[发明专利]一种实时多变量桥上行车限速控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种实时多变量桥上行车限速控制系统，其特征在于，包括若干车辆检测器(1)、若干监测设备(2)、电子显示屏(3)和计算机(4)；

所述车辆检测器(1)和监测设备(2)均沿桥梁长度方向上间隔设置；所述电子显示屏(3)设置在桥梁两端。所述车辆检测器(1)、监测设备(2)和电子显示屏(3)均与计算机(4)相连；

工作时，所述车辆检测器(1)实时采集桥梁跨度范围内的车型信息，所述监测设备(2)实时监测桥梁跨度范围内的气象数据；其中，所述气象数据包括降雨信息、风力风向信息和能见度；所述计算机(4)周期采集气象数据和车型信息，计算安全限速值并控制电子显示屏(3)显示安全限速值。

2.一种关于权利要求1所述控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)车辆检测器(1)实时采集桥梁跨度范围内的车型信息，监测设备(2)实时监测桥梁跨度范围内的气象数据；其中，所述气象数据包括降雨量R、能见度距离L_J、平均风速U_m、脉动风速U_v和风偏角ψ；

2)按周期T将车型信息和气象数据传输至计算机(4)；其中，所述周期T(min)根据桥梁长度和桥梁所在地区实际情况确定；

3)计算机(4)接收车型信息和气象数据后，根据预设的计算准则分析计算得出能见度限速值v₁、降雨限速值v₂和风力限速值v₃；其中，计算准则如下：

(a)按公式(1)求解得出能见度限速值v₁：

L₁(t₀)+L₂(t_z)-L₃(t₀+t_z)＝L_J (1)

式中，L₁为制动反应距离(m)，L₁＝v₁t₀；L₂为制动距离(m)，L₃为前方车辆在后车制动并停止前行驶的距离(m)，L₃＝v₁t₀+v₁t_z；L_J为能见度距离(m)，由监测设备(2)测得；其中，v₁为能见度限速值(m/s)；t₀为制动反应时间(s)，t_z为制动时间(s)，均根据当地交通部门的相关规定确定；t₀₁为制动增长时间(s)，取0.2s或根据当地交通部门的相关规定确定；a_max为最大制动减速度(m/s²)，取3.4m/s²或根据当地交通部门的相关规定确定；

(b)按公式(2)计算得到降雨限速值v₂：

v₂＝96.84H_s^-0.259(2)

式中，H_s为水膜厚度(mm)，H_s＝0.1256·L_u^0.6715·i^-0.3147·R^0.7786·TD^0.7261；其中，L_u为桥梁坡长(m)；i为桥梁坡度(％)；R为降雨量(mm/h)，由监测设备(2)测得；TD为桥梁表面构造深度(mm)；

(c)求解风力限速值v₃：

根据车型信息和风偏角ψ，调用车辆参数及车辆气动力系数；调用桥梁信息；根据达朗贝尔原理建立车辆运动方程；通过车辆运动方程分别求解侧翻限速值v_cf，侧滑限速值v_ch和偏转限速值v_pz；比较三者的大小，将最小值赋予v₃；

4)将步骤3)中得出的3个限速值v₁、v₂和v₃进行比较，取其中最低的限速值作为当前桥梁的安全限速值v；

5)计算机(4)控制桥两端的电子显示屏(3)显示步骤4)所述的安全限速值v；

6)进入下一个周期，重复步骤1)～5)。