[发明专利]一种公路强横风路段速度预警控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种公路强横风路段速度预警控制方法及系统，涉及交通预警技术领域；预警系统包括：信息检测模块、信息处理模块和信息预警发布模块；预警方法针对不同车型可能会在强横风路段产生的侧滑和侧翻情况进行受力分析，建立了限速优化模型，并在该模型基础上制定了针对强横风影响下公路可变限速控制策略，最后设计了预警系统，对预警级别进行了划分，有效保障公路行驶车辆的安全稳定性。

技术领域

本发明涉及交通预警技术领域，尤其涉及一种公路强横风路段速度预警控制方法。

背景技术

近年来我国极端恶劣天气频发，公路交通安全越来越受恶劣天气影响。其中，横风以其突发性、隐蔽性的特点，威胁着公路的行车安全。当车辆在公路上行驶，受到垂直于行驶方向的较大等级风力作用时，会显著影响车辆的行驶稳定性，当风力超过一定等级时，正常行驶的车辆将会面临侧滑和侧翻的风险。而在我国西北地区和沿海地区，强横风天气较多，特别是在地势平缓的高速公路、高填方和桥梁路段，会放大横风的作用。强横风天气对行车安全影响极大，而大客车、大货车等大型车辆由于其本身体积大、载重大、侧面迎风面积大，其运行安全问题尤为突出。

目前，针对公路横风预警技术的研究上也取得了一定的成果，包括高速公路横风预警方法，路口横风监测预警系统以及快速道路横风下安全行车速度控制方法。现有研究成果从不同的角度对不同气象环境下车辆的运行安全性进行了研究，如实用新型“路口横风监测预警系统”：依据车辆的刹车距离对车辆的运行速度进行确定；发明专利“快速道路横风下安全行车速度控制”：考虑车辆的侧滑问题对车辆的运行速度进行确定。但现有成果依旧存在诸多问题，如考虑因素单一、应用局限性大、实用性差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种公路强横风路段速度预警控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种公路强横风路段速度预警控制方法，包括以下步骤：

S1,基于多约束条件针对公路强横风路段建立限速优化模型，获取车辆的安全行驶限速值；

S2，针对已建立的限速优化模型，制定可变限速控制策略：针对不同车型计算各类车型在当前横风状态下的限速值，选择各车型相对最小的限速值作为该路段的计算限速值；

S3，根据步骤S2中的计算限速值获得执行限速值，同时综合考虑车辆运行效率、稳定性、安全性以及实时变化的横风状态，对步骤S2中该路段的执行限速值进行实时更新；

S4，针对步骤S3中实时更新的执行限速值，对该公路横风路段建立预警策略。

优选地，步骤S1中多约束条件包括行车过程中的气动阻力、气动升力和侧向气动力，所述气动阻力计算公式为：

所述气动升力的计算公式为：

所述侧向气动力的计算公式为：

式中：ρ为气流空气密度；A为汽车迎风面投影面积；C_z为气动阻力系数；C_s为气动升力系数；C_c为侧向气动力系数；v为合成速度，其中v_c，v_wt分别为车辆速度与横风垂直于车辆迎风面的风速；其中v_w为检测横风风速，为横风风向与车辆Y轴的夹角。

优选地，步骤S1中，建立限速优化模型的步骤具体如下：

S11,分别构建车辆侧滑受力分析模型和车辆侧翻受力分析模型；

S12,分别获取车辆不发生侧滑的安全行驶车速临界约束v_ch和不发生侧翻的安全行驶车速临界约束v_cf，由此获取车辆发生侧滑或者侧翻的临界条件为：