一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统的制作方法

本发明涉及交通安全技术领域，具体涉及一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统。

背景技术：

近年来，随着人们出行、运输需求量的日益扩大，高速公路的使用率大幅提高。与其他道路相比，高速公路路况复杂、车速较快，即使较小的交通行为风险亦可引起较大的交通事故。尤其在长下坡、急转弯、隧道、大桥等典型路段，道路线性特征及环境特征影响下的交通事故等级往往较高。以长下坡路段道路交通风险发生过程为例，在长下坡道路中，车辆需长时间进行连续大强度制动，繁重的制动热负荷很容易引起制动器的热衰退，进而引发交通风险，造成极大的人员伤亡与经济损失，严重影响高速公路的交通安全。因此，如何提高高速公路交通安全、确保道路安全通畅，充分发挥高速公路在社会发展中的重要作用，已经成为交通管理部门与社会各界广泛关注的一个重要课题。

目前对于高速公路运行风险的研究已经有很多，然而，现有研究中存在诸多问题，例如：1)未能根据车辆运动信息进行主动跟随预警，对高速移动目标车辆的预警有效性与针对性不足；2)预警方法单一，针对性及有效性不强，极有可能造成驾驶员对预警信息的误判；3)预警措施仅针对超速的风险车辆本身，未考虑风险车辆对周车及后方车辆的影响，其应用具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对上述现有高速公路中车辆风险交通行为预警方式单一、针对性不强、预警过程未考虑车辆状态信息，最终影响预警有效性的问题，本发明的目的是通过配合使用高音喇叭阵列(声)、激光发射器阵列(光)与可变信息牌阵列(电)等预警方式，结合智能感知系统及智能路侧终端设备，提供一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统，从而提高交通风险预警的有效性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统，包括智能感知系统、智能路侧终端，所述智能路侧终端用于对所述智能感知系统发布的车辆状态信息进行分析和处理；其还包括：风险预警系统，所述风险预警系统与所述智能路侧终端相连；所述风险预警系统包括声音预警模块、光预警模块和电预警模块，且所述声音预警模块、光预警模块和电预警模块用于根据所述智能路侧终端发送的分析处理结果，利用声音、光、文字的预警信息，从声、光、电三个角度给予存在风险行为的车辆驾驶员及其后方车辆驾驶员预警提示。

进一步地，所述声音预警模块包括声音预警控制模块和由多个定向高音喇叭构成的定向高音喇叭阵列，所述声音预警控制模块用于根据存在风险交通行为的目标车辆的位置和行驶速度信息，生成声音预警控制信号并发送到所述定向高音喇叭阵列；所述定向高音喇叭阵列根据所述声音预警控制信号在所述目标车辆的驾驶室两侧进行长短音配合的规律性鸣笛，实现对危险车辆的主动跟随预警；同时，通过不同长短音配合的鸣笛方式区分交通行为风险类别及风险等级。

进一步地，所述定向高音喇叭阵列中的各所述定向高音喇叭等距设置在道路两侧。

进一步地，所述电预警模块包括电预警控制模块和由多个可变信息牌构成的可变信息牌阵列，所述电预警控制模块用于在发现车辆存在风险交通行为时，根据目标车辆的位置和行驶速度，在所述目标车辆前方的所述可变信息牌中显示异常行为信息并给出相应的防控措施，以配合所述声音预警模块，对目标车辆进行预警提示；同时，结合道路交通信息，计算并及时发布安全车速与安全车距信息，并在目标车辆后方的所述可变信息牌中进行信息显示，用于提醒后方车辆驾驶员调整驾驶行为。

进一步地，所述可变信息牌阵列中的各所述可变信息牌等距设置在道路一侧。

进一步地，所述光预警模块包括光预警控制模块和由多个激光发射器构成的激光发射器阵列，所述光预警控制模块用于在发现车辆存在风险交通行为时，配合所述声音预警模块和电预警模块，结合目标车辆运动速度、位置信息，通过实时控制目标车辆驾驶室两侧的所述激光发射器闪烁，对当前目标车辆进行预警提示；同时，在一次事故发生后，控制一次事故后方的所述激光发射器阵列与所述电信息预警模块相配合，以实现对后方车辆的预警提示。

进一步地，所述在一次事故发生后，控制一次事故后方的所述激光发射器阵列与所述可变信息牌阵列相配合，以实现对后方车辆的预警提示时，包括：控制一次事故后方第一预设范围内的所述激光发射器，在不同的行车道路中组成激光光幕，形成“停”的字样；并控制一次事故后方第二预设范围内的所述激光发射器全部亮起红灯，配合所述电信息预警模块对后方车辆进行预警提示，使后方车辆及时掌握前方道路交通信息。

进一步地，所述第一预设范围为10～20m，所述第二预设范围为300～500m。

进一步地，所述激光发射器阵列中的各激光发生器等距设置在道路两侧。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用高音喇叭队列(声)、激光发射器阵列(光)、可变信息牌阵列(电)三者优势互补，结合智能感知系统及智能路侧终端对车辆运行过程的交通行为预测与分析，参考风险车辆的车速、位置信息，从多个角度有针对性地对风险车辆及其后方车辆等进行连续有效的主动跟随预警，能较好的提高风险交通行为预警的有效性，降低交通事故发生概率，提高高速公路交通安全；2、本发明智能路侧终端可根据目标车辆运动轨迹，预测分析目标车辆未来行驶状态，配合风险预警系统，及时发布预警信息，提高预警有效率。3、本发明定向高音喇叭队列可根据目标车辆行驶状态信息，主动跟随目标车辆行驶速度依次鸣笛，使预警提示声音始终环绕目标车辆驾驶室两侧，能有效降低驾驶员对信息的误判，预警目标性强；4、本发明激光发射器阵列亦可根据车辆行驶状态信息，主动跟随目标车辆行驶速度，依次控制目标车辆驾驶室两侧的激光闪烁，弥补因隔音效果较好而忽略鸣笛信号的目标车辆，提高预警的有效性；5、本发明激光发射器阵列，还可根据当前交通信息，通过激光闪烁或亮起红灯的方式给予后方车辆预警提示，减少二次事故发生的可能性；6、本发明可变信息牌阵列可根据目标车辆行驶位置与行驶速度，及时控制相近的可变信息牌更新发布预警信息，弥补因交通流过大而产生的预警对象不明确的问题，进一步提高预警方式的有效性。因此，本发明可以广泛应用于交通安全技术领域。

附图说明

图1为本发明一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统总体结构示意图；

图2为本发明一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统实施例i；

图3为本发明一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统实施例ii。

图中各部件标记如下：1、智能感知系统；2、智能路侧终端；3、高音喇叭阵列；4、可变信息牌阵列；5、激光发射器阵列；6、控制总线；i-1、事故车辆；i-2、激光光幕；i-3、后方警示信息；ii-1、存在风险的车辆；ii-2、预警警示信息。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，利用具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统，其包括现有智能感知系统1、现有智能路侧终端2与风险预警系统。其中，智能感知系统1作为风险交通行为检测端口，主要用于检测道路车辆状态信息，并将检测到的道路车辆状态信息发送给智能路侧终端2；智能路侧终端2作为数据处理及预警设备控制中心，主要用于对智能感知系统1所发布的道路车辆状态信息进行分析和处理，并根据分析结果发布控制信息到风险预警系统；风险预警系统为底层执行模块，主要用于根据智能路侧终端2发送的控制信息，对预警设备进行控制，实现对风险车辆的预警提示。具体的，风险预警系统包括声音预警模块、光预警模块和电预警模块，且声音预警模块、光预警模块和电预警模块用于根据智能路侧终端发送的分析处理结果，利用声音、光、文字的预警信息，从声、光、电三个角度给予存在风险行为的车辆驾驶员及其后方车辆驾驶员预警提示。

作为一个优选的实施例，声音预警模块包括声音预警控制模块和由多个定向高音喇叭构成的定向高音喇叭阵列，声音预警控制模块用于根据存在风险交通行为的目标车辆的位置和行驶速度信息，生成声音预警控制信号并发送到定向高音喇叭阵列；定向高音喇叭阵列根据声音预警控制信号在存在风险交通行为的目标车辆的驾驶室两侧进行长短音配合的规律性鸣笛，实现对危险车辆的主动跟随预警；同时，通过不同长短音配合的鸣笛方式区分交通行为风险类别及风险等级。

作为一个优选的实施例，定向高音喇叭阵列中的各定向高音喇叭等距设置在道路两侧，且布置时需要根据各定向高音喇叭可形成连续响度及音色的要求进行连续布置。

作为一个优选的实施例，电预警模块包括电预警控制模块和由多个可变信息牌构成的可变信息牌阵列。其中，电预警控制模块用于在发现车辆存在风险交通行为时，向可变信息牌阵列发送电预警控制信号，具体的，根据目标车辆的位置和行驶速度，在目标车辆前方的可变信息牌中显示其异常行为信息并给出相应的防控措施，以配合定向高音喇叭阵列，对目标车辆进行预警提示；同时，结合道路交通信息，计算并及时发布安全车速与安全车距信息，并在目标车辆后方的可变信息牌中进行信息显示，用于提醒后方车辆驾驶员调整驾驶行为。

作为一个优选的实施例，可变信息牌阵列由多个等距设置在道路一侧的可变信息牌组成。

作为一个优选的实施例，光预警模块包括光预警控制模块和由多个激光发射器构成的激光发射器阵列。其中，光预警控制模块用于在发现车辆存在风险交通行为时，向激光发射器阵列发出控制指令，配合定向高音喇叭阵列与可变信息牌阵列，结合目标车辆运动速度、位置等信息，通过实时控制驾驶室两侧的激光发射器闪烁，对当前异常车辆进行预警提示；同时，在一次事故发生后，控制一次事故后方10～20m处的激光发射器，在不同的行车道路中组成激光光幕，形成“停”的字样；此外，控制一次事故后方300～500m处的激光发射器全部亮起红灯，配合可变信息牌对后方车辆进行预警提示，使后方车辆及时掌握前方道路交通信息。

作为一个优选的实施例，激光发射器阵列中的各激光发生器等距设置在道路两侧。

作为一个优选的实施例，智能感知系统有序安装在道路上方或道路两侧，主要包括摄像头、雷达及红外线感知设备等。智能感知系统采集的车辆状态信息包括：车辆类型、行驶车速、位置、行驶车道、交互车辆信息及路段交通特征信息等。

作为一个优选的实施例，智能路侧终端中设置有交通行为预测分析模块、声音预警模块、光预警模块以及电预警模块，其中，交通行为预测分析模块用于根据智能感知系统发送的车辆状态信息，进行异常交通行为的风险辨识及预测，并将分析预测结果发送到其他预警模块；声音预警模块、光预警模块以及电预警模块分别用于根据交通行为预测分析模块发送的分析预测结果，发送声音预警控制信号、光预警控制信号以及电预警控制信号到风险预警系统，由风险预警系统给予存在风险交通行为的驾驶员进行预警提示。在实际应用过程中，智能路侧终端将根据设备处理能力，结合智能感知系统的安装位置，有序安装在道路两侧。

实施例

与其他普通路段相比，长下坡路段事故发生概率明显较大，且事故等级较高。具体分析其产生的原因，其最为重要的在于车辆自身因素，尤其是下坡过程中制动毂温度过高引起的车辆制动热衰退现象。下面以长下坡道路为例，对本发明涉及的两种实施例进行介绍。其中，该长下坡道路的坡度i＝3％，长度l＝20km。

如图1所示，本发明提供的一种集声光电一体化的高速公路风险主动预警系统，其包括智能感知系统1、智能路侧终端2与风险预警系统。风险预警系统包括定向高音喇叭阵列3、可变信息牌阵列4与激光发射器阵列5。

如图2所示，实施例i中，当长下坡道路中出现交通事故时，智能感知系统1检测到事故车辆i-1的位置，并将信息传递给智能路侧终端2，智能路侧终端2根据事故地点控制其后方10～20m处的激光发射器阵列5交互形成激光光幕i-2，显示“停”的字样，实现对事故后方车辆的交通管制；与此同时，控制事故地点后方300～500m处的激光发射器阵列5全部显示红色，用于警示后方车辆前方存在事故，注意慢行；此外，控制可变信息牌阵列4，在不同距离处及时发布前方事故信息i-3，同时警示后方车辆注意行驶车速保持车距等。

如图3所示，实施例ii中，长下坡道路中有非正常行驶且存在运行风险(如制动鼓温度过高、超速等)的车辆ii-1，以制动毂温度过高为例。智能感知系统1实时检测长下坡道路中各车辆制动毂温度信息、车速信息及车辆位置信息，并将信息及时发送给智能路侧终端2；智能路侧终端2根据智能感知系统1发布的车辆状态信息对目标车辆ii-1的制动毂温度进行预测分析；当智能路侧终端分析目标车辆ii-1存在制动失效的可能性时，及时发布预警控制指令，通过控制总线6控制预警控制系统(定向高音喇叭阵列3、激光发射器阵列5、可变信息牌阵列4)；其中，根据车辆运行位置及速度、环境信息、周围车辆信息，控制高音喇叭阵列3，调整音量和音色，发出有规律的长短音鸣笛，在目标车辆ii-1驾驶室两侧形成声音环绕的效果，从而起到警示作用；与此同时，根据目标车辆ii-1的行驶位置、速度等信息，控制驾驶室两侧的激光发射器阵列5进行闪烁，用于弥补因目标车辆ii-1隔音较好而导致的高音喇叭队列3相关警示信息无法及时传达给驾驶员的缺陷；此外，为提高警示信息的直观性，根据目标车辆位置，控制目标车辆ii-1前方可变信息牌4显示其存在的风险信息ii-2，如“京x·xxxx制动器温度过高，请靠边停车修正”。为减少二次事故发生的可能性，根据目标车辆ii-1的风险等级实时改变后方可变信息牌4的信息，如“前方1km车辆异常，保持车距200m”，达到预警提示的作用。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。