[发明专利]一种高速公路冰雪天气下可变限速控制系统及方法

权利要求书

1.一种高速公路冰雪天气下可变限速控制系统，其特征在于，包括道面检测单元、道面状态判别单元、限速控制单元和信息发布单元；

所述道面检测单元采集道面冰雪状态信息；所述道面状态判别单元采用模糊逻辑控制对道面状态进行判别；所述限速控制单元用于限速值的生成、校核与更新；所述信息发布单元用于实时显示限速值；

所述系统用于高速公路冰雪天气下可变限速控制的方法，包括：

顺序执行限速点位置选定步骤；具体方法如下：

S1.根据道路线性进行选定，两限速点间应保证一定距离的路段为直线或圆曲线，当有缓和曲线或其他类型曲线时，应与邻近圆曲线组合，以便于安全限速；

S2.根据历史数据及经验进行选定，此项应依据高速管理部门的经验，在事故多发与路况恶劣路段之前单独设置限速点；

S3.两限速点之间应保持最小距离，以保证车辆行驶稳定性；

路况判别步骤；具体方法如下：依靠道面检测器检测冰雪天气下道路相关参数，通过模糊逻辑控制方法，得出冰雪天气对路面影响的程度，从而生成路况判别结果及对应附着系数；其中附着系数被应用于可变限速值的生成上，模糊逻辑路况判别方法为：

S1.确定输入变量，所述输入变量包括冰层平均厚度与雪层平均厚度；

S2.通过语言定义变量对输入及输出变量进行模糊化处理，模糊输入变量中，冰层厚度，记为变量X，可用语言表述为{XN,XL,XM,XH}，XN表示无冰，XL表示冰层厚度较小，XM表示冰层厚度中等，XH表示冰层厚度较高；雪层厚度，记为变量Y，可用语言表述为{YN,YL,YM,YH}，YN表示无雪，YL表示雪层厚度较小，YM表示雪层厚度中等，YH表示雪层厚度较高，所述模糊输出变量中，路况状态，记为变量Z，可用语言表述为{ZJ,ZB,ZY,ZS,ZW},ZJ表示结冰路面，ZB表示冰雪混合路面，ZY表示压实雪路面，ZS表示松雪路面，ZW表示无雪路面；

S3.根据专家经验设置模糊规则库，将模糊输入变量通过规则库进行模糊处理，模糊规则库可由高速管理部门根据冰雪天气对路面影响的实际条件进行调整，预设定模糊规则库为下表：

表1 模糊规则库

S4.通过反模糊化计算，得到模糊输出变量；

限速值确定步骤；具体方法如下：依据路况判别结果对应的附着系数与道路线形条件，附着系数由路况判别结果得到，道路线形条件由限速点位置决定，包括道路线性为直线和道路线形为圆曲线两种情况，在直线和圆曲线限速值计算时，分别用到纵向附着系数与横向附着系数，它们均由附着系数求得，其关系为：

式中，u为附着系数，取u_h＝0.6u，取u_v＝0.8u

限速值校核步骤；具体方法如下：限速值的变化幅度与变化频率均实时更新，更新频率应根据冰雪天气影响保持在一定范围内，限速值生成后，需要进行校核后才能进行显示，限速值更新规则为：

式中，v_t为当前时段限速值，v_t+1为下一时段更新限速值，v_u为限速值增加阈值，v_d为限速值减小阈值。

2.根据权利要求1所述高速公路冰雪天气下可变限速控制系统，其特征在于，步骤S4所述反模糊化计算的计算方法选自重心法、面积评分法、最大隶属度函数最大取值法、最大隶属度函数最小取值法和平均最大隶属度法中的一种或多种组合。