[發明專利]一種實時多變量橋上行車限速控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201710323505.5
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN106991828A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 姚剛;楊陽;魏伏佳;秦蔚壑;王訓;陳宇翔;魏銀銀;李杭;向成明
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G08G1/09
• 分類號: G08G1/09;G08G1/01
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

1.一種實時多變量橋上行車限速控制系統，其特征在于，包括若干車輛檢測器(1)、若干監測設備(2)、電子顯示屏(3)和計算機(4)；

所述車輛檢測器(1)和監測設備(2)均沿橋梁長度方向上間隔設置；所述電子顯示屏(3)設置在橋梁兩端。所述車輛檢測器(1)、監測設備(2)和電子顯示屏(3)均與計算機(4)相連；

工作時，所述車輛檢測器(1)實時采集橋梁跨度范圍內的車型信息，所述監測設備(2)實時監測橋梁跨度范圍內的氣象數據；其中，所述氣象數據包括降雨信息、風力風向信息和能見度；所述計算機(4)周期采集氣象數據和車型信息，計算安全限速值并控制電子顯示屏(3)顯示安全限速值。

2.一種關于權利要求1所述控制系統的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)車輛檢測器(1)實時采集橋梁跨度范圍內的車型信息，監測設備(2)實時監測橋梁跨度范圍內的氣象數據；其中，所述氣象數據包括降雨量R、能見度距離L_J、平均風速U_m、脈動風速U_v和風偏角ψ；

2)按周期T將車型信息和氣象數據傳輸至計算機(4)；其中，所述周期T(min)根據橋梁長度和橋梁所在地區實際情況確定；

3)計算機(4)接收車型信息和氣象數據后，根據預設的計算準則分析計算得出能見度限速值v₁、降雨限速值v₂和風力限速值v₃；其中，計算準則如下：

(a)按公式(1)求解得出能見度限速值v₁：

L₁(t₀)+L₂(t_z)-L₃(t₀+t_z)＝L_J (1)

式中，L₁為制動反應距離(m)，L₁＝v₁t₀；L₂為制動距離(m)，L₃為前方車輛在后車制動并停止前行駛的距離(m)，L₃＝v₁t₀+v₁t_z；L_J為能見度距離(m)，由監測設備(2)測得；其中，v₁為能見度限速值(m/s)；t₀為制動反應時間(s)，t_z為制動時間(s)，均根據當地交通部門的相關規定確定；t₀₁為制動增長時間(s)，取0.2s或根據當地交通部門的相關規定確定；a_max為最大制動減速度(m/s²)，取3.4m/s²或根據當地交通部門的相關規定確定；

(b)按公式(2)計算得到降雨限速值v₂：

v₂＝96.84H_s^-0.259(2)

式中，H_s為水膜厚度(mm)，H_s＝0.1256·L_u^0.6715·i^-0.3147·R^0.7786·TD^0.7261；其中，L_u為橋梁坡長(m)；i為橋梁坡度(％)；R為降雨量(mm/h)，由監測設備(2)測得；TD為橋梁表面構造深度(mm)；

(c)求解風力限速值v₃：

根據車型信息和風偏角ψ，調用車輛參數及車輛氣動力系數；調用橋梁信息；根據達朗貝爾原理建立車輛運動方程；通過車輛運動方程分別求解側翻限速值v_cf，側滑限速值v_ch和偏轉限速值v_pz；比較三者的大小，將最小值賦予v₃；

4)將步驟3)中得出的3個限速值v₁、v₂和v₃進行比較，取其中最低的限速值作為當前橋梁的安全限速值v；

5)計算機(4)控制橋兩端的電子顯示屏(3)顯示步驟4)所述的安全限速值v；

6)進入下一個周期，重復步驟1)～5)。