车所行驶的道路坡度Qi并通过第i个通讯 设备发送至第j个路侧设备上； 步骤4、所述第i个风速检测仪检测在第j个路侧设备所检测范围的路段上的风速 Vwj，并通过第i个通讯设备发送至第j个路侧设备上； 步骤5、所述第i个存储设备中储存有车辆迎风面积Al和风阻系数Cwi,第i个通讯设 备从第i个存储设备中读取车辆迎风面积Al和风阻系数Cwi并发送至第j个路侧设备上； 步骤6、所述第j个路侧设备通过第j个重力传感器获得人车总质量Ml,通过第j个 测距仪获得第i辆车的行驶轨迹中屯、线与路边的距离ri,j、通过第j个环境采集器获得第i辆 车行驶路段的光线强度，并将所述道路坡度〇1、距离ri,j、视距集以、光线强度、风速vw、车辆 迎风面积Ai、风阻系数Cwi、人车总质量Mi发送给所述终端服务器，用于存储在所述道路网络 数据库中； 步骤7、所述终端服务器从所述道路网络数据库中获取转弯半径Rj,并根据所述光 线强度从所述视距集以中提取相应环境下的视距参数Ii;并利用式（1)计算第i个驾驶员的 理想视距(1)式(1)中，的表示第j个路侧设备所检测范围的路段上的转弯半径；步骤8、利用式(2)获得第i个驾驶员的当前视距Li": Li"=Min(L'i'j，li) (2) 步骤9、所述终端服务器从所述道路网络数据库中获取摩擦系数fi,j，并利用式(3) 判断第j个路侧设备所检测范围的路段上第i辆车的最大安全行驶速度，从而实现第i辆车 在第j个路侧设备所检测范围的路段内的速度预警Vi,J: 式(3)中，ti表示第i位驾驶员的基本反应时间；A t/1,J表示第j个路侧设备所检测 范围的路段内的环境参数对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道速度预警的车路协同控制系统，其特征包括：车载子系统、路侧子系统和终端服务器；所述车载子系统包括n个车载设备；所述n个车载设备分别设置在n辆车上；第i个车载设备包括：第i个数据坡度仪、第i个通讯设备、第i个眼动仪、第i个风速检测仪和第i个存储设备；1≤i≤n；所述路侧子系统包括m个路侧设备；所述m个路侧设备包括m个测距仪、m个环境采集器和m个重力传感器，并分别设置在所述n辆车所行驶的道路上；所述终端服务器中设置有道路网络数据库；所述道路网络数据库中包含有所述n辆车所行驶道路的摩擦系数fi,j和转弯半径Rj；所述第i个眼动仪获取第i位驾驶员的视距集Li并存入第i辆车的存储设备中；第i个通讯设备从第i辆车的存储设备中读取第i位驾驶员的视距集Li并发送至第j个路侧设备上；所述第i个数据坡度仪检测第i辆车所行驶的道路坡度αi并通过第i个通讯设备发送至第j个路侧设备上；所述第i个风速检测仪检测在第j个路侧设备所检测范围的路段上的风速vwj，并通过第i个通讯设备发送至第j个路侧设备上；所述第i个存储设备中储存有车辆迎风面积Ai和风阻系数Cwi，第i个通讯设备从第i个存储设备中读取车辆迎风面积Ai和风阻系数Cwi并发送至第j个路侧设备上；所述第j个路侧设备通过第j个重力传感器获得人车总质量Mi，通过第j个测距仪获得第i辆车的行驶轨迹中心线与路边的距离ri,j、通过第j个环境采集器获得第i辆车行驶的光线强度，并将所述道路坡度αi、距离ri,j、视距集Li、光线强度、风速vwj、车辆迎风面积Ai、风阻系数Cwi、人车总质量Mi发送给所述终端服务器，用于存储在所述道路网络数据库中；所述终端服务器根据所述光线强度从所述视距集Li中提取相应环境下的视距参数li；并利用所述视距参数li、道路坡度αi、距离ri,j、光线强度、风速vwj、车辆迎风面积Ai、风阻系数Cwi、人车总质量Mi以及相应行驶道路上的摩擦系数fi,j和转弯半径Rj判断第j个路侧设备所检测范围的路段上第i辆车的最大安全行驶速度，从而实现隧道速度预警。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，詹志，李嘉璐，张凯凯，程明，徐童，梅凤珠，丁建勋，丁中俊，石琴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34