基于交通气象环境监测的高速公路可变限速系统研究

发布时间：2020-12-15 23:52

　　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... 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

l非埋入式路面气象状态传感器151

第２章能见度及路面状态检测原理??状态信息是道路气象信息也是道路交通安全预警中非常关键的组成部分［２４］。??路面气象状态传感器通常可以分为埋入式和非埋入式，见图２－１，０－２。目前非埋入??式传感器大多采用各种光学方法，比如红外光谱法［２２］。埋入式的传感的技术路线??比较多。??图２－２埋入式路面气象状态传感器Ｗ??Ｆｉｇ．２－２．Ｂｕｒｉｅｄ?ｒｏａｄ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｗｅａｔｈｅｒ?ｓｅｎｓｏｒ??本文选用非接触式遥感技术设备测量公路路面干燥、给水、结冰、积雪等状况??［６］。传感器采用遥感技术，避免了对道路的破坏，从而不会因为安装道路气象站引??起的对交通的干扰。??目前，高速公路上实际使用的路面气象状态传感设备基本以国外产品为主。进??口产品高昂的价格导致设备安装数量不足，另一方面，现有产品存在着误判率较高??的问题，其性能也不能满足实际使用的需求。针对这一现状，为适应公路路面状况??实时监测的需求，西安光机所研制出一款性价比高、测量准确、维护方便的路面状??况监测设备，开辟路面状况监测技术的新途径。??２．２．１工作原理??光学方法当中的一个重要理论思路是利用红外光谱来测量路面状态。作为一??种多功能的测量方法

??状况，也可以测量高速公路路面积水和积雪厚度。图２－３显示了水的吸收光谱。目??前，基于红外光谱法的非接触式路面气象状态传感器所用的光谱探测设备大都是??色轮加红外ＣＣＤ相机，如图２－４所示。道路表面在积水和结冰时，其红外反射光??谱有一定的差异，因此我们能够通过对比道路表面在积水和结冰时的红外反射光??谱特征，来区分出道路表面的积水和结冰状态［２５］。此外，通过对高速公路路面红外??吸收量值的测量，我们也可以计算出高速公路路面水膜的厚度［６］。??６?１０ＩＨ）０?ｃｍ＇１?１００Ｃ?ｃｍ?＊?１＃埃牐悖恚???１０?ｃｍ－＇??广１０?￣ｗｊ…＊?！?＿?????ｒ?＊??Ｊ１Ｄ：?＼?Ｉ?ｆｔ．…八…八?…????４?ｊ．??Ｉ?一．ｄ—艮―：?ｚｘｉｚｒ??＾?ｌ?……一ｉ—ｘ???ｔ．．．?１．?．?．｜｜／?—．：——－ｔＬｌ?，??Ｖ?Ｂｉ：?１?１１）?１?Ｈｉ?ｌ??１?二?＼?Ｉｐ??二．…ｉｔ??■．…??１０Ｕ?ｆｌｍ?１Ｑ０Ｃ?Ｆｉｍ?１Ｃ?ｉｉｍ?１０＃牐酰椋簦??１ｍｍ??Ｗａｖｃｌｅｎ＾ｔｒｔ??图２－３水的吸收光谱Ｗ??Ｆｉｇ．２－３．Ｗａｔｅｒ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??红外光谱测量的方法优点在于：作为一种遥感测量方法，其传感器采取非埋入??式的安装方法


本文编号：2919121