基于交通气象环境监测的高速公路可变限速系统研究

论文摘要

大雾、雨雪和路面积水、结冰、积雪等恶劣气象条件往往会对交通安全造成十分严重的负面影响。高速公路行车速度快,驾驶员易疲劳,恶劣的气象条件下,往往会使高速车辆发生严重的交通事故。而我国长期以来高速公路限制车速基本上是静态的,车速管理方式单一,不能有效适应恶劣气象条件下的动态车速管理的需求。为合理确定大雾、雨雪、道路积水、结冰、积雪等恶劣气象条件下高速公路安全限速,并给驾驶人提供最大可接受的安全速度,本文提出了基于交通气象环境监测的高速公路可变限速系统。在气象参数采集中,本文利用能见度测量原理和路面状态测量原理。能见度测量原理依据为Koschmieder定律。根据该定律,测量气象能见度其实质就是测量大气水平消光系数,而大气中光的衰减主要有散射和吸收引起。因此在工程上可以近似认为消光系数和散射系数相等,通过测量出散射系数,再通过Koschmieder定律反演出大气能见度数值。基于1064nm和1550nm波段的后向强度随入射角度变化以及单波长原理性的研究,这两种波段后射能量的空间分布与干燥、结冰和积水等几种路面状态具有一定的关系。基于此,路面状态检测使用一种双波长探测方法,该方法原理简单,可行性高,可以高效便捷的探测区分高速公路路面状态。参考国内外研究,提出了一种基于交通气象环境参数的可变限速模型,建立基于能见度可变限速模型、基于路面摩擦系数可变限速模型和基于光照度可变限速模型,采用一次多项式线性拟合、二次多项式线性拟合、三次多项式线性拟合和幂指数拟合的方法来获得限速模型曲线,综合三个模型限速值,取三者最小值作为最终可变限速值。提出STM32f103芯片作为核心控制器,利用路面状态监测设备、能见度测量仪和光照度测量仪实时采集气象信息,利用LED情报板实时提示最大安全车速以及气象信息。基于Qt5开发上位机客户端,该开发软件具备模块化程度高,可重用性较好等优点,可根据需要扩展其他功能。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 康恒

导师: 李永放,阮驰

关键词: 可变限速系统,高速公路环境监测,芯片,交通信息情报板

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,安全科学与灾害防治,公路与水路运输

单位: 陕西师范大学

分类号: U492.8;P49

总页数: 68

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标签：可变限速系统论文;  高速公路环境监测论文;  芯片论文;  交通信息情报板论文;