高速公路主線車速控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高速公路主線車速控制系統(tǒng)，其包括在高速公路主線路段設(shè)置的多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志和交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)；所述多通道交通環(huán)境綜合檢測器包括集成通信模塊及與之連接的雨量計、霧雪透光計、風(fēng)速儀和交通流量檢測器，集成通信模塊通過統(tǒng)一通信接口將數(shù)據(jù)輸出給交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)；交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)結(jié)合各分車道限速約束條件，優(yōu)化給出各分車道的動態(tài)限速值或關(guān)閉車道運行指令，輸出給各分車道LED可變限速標志。本發(fā)明的優(yōu)點是：在綜合考慮雨、雪霧、風(fēng)和交通流擁擠情況基礎(chǔ)上，優(yōu)化給出分車道動態(tài)限速值或禁止通行指令，保障復(fù)雜交通條件下高速公路主線的行車安全。
【專利說明】高速公路主線車速控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速公路主線車速控制系統(tǒng)，適用于高速公路主線車速分車道優(yōu)化控制。
【背景技術(shù)】
[0002]研究表明，復(fù)雜交通環(huán)境條件下(雨、雪霧、風(fēng)、擁擠交通流)，車速過高會導(dǎo)致交通事故發(fā)生的概率顯著增加，尤其是在高速公路主線上。采用主線分車道實時限速控制技術(shù)，可動態(tài)引導(dǎo)車速保持在合理范圍內(nèi)，并減少前后跟隨車輛之間的速度差，從而保障復(fù)雜交通環(huán)境條件下的行車安全。
[0003]目前我國高速公路主要采用固定限速方式，部分高速公路雖然采用了可變限速控制方式，但沒有針對復(fù)雜交通環(huán)境以及分車道的動態(tài)可變限速控制技術(shù)和方法。相關(guān)的專利較少，申請?zhí)枮?01010164710.x的中國專利，提供了一種屬于隧道安全領(lǐng)域的可變限速控制算法，沒有考慮惡劣天氣環(huán)境下的限速控制問題。申請?zhí)枮?01210427353.0的中國專利，提供了一種高速公路可變限速控制系統(tǒng)和方法，只考慮了雨天環(huán)境下而且不分車道的限速控制問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上不足，本發(fā)明提供一種針對復(fù)雜交通環(huán)境下的高速公路主線車速控制系統(tǒng)，在綜合考慮多種交通環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，優(yōu)化給出分車道動態(tài)限速值或禁止通行指令。
[0005]本發(fā)明提供一種高速公路主線車速控制系統(tǒng)，包括在高速公路主線路段設(shè)置的:多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志和交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，所述多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志分別與交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)連接；所述多通道交通環(huán)境綜合檢測器包括集成通信模塊及與之連接的雨量計、霧雪透光計、風(fēng)速儀和交通流量檢測器，雨量計、霧雪透光計、風(fēng)速儀、交通流量檢測器分別檢測高速公路主線同一路段的降雨、霧雪、風(fēng)速強度和交通流量，并輸出給所述集成通信模塊，集成通信模塊通過統(tǒng)一通信接口將數(shù)據(jù)輸出給交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)；交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)結(jié)合各分車道限速約束條件，優(yōu)化給出各分車道的動態(tài)限速值或關(guān)閉車道運行指令，輸出給各分車道LED可變限速標志；分車道LED可變限速標志按車道設(shè)置，進行分車道限速值或禁止通行標志顯示。
[0006]進一步的，所述分車道動態(tài)限速值由交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)通過下述方法優(yōu)化得到:
[0007](I)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)將輸入的降雨、霧雪、風(fēng)速強度和交通擁擠情況都分成大、較大、中、較小、小五個等級，即:
[0008]U1, U2, U3 e {大，較大，中，較小、小}
[0009]U4(U41, U42, U43, U44) e {大，較大，中，較小、小}
[0010]其中，降雨強度U1、霧雪強度U2、風(fēng)速U3的取值不分車道，交通擁擠情況U4則分車道取值，按車道1、2、3、4依次取值U41、U42、U43、U44 ；[0011](2)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)將輸出的限速值分成:
[0012]Vil, Vi2 e {0,20,40,60,80,100}
[0013]Vi3, Vi4 e {0，20，40，60，80，100，120}
[0014]其中，對于單向為4個車道的高速公路，靠近路側(cè)的第1、2車道為大車行駛車道，最高限速100km/h，靠近中心隔離帶的第3、4車道為小車行駛車道，最高限速120km/h;若輸出的限速值為0，則顯示禁止通行標志；
[0015]Vil代表某種交通環(huán)境下的第I車道的輸出限速值，i = 1、2、3、4，分別表示雨、霧雪、風(fēng)、交通擁擠環(huán)境，同理，vi2, Vi3, Vi4分別代表第2，3，4車道的輸出限速值；
[0016](3)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系采用模糊規(guī)則確定:
[0017]考慮交通環(huán)境“雨”時,對應(yīng)強度大、較大、中、較小、小,V11 = V12分別為20，40，60，80，80 ；V13 = V14 分別為 40,60,80,100,100 ；
[0018]考慮交通環(huán)境“霧雪”時,對應(yīng)強度大、較大、中、較小、小，V21 = V22分別為0，20，40，60，80 ；V23 = V24 分別為 0，20，40，60，80 ；
[0019]考慮交通環(huán)境“風(fēng)”時,對應(yīng)強度大、較大、中、較小、小,V31 = V32分別為40，60，60，80，100 ；V33 = V34 分別為 40，60，80，100，120 ；
[0020]考慮交通流量時，對應(yīng)擁擠情況大、較大、中、較小、小，V41 = V42分別為0，60，80，100，100 ；V43 = V44 分別為 0,60,80,120,120 ；
[0021](4)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)會得到二種或以上交通環(huán)境同時作用下的輸出限速值集合，取各種交通環(huán)境獨立作用下輸出值集合的最小值:
[0022]V1 = Min (V11, V21, V31, V41) ；V2 = Min (V12, V22, V32, V42)；
[0023]V3 = Min (V13, V23, V33, V43) ；V4 = Min (V14, V24, V34, V44)；
[0024]其中Vp V2、V3、V4依次代表第1、2、3、4車道的輸出限速值。
[0025]進一步的，在高速公路主線路段某一斷面按車道設(shè)置一組LED可變限速標志，在該斷面路側(cè)設(shè)置交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，并在交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)下游間距1000米處設(shè)置多通道交通環(huán)境綜合檢測器。集成通信模塊對各種檢測數(shù)據(jù)集成后通過無線網(wǎng)絡(luò)輸出給交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)。
[0026]所述交通流量檢測器采用視頻檢測器，在車道上方安裝攝像機，同時對多個車道的交通流量進行檢測。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點是:在綜合考慮雨、雪霧、風(fēng)和交通流擁擠情況基礎(chǔ)上，優(yōu)化給出分車道動態(tài)限速值或禁止通行指令，完成復(fù)雜交通環(huán)境下的高速公路主線車速控制，保障復(fù)雜交通條件下高速公路主線的行車安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明高速公路主線車速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與安裝示意圖。
[0029]圖2是本發(fā)明實施例的車速控制流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0031]本發(fā)明包括在高速公路主線路段設(shè)置的:多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志和交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，所述多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志分別與交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)連接。
[0032]多通道交通環(huán)境綜合檢測器由雨量計、霧雪透光率計、風(fēng)速儀、交通流量檢測器和集成通信模塊構(gòu)成。雨量計、霧雪透光計、風(fēng)速儀分別檢測高速公路主線路段的降雨、霧雪、風(fēng)速強度，并通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口輸出給集成通信模塊。交通流量檢測器采用視頻檢測器，可同時對四個車道的交通流量進行檢測，檢測數(shù)據(jù)也通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口輸出給集成通信模塊。集成通信模塊對各種檢測數(shù)據(jù)集成后通過無線網(wǎng)絡(luò)輸出給交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)。
[0033]交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)接收多通道交通環(huán)境綜合檢測器輸出的復(fù)雜交通環(huán)境檢測數(shù)據(jù)，并結(jié)合各分車道限速約束條件，優(yōu)化給出各分車道的動態(tài)限速值或關(guān)閉車道運行指令，輸出給各分車道LED可變限速標志。LED可變限速標志按車道設(shè)置，分別接收交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)指令后進行相應(yīng)限速值或關(guān)閉車道運行(禁止通行)標志顯示。
[0034]高速公路分車道動態(tài)限速值通過下述方法優(yōu)化得到:
[0035](I)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)將輸入的降雨、霧雪、風(fēng)速強度和交通擁擠情況都分成大、較大、中、較小、小五個等級，即:
[0036]U1, U2, U3 e {大，較大，中，較小、小}
[0037]U4(U41，U42，U43，U44) e {大，較大，中，較小、小}
[0038]其中，降雨強度U1、霧雪強度U2、風(fēng)速U3的取值不分車道，U4交通擁擠情況則分車道取值，按車道1、2、3、4依次取值U41、U42、U43> U44。
[0039](2)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)將輸出的限速值分成:
[0040]Vil, Vi2 e {0,20,40,60,80,100}
[0041]Vi3, Vi4 e {0，20，40，60，80，100，120}
[0042]其中，對于單向為4個車道的高速公路，根據(jù)我國高速公路運輸管理規(guī)定，靠近路側(cè)的第1、第2車道為大車行駛車道，最高限速不允許超過100km/h，靠近中心隔離帶的第3、第4車道為小車行駛車道，最高限速不允許超過120km/h。若輸出的限速值為0，則顯示禁止通行標志。
[0043]Vil代表某種交通環(huán)境下的第I車道的輸出限速值，i = 1、2、3、4，分別表示雨、霧雪、風(fēng)、交通擁擠環(huán)境，其它依次類推。
[0044](3)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系采用模糊規(guī)則確定:
[0045]表1第I和2車道輸入與輸出模糊規(guī)則
【權(quán)利要求】
1.高速公路主線車速控制系統(tǒng)，其特征是，包括在高速公路主線路段設(shè)置的:多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志和交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，所述多通道交通環(huán)境綜合檢測器、分車道LED可變限速標志分別與交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)連接；所述多通道交通環(huán)境綜合檢測器包括集成通信模塊及與之連接的雨量計、霧雪透光計、風(fēng)速儀和交通流量檢測器，雨量計、霧雪透光計、風(fēng)速儀、交通流量檢測器分別檢測高速公路主線同一路段的降雨、霧雪、風(fēng)速強度和交通流量，并輸出給所述集成通信模塊，集成通信模塊通過統(tǒng)一通信接口將數(shù)據(jù)輸出給交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)；交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)結(jié)合各分車道限速約束條件，優(yōu)化給出各分車道的動態(tài)限速值或關(guān)閉車道運行指令，輸出給各分車道LED可變限速標志；分車道LED可變限速標志按車道設(shè)置，進行分車道限速值或禁止通行標志顯示。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的高速公路主線車速控制系統(tǒng)，其特征是:所述分車道動態(tài)限速值由交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)通過下述方法優(yōu)化得到: (1)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)將輸入的降雨、霧雪、風(fēng)速強度和交通擁擠情況都分成大、較大、中、較小、小五個等級，即: U1, U2, U3 e {大，較大，中，較小、小}
U4(U41, U42, U43, U44) e {大，較大，中，較小、小} 其中，降雨強度U1、霧 雪強度U2、風(fēng)速U3的取值不分車道，交通擁擠情況U4則分車道取值，按車道1、2、3、4依次取值U41、U42、U43、U44 ； (2)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)將輸出的限速值分成:
Vil, Vi2 e {0,20,40,60,80,100}
Vi3, Vi4 e {0，20，40，60，80，100，120} 其中，對于單向為4個車道的高速公路，靠近路側(cè)的第1、2車道為大車行駛車道，最高限速100km/h，靠近中心隔離帶的第3、4車道為小車行駛車道，最高限速120km/h;若輸出的限速值為0，則顯示禁止通行標志； Vil代表某種交通環(huán)境下的第I車道的輸出限速值，i = l、2、3、4，分別表示雨、霧雪、風(fēng)、交通擁擠環(huán)境，同理，Vi2, Vi3, Vi4分別代表第2，3，4車道的輸出限速值； (3)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系采用模糊規(guī)則確定: 考慮交通環(huán)境“雨”時，對應(yīng)強度大、較大、中、較小、小，V11 = V12分別為20，40，60，80，.80 ；V13 = V14 分別為 40,60,80,100,100 ； 考慮交通環(huán)境“霧雪”時，對應(yīng)強度大、較大、中、較小、小，V21 = V22分別為0，20，40，60，.80 ；V23 = V24 分別為 0，20，40，60，80 ； 考慮交通環(huán)境“風(fēng)”時，對應(yīng)強度大、較大、中、較小、小，V31 = V32分別為40，60，60，80，.100 ；V33 = V34 分別為 40,60,80,100,120 ； 考慮交通流量時，對應(yīng)擁擠情況大、較大、中、較小、小，V41 = V42分別為0，60，80，100，.100 ；V43 = V44 分別為 0，60，80，120，120 ； (4)交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)會得到二種或以上交通環(huán)境同時作用下的輸出限速值集合，取各種交通環(huán)境獨立作用下輸出值集合的最小值:
V1= Min (V11, V21, V31, V41) 'N2 = Min (V12, V22, V32, V42)；
V3 = Min (V13, V23, V33, V43) ；V4 = Min (V14, V24, V34, V44)； 其中V4依次代表第1、2、3、4車道的輸出限速值。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的高速公路主線車速控制系統(tǒng)，其特征是:在高速公路主線路段某一斷面按車道設(shè)置一組LED可變限速標志，在該斷面路側(cè)設(shè)置交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，并在交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)下游間距1000米處設(shè)置多通道交通環(huán)境綜合檢測器。
4.如權(quán)利要求1所述的高速公路主線車速控制系統(tǒng)，其特征是，所述交通流量檢測器采用視頻檢測器，在車道上方安裝攝像機，同時對多個車道的交通流量進行檢測。
5.如權(quán)利要求1所述的高速公路主線車速控制系統(tǒng)，其特征是，所述集成通信模塊對各種檢測數(shù)據(jù)集成后通過無線網(wǎng)絡(luò) 輸出給交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)。
【文檔編號】G08G1/07GK103985260SQ201410234707
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】袁建華, 邱紅桐, 李標, 陸振益, 封春房, 顧家悅 申請人:公安部交通管理科學(xué)研究所