一种高速公路失控车辆智能拦截系统的制作方法

[0001]
本发明属于公路安全防护领域，具体涉及一种高速公路失控车辆智能拦截系统。


背景技术：

[0002]
高速公路具有运输效率高、货运能力大、运输费用少等优点。但车辆驶入下坡路段后持续使用刹车容易造成车辆刹车片过热，导致制动性能降低或制动失灵，从而发生追尾、对撞及冲下悬崖车毁人亡等恶性交通事故。
[0003]
在社会高速发展的今天，为全面保障人车安全，技术人员设计出紧急避险车道，紧急避险车道连接着主车道，是专门为减慢失控车辆速度并使车辆安全停车而设立的辅助车道。但紧急避险车道也存在一些问题，如紧急避险车道需要设置较长的波浪形路面进行缓冲，下坡路段需要设置上坡的辅助车道，车辆动能过大时，车辆有冲出避险车道的安全隐患，且波浪形砂石路面会使车辆急剧颠簸从而造成人员受伤和车辆损坏。目前紧急避险车道不能实时监控车辆状态，对于不同车型，统一使用一种避险车道，不利于针对性的对车辆进行减速。
[0004]
因此，利用电子设备对行车状态进行实时监控，针对性的采取措施，会更为有效的保证驾驶人员及车辆安全。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种高速公路失控车辆智能拦截系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速公路失控车辆智能拦截系统，包括有检测模块、控制模块、执行模块，所述检测模块包括速度检测、拦截范围检测、质量检测、拦截网拉力检测，所述速度检测及拦截范围检测是通过将设置在固定横杆的测速摄像头进行检测，所述质量检测是将质量检测装置铺设在道路入口处，所述拦截网拉力检测是将拉力传感器设置在拦截网上。
[0007]
所述执行模块包括两套拦截网装置、自动报警装置；所述两套拦截网装置包括第一拦截网、第二拦截网；所述第一拦截网包括绳索收放装置和拉力传感器；所述第二拦截网包括绳索收放装置和滑轨；所述自动报警装置包括联网报警和现场警示部分，联网报警通过网络连接到交警服务中心，现象警示部分安装在紧急避险道路的入口处。
[0008]
优选的，控制模块由plc实现控制。
[0009]
优选的，拉力传感器使用s型拉力传感器。
[0010]
优选的，第二拦截网上所使用滑轨选用电动双轴滑轨。
[0011]
优选的，车辆质量检测装置可采用石英动态汽车衡，使得失控车辆在速度较快的情况下能够准确测量车辆质量。
[0012]
优选的，一种智能高速公路失控车辆拦截系统工作过程，包括以下步骤：
[0013]
步骤一：质量检测装置在紧急避险道路入口处，测速摄像头一进行测速及捕捉拦
截范围信息，测得数据传输给控制系统，控制系统进行信息处理，计算出车辆运行到第一拦截网时所具有的初始动能，判断是否在第一拦截网拦截能力范围内，并开始第一道拦截，拦截过程中，通过拉力传感器，测出车辆撞击拦截网时的拉力，根据拉力对拦截网收放控制。
[0014]
具体分析过程如下：
[0015]
质量检测装置测量出待拦截车辆的质量m，测速摄像头一检测汽车初始速度 v1：
[0016]
g
车
＝mg
ꢀꢀ
(1)
[0017]
f1＝μg
车
ꢀꢀ
(2)
[0018]
(2)式中f1为未拦截时车辆受到的摩擦阻力，μ为车辆与地面之间摩擦系数。当车辆接触拦截网时，有：
[0019]
f1+f2＝ma
ꢀꢀ
(3)
[0020]
f2为拦截网对车辆产生的阻力，a为车辆减速的加速度。假设a
m
为保证司机及汽车安全的前提下汽车减速过程中的最大加速度。当f2增大时a增大，当a接近 a
m
时，为保证司机及汽车安全需减小f2即放长拦截网绳，通过此过程实时调节f2的大小，在保证司机及汽车安全的前提下，使车辆在最短时间内速度降低至安全速度v2，其中可通过测速摄像头二测得车辆是否达到安全速度v2。
[0021]
拦截过程中a始终接近a
m
，可认为a＝a
m
，即可提前预判车辆自撞击第一拦截网(4)时速度v1降低至安全速度v2的距离s，如下：
[0022][0023]
步骤二：第二拦截网设置在第一拦截网理论拦截极限距离处，若第一拦截网被拉至极限距离时车辆速度仍未降至安全速度即第一拦截失效，第一拦截网绳索收放装置持续释放绳索，控制模块根据检测车头确定拦截范围，控制执行机构移动滑轨，调节第二拦截网位置，立即启用第二拦截网，实现对车辆的更精确地拦截。若在第二拦截网拦截失败，第一拦截网和第二拦截网绳索收放装置均持续释放绳索。
[0024]
步骤三：第二拦截网拦截失败时，车辆会进入传统砂石路面，进行物理摩擦拦截。
[0025]
步骤四：拦截结束，触发自动报警装置。
[0026]
有益效果：
[0027]
(1)本发明的一种高速公路失控车辆智能拦截系统，采用拦截网的方式拦截车辆，与传统波浪形砂石车道相比，拦截系统所用车道更加平稳，从而避免车辆急剧颠簸造成人员受伤和车辆损坏。
[0028]
(2)本发明的一种高速公路失控车辆智能拦截系统，采用的拦截网系统，可实时监测车辆信息，确定拦截范围，调节拦截网拉力，对车辆进行受力分析，针对性拦截。
[0029]
(3)本发明的一种高速公路失控车辆智能拦截系统，可在第一时间实现自动报警，如遇到司机昏迷等情况时，交警部门能够及时有效对司机进行救治。
[0030]
(4)本发明的一种高速公路失控车辆智能拦截系统，减轻铺设大量砂石工作量及需要上坡路段的地形要求。此拦截系统电力驱动，维护简单。
附图说明
[0031]
图1为本发明一种高速公路失控车辆智能拦截系统的整体结构示意图。
[0032]
图2为本发明一种高速公路失控车辆智能拦截系统的绳索收放装置截面图。
[0033]
图3为本发明一种高速公路失控车辆智能拦截系统的拦截网拦截范围示意图。
[0034]
图4为本发明一种高速公路失控车辆智能拦截系统的整体结构框图。
[0035]
图5为本发明一种高速公路失控车辆智能拦截系统的工作流程图。
[0036]
图中：1、质量检测装置；2、测速摄像头一；3、测速摄像头二；4、第一拦截网； 5、第二拦截网；6、拦截网固定桩；7、滑轨；8、砂石路面；9、绳索收放装置； 10、电机；11、拦截范围图。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
[0038]
如图1-5所示，一种高速公路失控车辆智能拦截系统，包括有检测模块、控制模块、执行模块，所述检测模块分别为质量检测装置1、测速摄像头一2、测速摄像头二3、拉力传感器，所述质量检测装置1是由多个压力传感器组成的质量检测板，质量检测板铺设在紧急避险路面入口处，所述测速摄像头一2、测速摄像头二3分别安装在拦截网固定桩6上，所述测速摄像头一2是为控制模块提供车辆速度信息及拦截范围；所述测速摄像头二3是为监测拦截过程中速度，所述拉力传感器固定设置在第一拦截网4上。
[0039]
所述执行模块包括两套拦截网装置、自动报警装置；
[0040]
所述两套拦截网装置包括第一拦截网4、第二拦截网5；
[0041]
所述第一拦截网4包括绳索收放装置9；
[0042]
所述第二拦截网5包括绳索收放装置9和滑轨7；
[0043]
所述自动报警装置包括联网报警和现场警示部分，联网报警通过网络连接到交警服务中心，现象警示部分安装在紧急避险道路的入口处；
[0044]
所述拉力传感器可选用s型结构传感器；
[0045]
所述拉力传感器是固定在拦截网四角绳索上；
[0046]
所述第一拦截网绳索收放装置9是设置在固定桩内部，绳索连接电机10；
[0047]
所述第二拦截网绳索可通过滑轨上滑轮升降调节拦截网位置，滑轨采用双轴电控滑轨；
[0048]
所述绳索收放装置9是根据对车辆运动状态分析计算而进行收放变化；
[0049]
所述检测模块、控制模块与执行模块之间电性连接。
[0050]
拦截过程包括以下步骤：
[0051]
步骤一：质量检测装置1在紧急避险道路入口处，测速摄像头一2进行测速及捕捉拦截范围信息，测得数据传输给控制系统，控制系统进行信息处理，计算出车辆运行到第一拦截网4时所具有的初始动能，判断是否在第一拦截网4拦截能力范围内，并开始第一道拦截，拦截过程中，通过拉力传感器，测出车辆撞击拦截网时的拉力，根据拉力对拦截网收放控制。
[0052]
具体分析过程如下：
[0053]
质量检测装置1测量出待拦截车辆的质量m，测速摄像头一2检测汽车初始速度v1：
[0054]
g
车
＝mg
ꢀꢀ
(1)
[0055]
f1＝μg
车
ꢀꢀ
(2)
[0056]
(2)式中f1为未拦截时车辆受到的摩擦阻力，μ为车辆与地面之间摩擦系数。当车
辆接触拦截网时，有：
[0057]
f1+f2＝ma
ꢀꢀ
(3)
[0058]
f2为拦截网对车辆产生的阻力，a为车辆减速的加速度。假设a
m
为保证司机及汽车安全的前提下汽车减速过程中的最大加速度。当f2增大时a增大，当a接近 a
m
时，为保证司机及汽车安全需减小f2即放长拦截网绳，通过此过程实时调节f2的大小，在保证司机及汽车安全的前提下，使车辆在最短时间内速度降低至安全速度v2，其中可通过测速摄像头二3测得车辆是否达到安全速度v2。
[0059]
拦截过程中a始终接近a
m
，可认为a＝a
m
，即可提前预判车辆自撞击第一拦截网(4)时速度v1降低至安全速度v2的距离s，如下：
[0060][0061]
步骤二：第二拦截网5设置在第一拦截网4理论拦截极限距离处，若第一拦截网4被拉至极限距离时车辆速度仍未降至安全速度即第一拦截失效，第一拦截网绳索收放装置持续释放绳索，控制模块根据检测车头确定拦截范围，控制执行机构移动滑轨7，调节第二拦截网位置，立即启用第二拦截网5，实现对车辆的更精确地拦截。若在第二拦截网拦截失败，第一拦截网和第二拦截网绳索收放装置均持续释放绳索。
[0062]
步骤三：第二拦截网5拦截失败时，车辆会进入传统砂石路面8，进行物理摩擦拦截。
[0063]
步骤四：拦截结束，触发自动报警装置。
[0064]
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围内。