凸形竖曲线道路双向会车路况警示装置及监测警示方法与流程

本发明涉及一种路况监测提示装置，特别是一种用于指示车辆安全通过凸形竖曲线道路的交通辅助信号装置，属于道路交通控制技术领域。

背景技术：

在实际道路工程设计中，为适应地形变化、减少工程量、满足道路排水等等条件，道路需要设置为凸形竖曲线道路结构，从而产生竖曲线道路线形。当道路的凸形竖曲线半径较小、曲线较长时，凸形竖曲线的坡顶将遮挡驾驶员对坡道另一侧路况的视野，影响行车视距。此时，驾驶员难以对对向来车情况做出及时判断，容易引发车辆碰擦或严重的相撞事故。这种情况在山区或丘陵地区尤为常见。

大量研究证实在公路设计中提高会车安全的必要性。目前，国内针对道路视野盲区的现有提示装置仅从客观上示司机注意坡道，无法显示盲区范围的交通状况。一些交通设施，如凸面镜等，也难以直观的反映前方路况，更不能有效地用于拱形路段的双向会车，实践中缺少有效的交通设施为驾驶员在拱形路段的安全行车提供直接帮助。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种解决凸形竖曲线道路双向会车时的视距不良问题，提高行车安全的辅助信号装置及监测警示方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

凸形竖曲线道路双向会车路况警示装置，包括设置在凸形竖曲线道路坡顶处的立柱，所述立柱上设置有依次线路连接的监测模块、信息处理模块、路况显示模块。

作为更进一步的优选方案，所述监测模块采用激光雷达探测器。

作为更进一步的优选方案，所述信息处理模块包括相互线路连接微控制器和信息处理计算机。

作为更进一步的优选方案，所述路况显示模块为至少两个显示屏，两个显示屏分别朝向凸形竖曲线道路的一个下坡方向。

一种凸形竖曲线双向会车路况监测警示方法，包括：

A. 监测模块对凸形竖曲线道路一侧坡道上车辆进行数据采集，采集数据车辆速度v ；

B. 上述数据由监测模块导入信息处理模块，由信息处理模块计算停车视距S_h，停车视距S_h的计算公式为，其中路面摩阻系数为f，坡道坡度为i，车辆安全距离为s₀ ，驾驶员反应时间为t；

C. 信息处理模块将即时停车视距S_h与监测模块对车辆监控到达凸形竖曲线的坡道顶点的即时距离L进行比较判断，当L<S_h时，信息处理模块向路况显示模块发出车辆动态信息信号，路况显示模块向凸形竖曲线道路另一侧进行安全级提示，当L<S_h/3时，信息处理模块向路况显示模块发出车辆动态信息信号，路况显示模块向凸形竖曲线道路另一侧进行减速提示，当L=0时，信息处理模块中止向路况显示模块发出车辆动态信息信号，当车辆静止或处于逆向车道时，信息处理模块向路况显示模块发出车辆动态信息信号，路况显示模块向凸形竖曲线道路另一侧进行危险级警示。

有益效果

与现有技术相比，本发明的凸形竖曲线道路双向会车路况警示装置及监测警示方法，经济适用、可靠耐用、操作简单、使用效果良好，有利于投入实际应用；其原理简单，有利于该设备的规范普及，解决了凸形竖曲线道路双向会车时的视距不良问题，提高行车安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在凸形竖曲线道路上的使用示意图；

图3是本发明在凸形竖曲线道路上的使用俯视图；

图4是本发明的工作流程图；

图5是路况显示模块的结构示意图；

其中，1-监测模块，2-信息处理模块，3-路况显示模块，4-电源模块。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图1所示，本发明的凸形竖曲线道路双向会车路况警示装置，通过在凸形竖曲线道路坡顶安置路况信息采集装置，实时动态监测驾驶员视野盲区交通状况，经过信息处理后传输给显示器，同步显示盲区范围内路况，辅助驾驶员根据信息采取应对措施。本装置理论上包含四个模块，分别是：监测模块1、信息处理模块2、路况显示模块3、电源模块4，电源模块4采用太阳能发电，具有环保作用，上述四个模块均设置在凸形竖曲线道路坡顶处的立柱上。

监测模块1从分辨率、抗有源干扰能力、探测性能、隐蔽性和可操作性这几方面考虑，宜采用激光雷达探测器，监测模块1主要对凸形竖曲线道路一侧坡道上车辆进行数据采集，采集如下数据：车辆速度v，摩阻系数f，坡道坡度i和车辆安全距离s₀。激光雷达由激光器产生并发射一束激光脉冲或连续激光束，在遇到物体后会产生一个回波信号，监测模块1内的接收器接收到此回波信号，通过测量激光信号往返传播时间而确定目标距离。由于采用线扫描获取距离信息，雷达的深度信息表示为一组以极坐标形式存在的二维数组，数据包含距离信息和角度信息，按照扫描顺序进行保存。本设计选用的激光雷达可覆盖装置一侧150m范围内路况信息，当车辆进入检测区域时，激光雷达对目标识别跟踪直至车辆驶出检测区域，在跟踪过程中可以得到目标位置、数量等信息。考虑公路交通主要由车流构成，可以采用基于特征的车辆识别方法通过聚类、集合特征拟合、提取特征向量等步骤实现目标识别。

信息处理模块2为信息处理模块处理机，简称处理机，处理机主要由FPGA (Field-Programmable Gate Array)电路、AD转换电路、微控制器、数据传输电路和信息处理计算机组成，对数据进行信息处理。其中，微控制器是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、输入输出接口等集成在一块电路芯片上的微型计算机。信息处理计算机接收雷达数据，排除干扰信息，经处理得到车辆位置与雷达之间的距离L，（即车辆到达凸形竖曲线的坡顶位置）以及车辆速度v。当车辆正常行驶在正确车道上时，信息处理计算机根据速度v计算出车辆停车视距S_h。将停车视距S_h与车辆到达凸形竖曲线坡道顶点的距离L进行比较判断。当L<S_h时，信息处理模块2控制路况显示模块3显示车辆动态信息，为安全级提示，一般显示为绿色信号；当L<S_h/3时，信息处理模块2控制显示图案颜色由绿色变为红色，提醒车辆减速；当L=0时信息处理模块2控制显示图案消失。当车辆静止或超车行驶在错误车道，信息处理模块2接收到数据立即控制路况显示模块3显示相应警告图案。

路况显示模块3选择两个点阵LED显示屏显示对向信息，LED显示屏简洁直观、维护方便，低碳环保、实用美观。同时，采用增透膜与遮光板避免光线影响，为便于驾驶员观测，两个屏幕底部相连并存在夹角β，夹角β一般等于凸形竖曲线道路的竖曲线坡度，两个显示屏分别朝向凸形竖曲线道路的一个下坡方向。

电源模块4采用市电互补清洁能源发电系统供电，本模块由太阳能电池组、太阳能控制器、风轮、微型发电机、风能控制器、蓄电池（组）、逆变器和市电智能切换器组成。太阳能电池板和微型发电机分别将太阳辐射能力和风能转换为电能，逆变器将清洁能源发电系统所发出的直流电能转换成交流电能推动负载工作。当清洁能源充足时，利用蓄电池存储电能以备需求；当外界环境导致太阳能和风能供给不足，且蓄电池电量耗尽时，市电智能切换器自动切换到市电输出，使设备供电稳定。

一种凸形竖曲线双向会车路况监测警示方法，包括：

A. 监测模块1对凸形竖曲线道路一侧坡道上车辆进行数据采集，采集如下数据：车辆速度v；

B. 上述数据由监测模块1导入信息处理模块2，由信息处理模块2计算停车视距S_h，停车视距S_h的计算公式为 ，其中车辆速度为v，路面摩阻系数为f，摩阻系数可实验或查表得到，参考取值：正常干燥沥青路面为0.8,雨天路面为0.4,雪天为0.28,结冰路面0.18，坡道坡度为i，车辆安全距离为s₀ ，驾驶员反应时间为t，一般取2.5秒，车辆安全距离s₀的长度为5米-10米

C. 信息处理模块2将即时停车视距S_h与监测模块1对车辆监控到达凸形竖曲线道路的坡道顶点的即时距离L进行比较判断，当L<S_h时，信息处理模块2向路况显示模块3发出车辆动态信息信号，路况显示模块3向凸形竖曲线道路另一侧进行安全级提示，当L<S_h/3时，信息处理模块2向路况显示模块3发出车辆动态信息信号，路况显示模块3向凸形竖曲线道路另一侧进行减速提示，当L=0时，信息处理模块2中止向路况显示模块3发出车辆动态信息信号，当车辆静止或处于逆向车道时，信息处理模块2向路况显示模块3发出车辆动态信息信号，路况显示模块3向凸形竖曲线道路另一侧进行危险级警示。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。