1.本发明涉及一种，具体涉及一种高速公路智慧监测系统及方法。
背景技术：
2.随着现代经济与现代社会的飞速发展，交通还有运输行业的安全保障问题慢慢的开始成为现代技术的关注热点以及突破口的同时，随着人们对交通管理的需求慢慢变高，如何将计算机学科还有通信、微电子等高新现代技术运用在车辆交通的监控、管理以及交通车辆的控制上，以保障交通的安全及行车的顺畅，进而改善交通环境的质量具有很重要的意义。
技术实现要素：
3.为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高速公路智慧监测系统及方法。
4.为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
5.一种高速公路智慧监测方法，包括以下步骤：
6.s1、统计长度为l1的高速公路内的现行车辆的数量n1和平均车速v1；
7.s2、当v1《vmin1时，预估现行车辆通过该段高速公路的平均时间t1＝l1/v1；vmin1为高速公路l1的限速下限值；
8.s3、根据平均时间t1对高速公路l1的前一段高速公路l2进行区域限速为v2，使得v2*(t1+t2)≤(l1+l2),t2＝l2/vmax2，其中vmax2为高速公路l2的限速上限值。
9.上述的监测方法，若步骤s3中的v2》vmax1，则步骤s3中的v2的取值为v2’，v2’*(t1-l1/vmax1)≤l2，式中vmax1为高速公路l1的限速上限值。
10.上述的监测方法，当n1》nmax1且v1》vmin1时，对高速公路l2触发阶段性区域限速；为在高速公路l2的最高限速vmax2的基础上进行定额降速vn，降速后的最高速为vlim2＝vmax2-vn，其中vn为定值，(n＝1、2、3...)；
11.其中，nmax1为基于限速上限值vmax1的高速公路l1上的车辆可容量。
12.进一步的，上述的监测方法，将超过高速公路l1的车辆可容量nmax1的车辆数量n分为若干区间，即n＝nmax1+an，(n＝1、2、3、...)，an为超过的车辆数；
13.当a(n-1)《(n1-nmax1)《an时，vn取值为n*v0，(n＝1、2、3、...)，v0为定值。
14.再进一步的，上述监测方法中的an(n＝1、2、3、...)的取值为an》(an-1)》...》a1。
15.上述的监测方法，当v2《vmin2时，式中vmin2为高速公路l2的限速下限值，则v2＝vmin2；且将高速公路l2的前一段高速公路l3同时进行区域限速，使得v3*(t1+tmax2+t3)≤(l1+l2+l3)，tmax2＝l2/vmax2，t3＝l3/vmax3，其中tmax2为以最高限速通过高速公路l2的时间，vmax3为高速公路l3的限速上限值。
16.上述的监测方法，统计高速公路l2的现行车辆的数量n2和平均车速v2，
17.当n2》nmax2或(n2+n1)》(nmax1+nmax2),且v1》vmin1，v2》vmin2时，对高速公路l3
触发阶段性区域限速，为在高速公路l3的最高限速vmax3的基础上进行定额降速vm，降速后的最高速为vlim3＝vmax3-vm，其中vm为定值，(m＝1、2、3...)；
18.其中，nmax2为基于限速上限值vmax2的高速公路l2上的车辆可容量，
19.vmin2为高速公路l2的限速下限值。
20.上述的监测方法中的统计基于一段特定的时长t。
21.一种高速公路智慧监测系统，适用于上述的一种高速公路智慧监测方法，包括若干车辆计数器和若干区域测速、限速装置；
22.所述车辆计数器分设于若干段高速公路两端，包括入口端的车辆计数器p
入
和出口端的车辆计数器p
出
；控制装置根据入口端的车辆计数器p
入
和出口端的车辆计数器p
出
的差值，核算该段高速公路的现行车辆数；
23.所述区域测速、限速装置分设于若干段高速公路两端；控制装置根据区域测速、限速装置的反馈，结合该段高速公路的现行车辆数，核算该段高速公路的现行车辆的平均车速；
24.控制装置根据各段高速公路的现行车辆数、平均车速，结合各段高速公路的长度，对各段高速公路进行限速。
25.上述限速包括区域限速、阶段性区域限速。
26.本发明的有益之处在于：
27.本发明的一种高速公路智慧监测系统及方法，将现有高速公路上的区域限速装置和测速装置相结合，并结合车辆计数器，实时监测各高速公路段内的车行驶车辆数量及平均行驶速度；对于监测到的拥堵高速路段，以通过对上段高速公路内的车俩进行限速行驶的方式，延长这些车辆进入拥堵高速路段的时间，防止进一步的车辆拥集，进而进一步降低已拥堵的高速路段的车辆的平均实行速度，有效缩短该拥堵的高速路段的拥堵时间。
28.本发明的一种高速公路智慧监测系统及方法，其结构简单，使用方便，结合现有设备、装置和交通监控的实时软件，可实现自动化监测、监控和调整，具有很强的实用性和广泛的适用性。
具体实施方式
29.以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
30.一种高速公路智慧监测系统，由若干分别与控制装置连接的车辆计数器和区域测速、限速装置组成。
31.车辆计数器分设于若干段高速公路的两端，包括入口端的车辆计数器p
入
和出口端的车辆计数器p
出
；控制装置根据入口端的车辆计数器p
入
和出口端的车辆计数器p
出
的差值，核算该段高速公路的现行车辆数。
32.区域测速、限速装置分设于若干段高速公路两端；控制装置根据区域测速、限速装置的反馈，结合该段高速公路的现行车辆数，核算该段高速公路的现行车辆的平均车速。
33.控制装置再根据各段高速公路的现行车辆数、平均车速，结合各段高速公路的长度，依照高速公路智慧监测方法对各段高速公路进行限速。
34.一种高速公路智慧监测方法，包括以下步骤：
35.s1、基于一段特定的时长t，统计长度为l1的高速公路内的现行车辆的数量n1和平
均车速v1；
36.s2、当v1《vmin1时，控制装置核算现行车辆通过该段高速公路的平均时间t1＝l1/v1；vmin1为高速公路l1的限速下限值；
37.s3、根据平均时间t1对高速公路l1的前一段高速公路l2进行区域限速为v2，使得v2*(t1+t2)≤(l1+l2),t2＝l2/vmax2，其中vmax2为高速公路l2的限速上限值。
38.若步骤s3中的v2》vmax1，则步骤s3中的v2的取值为v2’：v2’*(t1-l1/vmax1)≤l2，式中vmax1为高速公路l1的限速上限值。
39.当n1》nmax1且v1》vmin1时，对高速公路l2触发阶段性区域限速；为在高速公路l2的最高限速vmax2的基础上进行定额降速vn，降速后的最高速为vlim2＝vmax2-vn，其中vn为定值，(n＝1、2、3...)；其中，nmax1为基于限速上限值vmax1的高速公路l1上的车辆可容量。
40.将超过高速公路l1的车辆可容量nmax1的车辆数量n分为若干区间，即n＝nmax1+an，(n＝1、2、3、...)，an为超过的车辆数；当a(n-1)《(n1-nmax1)《an时，vn取值为n*v0，(n＝1、2、3、...)，v0为定值。an(n＝1、2、3、...)的取值为an》(an-1)》...》a1。
41.当v2《vmin2时，式中vmin2为高速公路l2的限速下限值，则v2＝vmin2；且将高速公路l2的前一段高速公路l3同时进行区域限速，使得v3*(t1+tmax2+t3)≤(l1+l2+l3)，tmax2＝l2/vmax2，t3＝l3/vmax3，其中tmax2为以最高限速通过高速公路l2的时间，vmax3为高速公路l3的限速上限值。
42.统计高速公路l2的现行车辆的数量n2和平均车速v2，当n2》nmax2或(n2+n1)》(nmax1+nmax2),且v1》vmin1，v2》vmin2时，对高速公路l3触发阶段性区域限速，为在高速公路l3的最高限速vmax3的基础上进行定额降速vm，降速后的最高速为vlim3＝vmax3-vm，其中vm为定值，(m＝1、2、3...)；其中，nmax2为基于限速上限值vmax2的高速公路l2上的车辆可容量，vmin2为高速公路l2的限速下限值。
43.实施例
44.以连续的高速公路l3、l2和l1为例：
45.高速公路l3为单向4车道，长度为30km，限速为60-120km/h，可容车辆600辆；
46.高速公路l2为单向3车道，长度为30km，限速为60-120km/h，可容车辆450辆；
47.高速公路l1为单向2车道，长度为10km，限速为60-100km/h，可容车辆100辆。
48.上述可容车辆的数量以安全间隔距离200m计。
49.实施例1
50.假设经统计：高速公路l1上的现行车辆为150辆，平均速度为40km/h；高速公路l2上的现行车辆为250辆，平均速度为100km/h；高速公路l3上的现行车辆为300辆，平均速度为100km/h。
51.则，在高速公路l1上，因平均速度40km/h，则该段高速公路上的现行车辆最长的通行时间为t1＝0.25h。而平均速度40km/h《60km/h，则控制装置触发对高速公路l2的区域限速v2。
52.根据公式v2*(t1+t2)≤(l1+l2),t2＝l2/vmax2；可得v2≤80km/h，即将高速公路l2的最高限速120km/h降低为80km/h，使得高速公路l2内行驶速度超过80km/h的车辆降低其速度，延缓该部分车辆进入高速公路l1的时间，防止高速公路l1内的车辆的堆积，进而将
现有的平均车速40km/h进一步降低，且对于高速公路l2内的行驶车辆的整体影响较小。
53.实施例2
54.假设经统计：高速公路l1上的现行车辆为150辆，平均速度为70km/h；高速公路l2上的现行车辆为250辆，平均速度为100km/h；高速公路l3上的现行车辆为300辆，平均速度为100km/h。
55.因平均车速70km/h》60km/h，不触发对高速公路l2的区域限速；但高速公路l1的现行车辆为150辆》100辆的可容车辆量，因此，触发对高速公路l2的阶段性区域限速。
56.假设an的取值分别为a1＝35，a2＝55，a3＝70，a4＝80；v0的取值为10km/h。则，但高速公路l1的现行车辆为150辆介于a1和a2之间，即n＝2，则根据公式vn取值为n*v0＝20，即根据公式vlim2＝vmax2-vn＝120-20＝100，即对高速公路l2进行阶段性区域限速，将高速公路l2的最高限速120km/h降低为100km/h，使得高速公路l2内行驶速度超过100km/h的车辆降低其速度，延缓该部分车辆进入高速公路l1的时间，防止高速公路l1内的车辆的堆积，进而降低高速公路l1内的平均车速。
57.实施例3
58.假设经统计：高速公路l1上的现行车辆为80辆，平均速度为20km/h；高速公路l2上的现行车辆为250辆，平均速度为100km/h；高速公路l3上的现行车辆为300辆，平均速度为100km/h。
59.则，在高速公路l1上的平均速度20km/h《60km/h，则控制装置触发对高速公路l2的区域限速v2。
60.高速公路l1上的现行车辆最长的通行时间为t1＝0.5h。
61.根据公式v2*(t1+t2)≤(l1+l2),t2＝l2/vmax2；可得v2≤53.3km/h；
62.而53.3km/h又小于高速公路l2的最低限速60km/h，因此，高速公路l2的区域限速取值为最低限速60km/h。
63.同时，触发对高速公路l3的区域限速，根据公式v3*(t1+tmax2+t3)≤(l1+l2+l3)，tmax2＝l2/vmax2，t3＝l3/vmax3；
64.可得，tmax2＝0.5h，t3＝0.25h，v3＝70km/h。
65.即同时对高速公路l2和高速公路l3进行区域限速，且限速分别为60km/h和70km/h。
66.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。