量均值(降雨强度)为该短时间窗内降雨量的算术平均 值，具体为：
[0037] Y = Y/T,mm/min
[0038] 式中：Y-该周期内的降雨强度，mm/min;y-该周期内的降雨量，mm; T-周期长度， min〇
[0039] 所述的风速均值是基于该短时间窗内各风速值持续时间长度的加权平均值。
[0040] 求解一个周期内的平均风速值公式：
[0042]式中：F-该周期内风速均值，m/s ; f j-该周期内第j个风速值，m/s; t j-该周期内 第j个风速值持续时间，min;N-该周期内不同风速值的个数，个。
[0043] 所述的风向角均值是基于该短时间窗内各风向角持续时间长度的加权平均值。
[0044] 求解一个周期内的平均风向角公式：
[0046] 式中：《i-该周期风向角均值，度；《ii-该周期第i个风向角值，度;ti一该周期 内第i个风向角持续时间长度，min;M-该周期内不同风向角的个数，个。
[0047] 本实用新型中直线小区段路段的相对风向角，指风向角均值减去道路中心线与大 地坐标系X轴正向夹角的差;弯道小区段路段的相对风向角，指风向角均值减去弯道道路中 心线的切向与大地坐标系X轴正向夹角之差的最小值。
[0048]相对风向角求解公式：
[0052] 式中：cok-第k小区段相对风向角，度；c〇2k-第k小区段道路中心线与大地坐标系 X轴正向夹角，如果小区段为直行线形时是道路中心线与大地坐标系X轴正向夹角，如果是 弯道线形时，则取弯道切线与大地坐标系X轴正向夹角的最大值，度;H lk-该周期内原始安 全车速下的风-车合速度，km/h;Vo-该路段原始安全限速值，km/h; y k-第k小区段风-车合 速度与行车方向夹角(相对偏向角），度。
[0053]根据气象数据均值，计算每个分区监控路段的安全表征量，所述安全表征量包括 路面水膜厚度、路面附着系数和雨天环境下的能见度值；
[0054] 本实施方式中，所述的路面水膜厚度是基于该短时间窗内的降雨强度、各小分区 监控路段坡长、坡度和路面构造深度求得，具体为：
[0055] Dk = 0 ? 1258 XLk0.6715 X Y0.7786 X Ik-0.3147 X tdk0.7261
[0056] cpk - 0.6603 - 0.0057D. - 0.0037F,,
[0057] 式中：Dk-第k小区段的路面水膜厚度，mm，Dk 2 0 ;Lk-第k小区段的坡长，m; Ik-第 k小区段的路段纵向坡度（％)，不计符号;Y-第k小区段的降雨强度，mm/min;tdk-第k小区 段的路面构造深度，%-第k小区段的路面附着系数。
[0058] 本实施方式中，所述的路面附着系数是基于路面水膜厚度和监控路段原始安全限 速值求得。
[0059] 本实施方式中，所述的雨天能见度值是基于降雨强度求得。
[0060] L雨=294.8 XY-1,1 0.4mm/min < Y < 4mm/min [0061 ] 式中：Lh -雨天能见度，m;Y-降雨强度，mm/min;
[0062]基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案，根据安全表征量， 获得各个小区段的安全车距限速值及风-雨双作用下的安全限速值，选取两者的最小值作 为整个山风过境路段的最终安全限速值。
[0063]本实施方式中，基于能见度、安全车距的限速模型是：
[0065] 式中：1车一车辆长度(m)，鉴于车型的不统一，所以采用较差情况，通常取12m~ 15m；h^k一小区段k的安全行车间距(m); 1安一最小安全间距(m);通常取1~2m;Vyuk-雨天 安全限速值，km/h; -驾驶员反应时间，一般取2.5s;外一路面附着系数；ik一路段纵向 坡度（％ )，上坡为正，下坡为负;g-重力加速度，9.8m/s2。
[0066] 本实施方式中，基于风-雨双作用的安全限速模型是：
[0071] 式中：Hk-防侧滑风-雨双作用下风-车合速度，km/h;m-车辆及载重质量，kg;g- 重力加速度，取9 ? 8N/kg; P-空气密度，取1 ? 29kg/m3; S-车辆侧向受力截面面积，m2; Vank- 防侧滑安全行驶速度，km/h; Vfy-防侧滑修正安全行驶速度，km/h;
[0072] 本实施方式中，选取最小安全限速值为最终安全限速值
[0073] Vlimit = min{Vyul，…，Vyuk，…，Vyun，Vfyl，…，Vfyk，…，Vfyn} 〇
[0074]根据最终安全限速值和该山区高速公路道路限速管理控制规定制定该短时 间窗的限速方案，即新方案。并与上一周期限速方案对比，如果两者相同则不替换，直接进 入下一周期的数据处理环节;如果两者不相同则替换，通过信号发射天线将新方案发射给 接收天线，并进入下一周期的数据处理环节。
[0075]数据处理器计算完毕后，通过发射天线发射，接收天线接收到数据后，传输到LED 可变信息情报板，LED可变信息情报板将新方案予以显示发布。
[0076]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种山风过境路段雨天行车安全保障装置，其特征在于，包括安装在路侧气象站上 的激光雨量检测器、风速风向检测器、发射天线及机箱，所述机箱内置数据处理器，所述激 光雨量检测器及风速风向检测器分别通过电缆与数据处理器连接，还包括依次连接的接收 天线及LED可变信息情报板，所述接收天线及LED可变信息情报板安装在山风过境路段起始 处的路侧LED灯柱上。2. 根据权利要求1所述一种山风过境路段雨天行车安全保障装置，其特征在于，所述激 光雨量检测器和风速风向检测器使用RS485接口方式与数据处理器连接，发射天线及接收 天线采用无线通信连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种山风过境路段雨天行车安全保障装置，包括激光雨量检测器、风速风向检测器、数据处理器、发射和接收天线以及LED可变信息情报板，具体如下：通过采集山区高速公路山风过境路段的气象数据，以短时间窗为数据更新周期，按照不同道路线型建立分区监控路段，实时采集分区监控路段沿线的气象数据，包含降雨量、风速和风向角参数，并求取短时间窗内气象数据的均值，基于此，计算分区监控路段的安全表征量；基于安全表征量，解算行车安全限速值，并制定安全限速方案，结合可变情报板实时发布限速信息。
【IPC分类】G08G1/09
【公开号】CN205354358
【申请号】CN201521051670
【发明人】温惠英, 刘敏, 游峰, 阮贤材, 漆巍巍
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月15日