一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，包括以下步骤：S1、自动获取被测试路段的道路几何特征信息和排水设施的排水能力信息；S2、自动获取被测试路段的降雨强度信息；S3、根据步骤S1获得的道路几何特征信息和排水能力信息以及步骤S2获得的降雨强度信息计算得到不同路段、不同降雨强度组合条件下的轮胎与路面的摩擦系数。本发明专利技术还公开了评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的系统，本发明专利技术方法和系统无需任何现场设备，仅依靠安装在路侧的气象雷达获得数据就可以定量分析不同道路几何特征下降雨强度对路面摩擦系数的影响程度，解决了降雨环境下现场测量路面摩擦系数程序复杂、精度低及重复性差的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法及系统


[0001]本专利技术属于交通安全
，具体涉及一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法及系统。

技术介绍

[0002]雨天对汽车轮胎与路面摩擦系数的影响识别是实现智慧高速全天候安全通行必须首先解决的关键技术难题之一，准确、快速评估降雨环境下汽车轮胎与路面的摩擦系数是保证智慧高速运营安全和制定限速方案的现实需要。降雨对车辆行驶安全最直接的影响是降雨引起的路面水膜厚度的增加导致路面摩擦系数减小，使路面抗滑性能减弱，容易导致侧滑、侧滑和碰撞事故的发生。
[0003]现有技术大多数是通过仿真和实地测量，以水膜厚度量化降雨对路面摩擦系数的影响程度，这样做符合降雨对路面摩擦系数的影响机制，即降雨对摩擦系数的影响是由于降雨带来的水膜厚度导致了轮胎与路面之间的相互作用特性发生了变化。但对应用者而言，需要在降雨环境下现场测量路面的水膜(积水)厚度才能明确降雨对行车环境的影响程度，这种方法程序复杂、精度难以保证以及可重复性差，无疑限制了成果的推广应用。降雨环境下公路的行车环境是一个复杂的系统，不同的道路几何特征和排水设施排水能力对路面水膜厚度的影响不同，加重了降雨对路面摩擦系数评估的复杂性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法及系统，本专利技术适用于快速评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数。以解决利用现有技术难以精确度量水膜厚度，直接利用水膜厚度预测摩擦系数的不准确性问题。
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，包括以下步骤：
[0006]S1、获取被测试路段的道路几何特征信息和排水设施的排水能力信息；
[0007]S2、获取被测试路段的降雨强度信息；
[0008]S3、根据步骤S1获得的道路几何特征信息和排水能力信息以及步骤S2获得的降雨强度信息计算得到不同路段、不同降雨强度组合条件下的轮胎与路面的摩擦系数。
[0009]优选的，步骤S3中，摩擦系数的计算包括以下步骤：
[0010]S31、根据步骤S2获得的降雨强度信息对降雨量和排水量进行计算；
[0011]S32、根据步骤S1获得的道路几何特征信息结合步骤S31计算得到的降雨量和排水量对不同道路几何特征下的积水量进行计算；
[0012]S33、根据步骤S1获得的排水能力信息结合步骤S32计算得到的积水量对不同降雨强度下的轮胎与路面的摩擦系数进行计算，得到轮胎与路面的摩擦系数。
[0013]本专利技术的第二个目的是提供一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的系统，包括天气信息处理模块、道路信息处理模块、排水设施能力解析模块、摩擦系数模型计
算模块和信息显示模块；
[0014]所述天气信息处理模块，用于处理天气预报信息、用户输入的信息、路侧气象设备采集信息；
[0015]所述道路信息处理模块，用于多源异构信息处理和获取道路几何特征、路面特性、使用年限信息；
[0016]所述排水设施能力解析模块，用于图像识别、解析、判断以及评估排水设施使用状况；
[0017]所述摩擦系数模型计算模块，用于根据天气信息、道路信息、排水设施能力信息，计算降雨环境下汽车轮胎与路面的摩擦系数；
[0018]所述信息显示模块，用于显示汽车轮胎与路面的摩擦系数数据。
[0019]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0020](1)本专利技术通过提供的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的系统，能够获取被测试路段道路几何特征信息及排水设施排水能力信息，借助路侧气象雷达获取被测试路段降雨强度信息，根据降雨强度信息、道路几何特征信息及排水设施排水能力信息直接快速预测不同路段、不同降雨强度组合条件下的轮胎与路面的摩擦系数，可解决雨天难以实时动态测量路面摩擦系数以及测量不准确的技术问题；
[0021](2)本专利技术提供的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法和系统可以快速评估降雨对轮胎与路面摩擦系数的影响，快速制定雨天合理限速方案，为制定全天候快速安全通行策略提供依据，对保证中国目前16万公里高速公路全天候快速通行，有巨大的经济效益；对实现雨天高速公路的全天候安全通行，有良好的社会效益。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数方法的流程框图；
[0023]图2为本专利技术实施例中的摩擦系数模型计算原理的流程框图；
[0024]图3本专利技术实施例提供的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数系统的结构框图。
具体实施方式
[0025]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0026]如图1所示，本专利技术实施例提供的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，具体包括以下步骤：
[0027]S1、获取被测试路段的道路几何特征信息和排水设施的排水能力信息；具体是利用本专利技术实施例提供的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数系统中的道路信息处理模块和排水设施能力解析模块通过图像识别、读取路段设计和管理数据库，获取被测试路段纵坡I、横坡i
h
、路幅宽度W、路面类型、构造深度、使用年限、排水设施类型和几何尺寸等
信息。如果用户没有数据库，系统可以通过人工手动输入上述数据；
[0028]S2、获取被测试路段的降雨强度信息；本专利技术实施例提供的系统有三种方法可以得到被试路段的降雨强度I
R
，一是根据天气预报，二是根据路侧气象信息采集装置，三是通过实地测量，实地测量选择标准人工雨量器。为了保证快速性，系统可根据15分钟的实测降雨强度计算小时降雨强度。根据天气预报或者实地测量15分钟的降雨强度，能评估不同降雨强度下摩擦系数的变化范围(天气预报)或准确的摩擦系数(实地测量)；
[0029]S3、根据步骤S1获得的道路几何特征信息和排水能力信息以及步骤S2获得的降雨强度信息I
R
计算得到不同路段、不同降雨强度组合条件下的轮胎与路面的摩擦系数，如图2所示，摩擦系数的计算包括以下步骤：
[0030]S31、根据步骤S2获得的降雨强度信息对降雨量和排水量进行计算；
[0031]S32、根据步骤S1获得的道路几何特征信息结合步骤S31计算得到的降雨量和排水量对不同道路几何特征下的积水量进行计算；路面的横坡、纵坡坡度不同，道路排水能力不同，存在道路横向排水不良、纵向排水不良或横、纵均排水不良的情况，降雨在路面不能及时排出而存在积水，积水量的计算模型根据道路几何特征确定。
[0032]S33、根据步骤S1获得的排水能力信息结合步骤S32计算得到的积水量对不同降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取被测试路段的道路几何特征信息和排水设施的排水能力信息；S2、获取被测试路段的降雨强度信息；S3、根据步骤S1获得的道路几何特征信息和排水能力信息以及步骤S2获得的降雨强度信息计算得到不同路段、不同降雨强度组合条件下的轮胎与路面的摩擦系数。2.根据权利要求1所述的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，其特征在于，步骤S3中，摩擦系数的计算包括以下步骤：S31、根据步骤S2获得的降雨强度信息对降雨量和排水量进行计算；S32、根据步骤S1获得的道路几何特征信息结合步骤S31计算得到的降雨量和排水量对不同道路几何特征下的积水量进行计算；S33、根据步骤S1获得的排水能力信息结合步骤S32计算得到的积水量利用摩擦系数模型对不同降雨强度下的轮胎与路面的摩擦系数进行计算，得到轮胎与路面的摩擦系数。3.根据权利要求1所述的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，其特征在于，步骤S31中，所述降雨量的计算公式如下：Q＝I
R
LW
×
10
‑3其中，Q表示被测试路段汇流区域的降雨量，汇流区域与道路合成坡度和排水设施有关，I
R
表示降雨强度，L表示平行于行车方向的排水长度，W表示路幅宽度。4.根据权利要求1所述的评估降雨环境下汽车轮胎与路面摩擦系数的方法，其特征在于，步骤S32中，当道路硬路肩外边缘设置路缘石，所述排水量的计算公式如下：其中，Q
c
表示排水量，i
h
表示横坡，n表示沥青路面粗糙系数，H表示水膜厚度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，韩硕，许金良，刘兆新，吕文振，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：