車輛彎道行駛安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要:為解決車輛彎道行駛的交通安全問題，基于地感線圈技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)了一款用于公路彎道的預(yù)警系統(tǒng)，通過埋設(shè)地感線圈對(duì)車輛行駛狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)信息傳遞給控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)控制，以便提前采取措施避免交通事故的發(fā)生。增設(shè)彎道預(yù)警顯示裝置，能讓行人及駕駛員等交通參與者提前獲知前方彎道的來車情況，可以有效降低彎道事故發(fā)生率，能有效的提高車輛行駛的安全性。實(shí)踐結(jié)果表明，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，具有實(shí)際應(yīng)用推廣價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞:交通安全，彎道行駛，預(yù)警系統(tǒng)，地感線圈

　　1概述

　　交通事故近年來呈不斷增長事態(tài)，尤其是山區(qū)、農(nóng)村彎道路段盲區(qū)多，約占交通事故多發(fā)路段總數(shù)的12.5%。彎道路段每百起事故死亡人數(shù)為各個(gè)路段最高[1]。在彎道路段行駛時(shí)，駕駛員對(duì)彎道處交通情況缺乏了解，一旦發(fā)生緊急情況留給駕駛員的反應(yīng)時(shí)間少，增大了交通事故發(fā)生的概率。

　　根據(jù)德國Daimler-Benz公司對(duì)汽車事故調(diào)查結(jié)果顯示，若駕駛員能提早0.5s意識(shí)到危險(xiǎn)并采取措施，則可避免30%的迎面碰撞事故和50%追尾碰撞事故，若能提前1s則可避免90%的事故發(fā)生[2]。目前為保障彎道行駛安全，我國最常采用的措施是使用凸面反光鏡，該裝置具有施工簡單、成本低、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)[3]，但其發(fā)揮作用的程度極易受天氣情況影響，并且表面產(chǎn)生污損后發(fā)揮作用的能力又會(huì)下降。

　　微波雷達(dá)在我國也常被用于對(duì)道路車況進(jìn)行檢測(cè)，但其僅適用于單行車道，并且車輛距離縮短時(shí)信息處理會(huì)產(chǎn)生困難。根據(jù)上述背景，設(shè)計(jì)了一種基于地感線圈的彎道預(yù)警系統(tǒng)，通過安裝在彎道處的彎道預(yù)警顯示裝置對(duì)駕駛員進(jìn)行提示，當(dāng)車輛在彎道處違規(guī)變道時(shí)，裝置便會(huì)顯示相應(yīng)的信息去警示行人、駕駛員等，在一定程度上能有效降低事故的發(fā)生率。同時(shí)相比其他彎道預(yù)警方案，該系統(tǒng)添加了車輛在彎道路段處的停車預(yù)警系統(tǒng)，并且嵌入路面的地磁線圈不易受損，耐用度更高。

　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)主要由檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、彎道預(yù)警顯示裝置三個(gè)部分組成，其中檢測(cè)系統(tǒng)主要由車輛違規(guī)變道檢測(cè)和停車檢測(cè)兩個(gè)部分組成。車輛違規(guī)變道檢測(cè)是通過地感線圈對(duì)進(jìn)入對(duì)向車道行駛的車輛進(jìn)行檢測(cè)，停車檢測(cè)同樣是通過地感線圈對(duì)在彎道路段處停車的車輛進(jìn)行檢測(cè)�？刂葡到y(tǒng)對(duì)檢測(cè)所得信息進(jìn)行處理并對(duì)預(yù)警指示燈和速度顯示器進(jìn)行控制。對(duì)彎道預(yù)警顯示裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以對(duì)行人、駕駛員等加以預(yù)警，還能夠提醒維修人員及時(shí)檢修。

　　3檢測(cè)系統(tǒng)

　　檢測(cè)系統(tǒng)主要具有感應(yīng)和檢測(cè)兩方面功能，通過地感線圈在道路上的合理布局，可有效發(fā)揮檢測(cè)系統(tǒng)的功能。該系統(tǒng)由按照一定順序進(jìn)行設(shè)置且完全相同的四個(gè)地感線圈及其相應(yīng)配套裝置組成。檢測(cè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)感應(yīng)各個(gè)地感線圈中電感的變化，來檢測(cè)是否有車輛違規(guī)變道行駛以及車輛在彎道路段處停車。由于地感線圈的施工特點(diǎn)為一次性施工，可以長時(shí)間可靠使用，因此地感線圈可以為該裝置檢測(cè)系統(tǒng)安全、正常工作提供長久保證。

　　3.1地感線圈位置

　　該感應(yīng)系統(tǒng)中兩個(gè)地感線圈即感應(yīng)器為一組，兩組感應(yīng)器分別為感應(yīng)器1、感應(yīng)器2和感應(yīng)器3、感應(yīng)器4，將感應(yīng)器埋設(shè)于路面平整，沒有接縫處的公路地下，來保證地感線圈的正常使用。地感線圈的具體位置分別為內(nèi)外側(cè)車道上正常行駛方向的對(duì)向車道，其中感應(yīng)器1和感應(yīng)器2位于內(nèi)側(cè)車道上，感應(yīng)器3和感應(yīng)器4位于外側(cè)車道上，每組中的兩個(gè)感應(yīng)器設(shè)置一定和適當(dāng)?shù)拈g距，并且兩組感應(yīng)器的分布一致。感應(yīng)器1(2)和彎道與直線路段的連接處位于同一水平線，兩組感應(yīng)器連線的中心位置與預(yù)警指示燈和速度顯示器在同一水平線上。

　　3.2系統(tǒng)構(gòu)成

　　該彎道預(yù)警系統(tǒng)是被安裝在含有彎道的公路上的一款預(yù)警系統(tǒng)，主要包括四個(gè)感應(yīng)器及含有速度顯示器和預(yù)警指示燈的彎道預(yù)警顯示裝置。其中兩個(gè)感應(yīng)器為一組，用于檢測(cè)是否有車輛違規(guī)變道以及車輛在彎道路段處停車。在外側(cè)彎道進(jìn)出口的兩側(cè)外緣，分別設(shè)置具有預(yù)警指示燈和速度顯示器的彎道預(yù)警顯示裝置，預(yù)警指示燈整體由紅黃綠顯示燈完成預(yù)警作用，根據(jù)感應(yīng)器感應(yīng)到的不同情況以及信息通過系統(tǒng)處理后，預(yù)警指示燈分別亮起不同顏色的燈，提醒其他駕駛員和行人是否有違規(guī)變道車輛以及在彎道路段處停車的車輛，可以達(dá)到良好的預(yù)警效果。

　　速度顯示器位于預(yù)警指示燈的上方，根據(jù)記錄車輛通過感應(yīng)器2和感應(yīng)器1或感應(yīng)器3和感應(yīng)器4的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以及根據(jù)一組感應(yīng)器中兩個(gè)感應(yīng)器的固定距離，計(jì)算出車輛通過感應(yīng)器的速度，在顯示屏幕上加以顯示，提醒其他駕駛員和行人違規(guī)變道車輛的行駛速度。

　　4控制系統(tǒng)

　　4.1簡介

　　控制系統(tǒng)的輸出終端為預(yù)警指示燈與速度顯示器，其中預(yù)警指示燈包括紅色和黃色的車輛預(yù)警燈和綠色的通行指示燈。根據(jù)控制系統(tǒng)的程序設(shè)定，對(duì)違規(guī)變道以及在彎道路段處停車的車輛的行駛信息進(jìn)行采集、處理并控制輸出終端，最終達(dá)到對(duì)正常行駛車輛預(yù)警的目的。

　　該控制系統(tǒng)共有四種信號(hào)模式。第一種信號(hào)模式為綠色指示燈常亮，此時(shí)無車輛進(jìn)出彎道;第二種信號(hào)模式為綠色指示燈常亮伴有黃色指示燈閃爍，該種模式下車輛的行駛狀況為行駛方向2(1)的車輛正常行駛，即先經(jīng)過感應(yīng)器1(4)再經(jīng)過感應(yīng)器2(3);第三種信號(hào)模式為紅色指示燈亮7s伴有黃色指示燈閃爍，該種模式下車輛違規(guī)變道，即先經(jīng)過感應(yīng)器2(4)再經(jīng)過感應(yīng)器1(3)，同時(shí)當(dāng)車輛駛過一組感應(yīng)器后，黃色指示燈熄滅、紅色指示燈常亮7s后熄滅切換至綠色指示燈亮起。

　　同時(shí)通過其間的固定距離及通過系統(tǒng)測(cè)量車輛通過兩感應(yīng)器之間的時(shí)間，按照測(cè)速模型測(cè)算出違規(guī)變道車輛車速并及時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)的輸出終端，即速度顯示器;第四種信號(hào)模式為僅有黃色指示燈常亮，該種模式下車輛長時(shí)間在該處停車，即長時(shí)間停留在感應(yīng)器1，感應(yīng)器2，感應(yīng)器3，感應(yīng)器4上，通過檢測(cè)感應(yīng)器中的頻率變化情況確定車輛處于停車狀態(tài)，此時(shí)黃色指示燈亮起、綠色指示燈熄滅，直至車輛離開時(shí)綠色指示燈亮起、黃色指示燈熄滅。

　　5彎道預(yù)警顯示裝置設(shè)計(jì)

　　該彎道預(yù)警顯示裝置包括地腳孔、三分岔底座、固定座、主箱體、預(yù)警燈、速度顯示屏、備用倉、太陽能電池及其固定架等。主箱體上方設(shè)有速度顯示器和預(yù)警指示燈，預(yù)警指示燈從上到下依次為紅燈、黃燈、綠燈，分別用于不同的預(yù)警模式。其次速度顯示屏采用LED顯示屏，用于顯示違規(guī)變道車輛的行駛速度。而太陽能電池固定架傾斜角度可以根據(jù)陽光照射情況實(shí)時(shí)變化，以便更好的吸收太陽能。

　　本裝置還設(shè)有報(bào)錯(cuò)區(qū)域，當(dāng)裝置出現(xiàn)故障會(huì)通過報(bào)錯(cuò)區(qū)域顯示，即報(bào)錯(cuò)燈亮起，這能夠有效提醒駕駛員、行人以及維修人員該彎道預(yù)警顯示裝置異常，在發(fā)現(xiàn)故障后可以利用備用倉內(nèi)的備用模塊快速準(zhǔn)確地進(jìn)行更換和維修，提高了維修人員的工作效率。本彎道預(yù)警顯示裝置能有效提高駕駛員注意力，保障駕駛員的行車安全，降低彎道路段交通事故的發(fā)生率。

　　車輛道路論文投稿刊物：《國外鐵道車輛》(雙月刊)創(chuàng)刊于1964年，由青島四方車輛研究所有限公司主辦。本著“開發(fā)信息資源，服務(wù)四化建設(shè)”的精神和科學(xué)技術(shù)必須面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)”的方針，根據(jù)我國的技術(shù)政策“重載、高速、安全、信息、軟科學(xué)”，積極報(bào)道適合我國國國情的國外鐵道車輛的先進(jìn)技術(shù)。

　　6結(jié)語

　　道路安全本身受多種因素的影響，而駕駛員作為其中的主導(dǎo)因素，其行為決策與交通安全息息相關(guān)。通過對(duì)彎道處車輛行駛情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了基于地感線圈對(duì)車輛行駛狀態(tài)進(jìn)行分析并對(duì)違章駕駛情況給出預(yù)警的道路預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)的反饋結(jié)果最終通過彎道預(yù)警顯示裝置上的預(yù)警指示燈以及速度顯示器顯示，裝置的提示內(nèi)容在各類環(huán)境中清晰可見，可以給駕駛員有效的提示，在一定程度上規(guī)避了事故的發(fā)生，保障了駕駛員以及行人的安全。同時(shí)將起到檢測(cè)作用的地感線圈安裝在地面以下，裝置在整體上都具有高度實(shí)用性。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：付欣月孟晗沈芳冰高冠宇孟令澤

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