结冰路面实际摩擦系数检测装置与方法与流程

本发明涉及交通运输领域，具体而言，涉及一种结冰路面实际摩擦系数检测装置与方法。
背景技术：
：公路路面应具备足够的抗滑能力，以保证行车安全，路面抗滑能力不足时，会对行车安全产生重大影响。汽车在弯道上行驶，容易产生横向滑移；高速行车时紧急制动，所需的制动距离就会增长。例如，根据有关研究，沥青路面摩擦系数从0.8变化到0.4时，同一车辆80km/h车速的制动距离可从100米增加到140米，当车辆在存在冰雪的路面上行驶时，制动距离与正常条件相比更是要增加一倍以上。美国联邦公路局(FHWA)的事故统计表明：大约有22％的交通事故与不良天气条件相关，近10年的统计显示，平均每年天气有关事故造成将近6000人死亡、44.5万人受伤，其中路面潮湿与积水状态造成的死亡与受伤人数占比最高，分别是13％和15％，相应的，雨天分别是8％和10％，冰雪天气大约是6％和7％。在我国，根据公安部的交通事故统计年报，每年在雨雪不良天气和湿滑路面条件下的事故占比大约10％。国内外的研究表明，积水、结冰、结冰等湿滑路面状态下的交通事故率与干燥路面相比，高出3-7倍。现有技术中，通常采用激光技术、遥感式安装方式在检测路面干燥、潮湿、积水、冰雪等路面状态基础上，结合一定的算法估算出路面的湿滑指数，传感器输出的湿滑指数或路面摩擦系数值来反映实时检测的路面抗滑性能，但是上述的湿滑系数的采集方式采用多波段激光器技术原理检测路面状态，进而估算路面摩擦系数。但是上述的检测设备价格高昂，对于用户而言，这种昂贵的传感器或设备严重的制约了其广泛应用，目前仅有极少量的应用，根本无法满足公路运营管理部门对于实施路面抗滑性能的监测需求，并且计算得出的路面摩擦系数精确度低。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种结冰路面实际摩擦系数检测装置与方法。第一方面，本发明实施例提供了一种结冰路面实际摩擦系数检测装置，所述结冰路面实际摩擦系数检测装置包括：结冰传感器，用于检测待测路面的结冰信号；温度传感器，用于检测待测路面的温度；控制器，与所述结冰传感器、所述温度传感器均电连接，用于判断是否接收到结冰信号且待测路面的温度是否小于零度，在接收到结冰信号且待测路面的温度小于零度时，依据预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1，预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2，预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数CFTdh计算出结冰路面实际摩擦系数。第二方面，本发明实施例还提供了一种结冰路面实际摩擦系数检测方法包括：检测待测路面的结冰信号与温度值；判断是否接收到结冰信号且待测路面的温度是否小于零度；在接收到结冰信号且待测路面的温度小于零度时，依据预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1，预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2，预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数CFTdh计算出结冰路面实际摩擦系数。与现有技术相比，本发明提供的结冰路面实际摩擦系数检测装置与方法，通过结冰传感器检测待测路面的结冰信号，温度传感器检测待测路面的温度；再利用控制器判断是否接收到结冰信号且待测路面的温度是否小于零度，在接收到结冰信号且待测路面的温度小于零度时，依据预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1，预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2，预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数CFTdh计算出结冰路面实际摩擦系数。该结冰路面实际摩擦系数检测装置价格低廉，适用范围广，并且检测得出的结冰路面实际摩擦系数精确度高。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例提供的一种结冰路面实际摩擦系数检测装置的电路连接框图；图2本发明实施例提供的预设的结冰路面实际摩擦系数随温度变化而变化的示意图；图3为本发明实施例提供的一种结冰路面实际摩擦系数检测方法的流程图。其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下：结冰传感器101，控制器102，温度传感器103，位置信息采集模块104，通信接口105，电源管理模块106。具体实施方式下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，本发明实施例提供的一种结冰路面实际摩擦系数检测装置，所述结冰路面实际摩擦系数检测装置包括结冰传感器101、控制器102、温度传感器103、位置信息采集模块104、通信接口105以及电源管理模块106。所述结冰传感器101用于检测待测路面的结冰信号。结冰传感器101是用于检测路面、飞机、输电线、建筑等物体表面结冰的传感器，通过结冰传感器101可以将结冰信号转换为可以直接检测的电学信号。本实施例中，结冰传感器101可采用但不限于光学式结冰传感器、电学式结冰传感器、机械式结冰传感器。所述温度传感器103用于检测待测路面的温度。所述控制器102与所述结冰传感器101、所述温度传感器103均电连接，用于判断是否接收到结冰信号且待测路面的温度是否小于零度，在接收到结冰信号且待测路面的温度小于零度时，依据预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1，预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2，预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数CFTdh计算出结冰路面实际摩擦系数本实施例中，通过结冰传感器101是否检测到结冰信号作为路面状态是否结冰的第一条件；且由于路面结冰时的路面温度肯定小于或等于零度，因此确定路面温度为结冰状态时的另一限定条件为温度传感器103采集到的待测路面的温度小于或等于零度。具体地，所述控制器102用于若所述待测路面的温度大于或等于Th时，依据算式CFT＝CFTdh-u2(T-Th)计算出结冰路面实际摩擦系数，若所述待测路面的温度小于Th时，依据算式CFT＝CFTdh+u1(Th-T)计算出结冰路面实际摩擦系数，其中，CFT为结冰路面实际摩擦系数，u1为预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值，u2为预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值，Th为预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点，CFTdh为预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数，T为采集到的待测路面的温度，且Th与T均小于或等于零度。根据发明人试验，结冰路面状态下的结冰路面实际摩擦系数与路面温度有关。依据在结冰路面状态下，路面温度对结冰路面实际摩擦系数影响关系，便可以得到特定路面温度下、结冰路面实际摩擦系数。如图2所示，横坐标表示路面温度；纵坐标表示结冰路面实际摩擦系数。由图2可以看出，路面实际摩擦系数随温度变化曲线可以分成I区和II区两个范围，两个范围内路面实际摩擦系数均随着路面温度的升高而降低。不妨设，I区与II区的分界点为Th，Th对应的路面实际摩擦系数是CFTdh。在I区和II区，结冰路面实际摩擦系数与路面温度的关系可以用近似线性关系来表征，不妨设II区范围线性拟合直线的斜率绝对值为u2，I区范围线性拟合直线的斜率绝对值为u1，且u2大于u1，且斜率的含义表示单位路面温度引起的结冰路面实际摩擦系数的变化量绝对值。依据上述，结冰路面实际摩擦系数的计算方法如下：当待测路面的温度T≥Th时，CFT＝CFTdh-u2*(T-Th)，当路面温度T<Th时，CFT＝CFTdh+u1*(Th-T)。因此控制器102用于若所述待测路面的温度大于或等于Th时，依据算式CFT＝CFTdh-u2(T-Th)计算出结冰路面实际摩擦系数，若所述待测路面的温度小于Th时，依据算式CFT＝CFTdh+u1(Th-T)计算出结冰路面实际摩擦系数。本实施例中，温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1的取值区间为[0.002，0.004]，温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2的取值区间为[0.012，0.020]，影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th的取值区间为[-10，0]。另外，所述待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数为预设的值或依据算式CFTdh＝CFTB-u2*Th求得，其中，CFTB为预设的待测路面的温度为0度时的结冰路面实际摩擦系数。具体地，预设的路面温度为0度时的结冰路面实际摩擦系数CFTB、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1、预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2、预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th的取值范围和缺省值如表1所示参数取值范围缺省值CFTB[0.15,0.23]0.20u1[0.002,0.004]0.003u2[0.012,0.020]0.015Th[-10,0]-5表1所示电源管理模块106与控制器102电连接，电源管理模块106负责电源管理，为整个潮湿路面实际摩擦系数检测装置，并且还具有稳压、限压、调压、限流等作用，如果采用太阳能供电方式，电源模块106还须具备蓄电池储能原件的充放电电路。所述位置信息采集模块104与所述控制器102电连接，所述位置信息采集模块104用于采集所述结冰路面实际摩擦系数检测装置当前的位置信息。本实施例中，位置信息采集模块可以采用但不限于GPS定位模块、网络地址定位模块以及桩号定位模块。所述通信接口105与所述控制器102电连接，所述控制器102还用于将采集到位置信息和计算得出的结冰路面实际摩擦系数通过所述通信接口105发送至一智能终端。工作人员即可在智能终端查看到当前的位置信息及与该位置信息关联的路段的结冰路面实际摩擦系数。请参阅图3，本发明实施例还提供了一种结冰路面实际摩擦系数检测方法，需要说明的是，本实施例所提供的结冰路面实际摩擦系数检测方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。所述结冰路面实际摩擦系数检测方法包括：步骤S301：采集待测路面的结冰信号、温度值以及当前的位置信息。步骤S302：判断是否接收到结冰信号且待测路面的温度是否小于零度，若在接收到结冰信号时，待测路面的温度小于零度执行步骤S303。步骤S303：依据所述待测路面的温度、预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1，预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2，预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数CFTdh计算出结冰路面实际摩擦系数。具体地，步骤S303包括若所述待测路面的温度大于或等于Th时，依据算式CFT＝CFTdh-u2(T-Th)，若所述待测路面的温度小于Th时，CFT＝CFTdh+u1(Th-T)，其中，CFT为结冰路面实际摩擦系数，u1为预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值，u2为预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值，Th为预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点，CFTdh为预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数，T为采集到的待测路面的温度，且Th与T均小于或等于零度。其中，温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1的取值区间为[0.002，0.004]，温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2的取值区间为[0.012，0.020]，影响结冰路面实际摩擦系数与温度的比值变化的温度点Th的取值区间为[-10，0]。另外，所述待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数为预设的值或依据算式CFTdh＝CFTB-u2*Th求得，其中，CFTB为预设的待测路面的温度为0度时的结冰路面实际摩擦系数。步骤S304：将采集到的位置信息和计算得出的结冰路面实际摩擦系数发送至一智能终端。综上所述，本发明提供的结冰路面实际摩擦系数检测装置与方法，通过分别结冰传感器检测待测路面的结冰信号，温度传感器检测待测路面的温度；再利用控制器判断是否接收到结冰信号且待测路面的温度是否小于零度，在接收到结冰信号且待测路面的温度小于零度时，依据预设的影响结冰路面实际摩擦系数温度变率的变化的温度点Th、预设的温度小于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u1，预设的温度大于或等于Th时结冰路面实际摩擦系数随温度变率的绝对值u2，预设的待测路面的温度为Th时的结冰路面实际摩擦系数CFTdh计算出结冰路面实际摩擦系数。该结冰路面实际摩擦系数检测装置价格低廉，适用范围广，并且检测得出的结冰路面实际摩擦系数精确度高。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。当前第1页1 2 3