息；
[0084] (3)兰
，且V<Viast，则当前检测车辆存在 潜在追尾危险，PLC控制器向预警单元发送潜在追尾危险预警信息。
[0085]其中：τ为驾驶员反应时间;do为车辆停车安全距离;SrQad为高速公路道路路面附着 系数;μ为车辆超速控制时间。
[0086] Step2.3:PLC控制器将检测车辆的运行安全状态通过母板总线传送到存储单元。
[0087] Step3: PLC控制器以一定的时间间隔对检测单元检测到的车辆信息进行统计分 析，形成流量、平均速度、平均车头时距、平均车头间距、时间占有率、空间占有率等信息。
[0088] Step3.1: PLC控制器从存储单元提取一定时间间隔内的车辆信息，并按车辆类型、 车辆行驶车道统计通过的车辆数，并将不同类型的车辆转换成标准车进行统计，得到单位 时间内的流量信息，包括各车道流量和截面流量。
[0089] Step3.2:PLC控制器分别按车辆行驶车道计算车辆平均速度、平均车头时间、平均 车头间距，同时计算通过路侧预警装置所在道路截面的车辆平均速度、平均车头时间、平均 车头间距。
[0090] Step3.3:PLC控制器根据检测车辆的占有时间、检测车辆的长度，分别按车辆行驶 车道位置计算各车道的时间占有率、空间占有率以及路侧预警装置所在截面的时间占有率 和空间占有率。
[0091] Step3.4:PLC控制器将统计形成的路侧预警装置所在高速公路路段的交通流运行 参数信息通过母板总线传送到存储单元。
[0092] Step4:PLC控制器根据统计分析形成的高速公路交通流运行参数信息，对高速公 路道路运行状态进行监测。
[0093] Step4.1: PLC控制器将高速公路道路运行状态用-1，0，1进行表示，分别代表高速 公路运行畅通、轻微拥挤、拥挤三种状态。
[0094] Step4.2:将高速公路交通流运行参数中的流量、平均速度、时间占有率为输入向 量X。
[0095] Step4.3:PLC控制器通过构建支持向量机SVM分类超平面空间，对单位时间统计分 析形成的流量、平均速度、时间占有率输入到SVM的分类线方程组中，通过SVM的优化分类函 数，对当前的高速公路道路运行状态进行分类。
[0096] Step4.4:PLC控制器将分类结果通过母板总线传送到存储单元。
[0097] Step5:当PLC控制器接收到检测单元或通信单元传送过来的温度、湿度、能见度等 道路环境数据，根据当前的道路环境，对脉冲激光在空气中的传播速度Cair、高速公路道路 路面附着系数S rciad以及路侧预警装置所在高速公路区段限速值进行修正和更新。
[0098] Step5.1 :PLC控制器根据当前的道路环境数据，对脉冲激光在空气中的传播速度 Cair进行修正，修正公式为：
[0099] Cair = C · f(w)
[0100] 其中：C为光在真空中的传播速度，为3 X l〇V/s ; f (w)为光在温度、湿度、能见度条 件w下的传播速度修正函数。
[0101] Step5.2:PLC控制器根据当前的道路环境数据，对高速公路道路路面附着系数进 行修正，修正公式为：
[0102] 5road = 5 · R(w)
[0103] 其中3为正常天气条件下高速公路道路路面附着系数;R(W)为道路路面在温度、 湿度、能见度条件W下的附着系数修正函数。
[0104] Step5.3:PLC控制器根据当前的道路环境数据，对高速公路车辆限速速度进行估 计：
[0105] Vi,limit = Vi,up · sp(w)
[0106] 其中：V1>UP为正常天气条件下第i类车辆的最高限速值;sp(w)为限速速度在温度、 湿度、能见度条件W下速度修改函数为在温度、湿度、能见度条件W下第i类车辆的限 速值。
[0107] Step5.4:PLC控制器将修正的脉冲激光在空气中的传播速度Cair、高速公路道路路 面附着系数心。^以及路侧预警装置所在高速公路区段限速值通过母板总线传送给存储单 J L· 〇
[0108] Step6:主控单元PLC控制以一定的时间间隔侦测路侧预警装置各单元的硬件设 备、软件系统的运行状态，并将侦测结果通过母板总线传送给存储单元。
[0109] 4)预警单元
[0110] 预警单元根据主控单元PLC控制器发送过来的车辆预警信息，通过嵌入在预警单 元的语音播报器和小型LED显示板，对车辆的运行安全状态进行语音预警和小型LED显示板 不同灯色信号警示，具体工作步骤如下：
[0111] Stepl:当预警单元接收到PLC控制器发送过来的车辆占用应急车道预警信息时， 预警单元通过语音播报器播报"请勿占有应急车道!"，并通过小型LED显示板进行黄灯灯色 信号闪烁。
[0112] Step2:当预警单元接收到PLC控制器发送过来的车辆超速预警信息时，预警单元 通过语音播报器播报"您已超速!"，并通过小型LED显示板进行红灯灯色信号闪烁。
[0113] Step3:当预警单元接收到PLC控制器发送过来的车辆即将碰撞护栏预警信息时， 预警单元通过语音播报器播报"危险!请按车道行驶!"，并通过小型LED显示板进行黄灯灯 色信号闪烁。
[0114] Step4:当预警单元接收到PLC控制器发送过来的追尾危险预警信息时，预警单元 通过语音播报器播报"危险!请减速!"，并通过小型LED显示板进行红灯灯色信号闪烁。
[0115] Step5:当预警单元接收到PLC控制器发送过来的潜在追尾危险预警信息时，预警 单元通过语音播报器播报"请保持车距!"，并通过小型LED显示板进行黄灯灯色信号闪烁。
[0116] Step6:在其他情况下，预警单元通过语音播报器播报高速公路区段限速信息，并 通过小型LED显示板常绿灯色显示。
[0117] 5)存储单元
[0118] 存储单元通过嵌入在其中的小型数据库和可插拔Micro SD卡存储模块，记录和存 储从路侧预警装置各功能单元采集、生成的车辆运行状态信息、道路环境信息、高速公路交 通流运行参数信息、高速公路道路运行状态监测信息以及路侧预警装置各功能单元软、硬 件的运行日志信息等。具体包括：
[0119] (1)车辆运行状态信息：车辆检测时间、速度、位置、长度、车型、运动趋势、安全状 态等。
[0120] (2)道路环境信息:检测时间、温度、湿度、能见度、Cair、δ-等。
[0121] (3)高速公路交通流运行参数信息:检测时间、车型流量、标准车流量、平均速度、 平均车头时距、平均车头间距、时间占有率、空间占有率等。
[0122] (4)高速公路道路运行状态监测信息：包括检测时间、高速公路道路运行状态、高 速公路车型限速信息等。
[0123] (5)软硬件设备的运行日志:包括操作日志、运行日志、查询日志等。
[0124] 6)电源单元
[0125]电源单元为保障路侧预警装置内部线路的可靠性，通过嵌入在其中的微型变压器 和微型电压调整器提供直流稳压电源。在电源接入困难的情况下，通过电源单元的太阳能 电池组件模块，将太阳能通过小型蓄电池、充电控制器、太阳能电池组件等组成转化成直流 电源，为相邻区域的所有路侧预警装置供应电源。
【主权项】
1. 一种高速公路路侧预警装置，其特征在于：由检测单元、通信单元、主控单元、预警单 元、存储单元、电源单元组成，其中（1)检测单元嵌有半导体激光模块，还留有道路环境传感 器的嵌入接口；（2)通信单元嵌有WIFI通信模块，还留有GPRS通信模块嵌入接口；（3)主控单 元嵌有PLC控制器和母板总线；（4)预警单元嵌有语音播报器和小型LED显示板；（5)存储单 元嵌有可插拔Micro SD卡存储模块和嵌入式小型数据库；（6)电源单元嵌有微型变压器和 微型电压调整器，还留有太阳能电池组件模块嵌入接口。
【专利摘要】本实用新型涉及交通安全技术领域，具体涉及一种高速公路路侧预警装置。本实用新型提出了一种预防高速公路车辆追尾、超速的高速公路路侧预警装置，该路侧预警装置主要由检测单元、通信单元、主控单元、预警单元、存储单元、电源单元等功能单元组成，主要实现对高速公路运行车辆速度检测、交通流运行参数提取、车辆运行安全状态评估与预警、高速公路道路运行状态监测等，防止高速公路车辆追尾、超速的同时，为高速公路管理者进行高速公路运行状态监控提供数据支撑。
【IPC分类】G08G1/052, G08G1/01
【公开号】CN205177162
【申请号】CN201520965094
【发明人】林赐云, 龚勃文, 曲鑫
【申请人】吉林大学, 林赐云
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月29日