[發明專利]基于車路協同的高速公路運行車速主動預警系統及控制方法

在審

• 申請號: 201710993620.3
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107742432A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 劉曉鋒;關志偉;宋裕慶;耿杰;肖金堅;張蕊;侯海晶
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: G08G1/0967
• 分類號: G08G1/0967;G08G1/09
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 周慶路

技術領域

本技術發明屬于智能交通領域，具體為使用車載單元、路側單元和氣象監測器，分天氣、分路段/節點動態優化運行車速，從而提高交通效率，改善交通安全水平。

背景技術

近年來，我國高速公路運營里程和交通流量持續增長，高速公路的交通監控系統建設與管理取得了長足的進步，大量的檢測線圈、視頻、卡口等交通檢測設備已用于高速公路的交通安全預警與應急工作。然而，目前的交通監控模式主要依賴于宏觀的交通流檢測，對個體車輛的運行信息掌握不足，因此交通預警的針對性和及時性有待提高。在惡劣天氣條件下(如霧、雨、雪)，高速公路交通事故頻發，部分原因包括：駕駛人對路況不熟悉，易超速行駛；交通事故發生以后，報警不及時，導致后續車輛無法及時掌握前方路況和交通預警信息，進而引發更為嚴重的二次交通事故。因此，對高速公路運行車速進行預警，具有十分重要的現實意義。

目前，我國高速公路主要采用靜態的運行車速引導方式，部分高速公路雖然采用了分路段動態的運行車速引導方式，其基礎是通過宏觀交通流(流量、密度、速度)的變化分析；然而，在低流量條件下(如夜間、稀疏道路)，宏觀交通流的變化不顯著，導致交通預警被動、不及時、應急處理滯后。最近幾年，車路協同技術在世界范圍內方興未艾，通過車路協同技術，獲取個體車輛的運行信息(如實時的車輛運行位置、速度、加減速度、停車情況等)，有利于提高交通信息的精度，另外，通過車路協同交互技術，對個體車輛進行交通預警，可顯著提高交通預警的針對性和及時性。

中國專利文獻CN201210379451.1公布了一種高速公路車速指導系統，該系統通過車輛檢測器檢測即時車速和車頭間距等參數，結合氣象和環境參數，根據車輛間最小安全間距，給出車輛加減速建議，并在車道上方的LED顯示屏發布。中國專利文獻CN201410234707.9公布了一種高速公路主線車速控制系統，該系統采用視頻檢測器進行交通流量檢測，由自定義的模糊規則，交通誘導控制系統優化給出各分車道的動態限速值或關閉車道的運行指令，輸出給各分車道LED可變限速標志。中國專利文獻CN201210427353.0公布了一種雨天環境下高速公路可變限速控制系統與控制方法，該方法使用環形線圈檢測器采集交通流量，結合實時降雨量，確定動態瓶頸路段，根據交通流量的密度與速度關系，給出路段限速值，并在可變限速牌顯示。

上述方法主要通過高速公路宏觀交通流的分析，進行宏觀車流的車速引導，由于缺乏個體車輛的運行信息，無法實現對個體車輛的運行車速預警。中國專利文獻CN201610643513.3公布了一種面向智能網聯汽車的霧天環境下高速公路安全車速引導系統和方法，該方法利用使用路側單元和車載單元，獲取路段上每輛車的實時運行狀態信息以及能見度信息，計算分析出最佳車速，發布給駕駛員參考。該方法僅考慮霧天因素，觸發條件單一，且沒考慮其他惡劣天氣(如雪、降雨等)，車速引導的適用性受限；此外，該方法忽略了個體車輛在危險道路節點(隧道出口、彎道、事故多發路段)運行的車速預警。

技術發明內容

本技術發明的目的在于克服上述不足，提供一種基于車路協同的高速公路運行車速主動預警系統及方法，該方法使用能見度檢測儀、雨雪量計、路側單元、車載單元，對不同的惡劣天氣進行分級，針對每個個體車輛，實現不同天氣條件下的不同路段/節點的車速引導。

本技術發明的具體步驟如下：

一種基于車路協同的高速公路運行車速主動預警系統，包括用以采集交通流信息的路側單元和用以采集氣象信息的氣象監測器，所述的氣象監測器包括能見度檢測儀、雨雪量計和用以與所述的路側單元通訊連結的通訊模塊，所述的路側單元用以與車輛的車載單元通訊。

所述的路側單元包括通訊模塊和數據處理模塊，其設置在高速公路主線出入口上下游500-1000米處，隧道出口下游200-300米處，彎道中間位置，以及事故多發路段的中間位置。

車載單元與路側單元之間采用專用短程通訊DSRC技術通訊，路側單元與氣象監測器之間使用3G或4G網絡通訊，能見度檢測儀安裝在多霧路段，雨雪量計安裝在高速公路沿線。

還包括與所述的路側單元通訊連結的可變速指示牌，所述的可變速指示牌包括LED顯示屏及警示燈。

一種所述的基于車路協同的高速公路運行車速主動預警系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟，

1)氣象監測器采集氣象信息并對氣象分別進行分類分級，所述的氣象信息包括降雨量、降雪量和可見度；其中，將每類氣象信息分別劃分為多個氣象等級，每個氣象等級對應相應的氣象限定速度，氣象等級越高對應的氣象限定速度越小；