一种隧道入口处车辆碰壁预警系统及预警方法与流程

1.本发明涉及车辆安全行驶领域，具体涉及一种隧道入口处车辆碰壁预警系统及预警方法。


背景技术：

2.随着社会经济的不断发展、公路建设进程的不断推进，特长隧道的数量及里程均在不断增加。隧道入口端和出口端的亮度差异较大，会使驾驶员出现白洞效应和黑洞效应的现象。当遇到极端天气如大雾、大雪等天气时，由于路况复杂、能见度低，极易在隧道入口处发生事故。同时，由于夜间驾驶、疲劳驾驶等造成的事故也屡见不鲜，据统计，发生在夜间的交通事故数量占到交通事故总数的60％以上，而疲劳驾驶的事故率更是高达40％。此外，大多数公路隧道宽度小于隧道前后公路宽度，导致紧急情况下车辆容易撞上隧道出入口，从而导致重大交通事故。
3.因此，如何最低程度避免车辆在隧道入口处撞壁或降低碰撞危害程度，是被领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种隧道入口处车辆碰壁预警系统及预警方法，以避免车辆在隧道入口处撞壁或降低碰撞危害程度。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
6.(一)、一种隧道入口处车辆碰壁预警系统，包括车辆异常轨迹预警装置、速度计算与触发装置和主动缓冲装置；车辆异常轨迹预警装置设置于隧道入口前，主动缓冲装置设置于隧道入口处的立墙上，速度计算与触发装置设置于车辆异常轨迹预警装置和主动缓冲装置之间；车辆异常轨迹预警装置用于对偏离正常车道车辆的驾驶员做出报警提醒；速度计算与触发装置用于对驶回正常车道的车辆解除报警，或对未驶回正常车道的车辆判断是否启动主动缓冲装置。
7.进一步的，车辆异常轨迹预警装置包含压力传感器、报警主控制器和报警组件；压力传感器设置在隧道入口前的正常车道外侧5
‑
20厘米处，压力传感器的信号输出端与报警主控制器的第一信号输入端电连接；报警组件设置于压力传感器后方的道路边沿处，报警组件的信号输入端与报警主控制器的信号输出端电连接。
8.进一步的，报警组件包含声音报警器和高亮度警示爆闪灯,声音报警器和高亮度警示爆闪灯分别与报警主控制器电连接。
9.进一步的，车辆异常轨迹预警装置还包括减速带，减速带设置于压力传感器后方的正常车道的外侧。
10.进一步的，速度计算与触发装置包含地感线圈组、信息处理器和无线收发器；地感线圈组包含两个前后设置的地感线圈，两个地感线圈埋设于正常车道外侧的路面下，两个地感线圈的信号输出端分别与信息处理器的信号输入端电连接，信息处理器的第一信号输
出端与无线收发器的信号输入端与电连接；信息处理器的第二信号输出端与报警主控制器的第二信号输入端电连接；主动缓冲装置设置于隧道入口处的立墙上，主动缓冲装置包含气囊主控器和气囊组，气囊主控器与无线收发器之间无线连接，气囊主控器用于控制气囊组内填充气体引爆。
11.进一步的，主动缓冲装置还包括软质聚氨酯泡沫塑料层和夹心泡沫铝结构层，气囊组、软质聚氨酯泡沫塑料层和夹心泡沫铝结构层由外至内依次设置在隧道入口处的立墙上，气囊组与软质聚氨酯泡沫塑料层高强度粘接，软质聚氨酯泡沫塑料层与夹心泡沫铝结构层高强度粘接；夹心泡沫铝结构层与隧道入口处的立墙螺栓连接。
12.进一步的，还包括高清摄像机，高清摄像机设置于隧道入口处的立墙上。
13.(二)、一种隧道入口处车辆碰壁预警方法，基于以上隧道入口处车辆碰壁预警装置，包括以下步骤：
14.步骤1，压力传感器采集来自正常车道外侧的压力信号p，并将压力信号p传递给报警主控制器；
15.步骤2，报警主控制器获取来自压力传感器的压力信号p并判断，如果p＝0，报警主控制器不发送报警指令给报警组件；如果p＞0，则进行步骤3；
16.步骤3，报警主控制器向报警组件发出报警指令，声音报警器和高亮度警示爆闪灯报警；
17.步骤4，两个地感线圈感应到有车辆从其上方驶过，并将感应电信号发送给信息处理器；
18.步骤5，信息处理器获取来自两个地感线圈的感应电信号，并判断偏离正常车道车辆是否驶回正常车道，如偏离正常车道车辆驶回正常车道，则发送解除警报指令给报警主控制器，并进行步骤6；如偏离正常车道车辆未驶回正常车道，则计算当前车辆车速，判断是否给气囊主控器发送气囊启动指令，并进行步骤7；
19.步骤6，报警主控制器控制报警组件停止报警；
20.步骤7，气囊主控器控制气囊组内气体是否释放。
21.进一步的，步骤5中，信息处理器判断偏离正常车道车辆是否驶回正常车道的具体过程包含以下子步骤：
22.子步骤5.1，如果地感线圈未感应到有车辆从其上方驶过，信息处理器未获取到来自地感线圈的感应电信号，则判断偏离正常车道车辆已驶回正常车道；如果信息处理器获取到来自地感线圈的感应电信号，则进行子步骤5.2；
23.子步骤5.2，信息处理器根据两个地感线圈间距s，两次电信号间隔时间t，计算出当前车辆速度v，并将v与信息处理器中的预设速度v0判断，如果v≤v0，则通过无线收发器发送解除警报指令给报警主控制器；如果v＞v0，则通过无线收发器发送气囊启动指令给信号给气囊主控器。
24.本发明技术方案相对于现有技术而言，在司机驶出正常车道初期，先采用声音和灯光提醒预警，在提醒预警后，判断车辆仍有撞壁风险的情况下启动主动缓冲装置对车辆进行缓冲保护，极大的减少了事故概率、降低了碰撞危害程度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明隧道入口处车辆碰壁预警系统的示意图；
27.图2为隧道入口处立墙上主动缓冲装置的示意图；
28.在以上图中：
29.1隧道入口；
30.2车辆异常轨迹预警装置；201压力传感器；202报警组件；203减速带；
31.3速度计算与触发装置；301地感线圈组；302信息处理器；
32.4主动缓冲装置；401气囊主控器；402气囊组；403软质聚氨酯泡沫塑料层；404夹心泡沫铝结构层；
33.5立墙；6高清摄像机。
具体实施方式
34.为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
35.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
36.(一)、请参考图1和图2，一种隧道入口处车辆碰壁预警系统，包括车辆异常轨迹预警装置2、速度计算与触发装置3和主动缓冲装置4；车辆异常轨迹预警装置2设置于隧道入口1前，所述主动缓冲装置4设置于隧道入口1处的立墙5上，所述速度计算与触发装置3设置于车辆异常轨迹预警装置2和主动缓冲装置4之间；所述车辆异常轨迹预警装置2用于对偏离正常车道车辆的驾驶员做出报警提醒；所述速度计算与触发装置3用于对驶回正常车道的车辆解除报警，或对未驶回正常车道的车辆判断是否启动主动缓冲装置4。
37.进一步的，所述车辆异常轨迹预警装置2包含压力传感器201、报警主控制器和报警组件202；所述压力传感器201设置在隧道入口1前的正常车道外侧5
‑
20厘米处，所述压力传感器201的信号输出端与报警主控制器的第一信号输入端电连接；所述报警组件202设置于压力传感器201后方的道路边沿处，所述报警组件202的信号输入端与报警主控制器的信号输出端电连接。
38.进一步的，所述报警组件202包含声音报警器和高亮度警示爆闪灯,所述声音报警器和高亮度警示爆闪灯分别与报警主控制器电连接。
39.进一步的，所述车辆异常轨迹预警装置2还包括减速带203，所述减速带203设置于压力传感器201后方的正常车道的外侧。
40.进一步的，所述速度计算与触发装置3包含地感线圈组301、信息处理器302和无线收发器。
41.以上实施例中，地感线圈组301就是一个振荡电路。在地面上先造出一个圆形的沟
槽，直径大概1米，或是面积相当的矩形沟槽，再在这个沟槽中埋入两到三匝导线，这就构成了一个埋于地表的电感线圈，这个线圈是一个振荡电路的一部分，由它和电容组成振荡电路，其原则是振荡稳定可靠，这个振荡信号通过变换送到单片机组成的频率测量电路，单片机就可以测量这个振荡器的频率了。当有大的金属物如汽车经过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化(有金属物体时振荡频率升高)，这个变化就作为汽车经过“地感线圈”的证实信号，同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度。
42.所述地感线圈组301包含两个前后设置的地感线圈，两个地感线圈埋设于正常车道外侧的路面下，两个地感线圈的信号输出端分别与信息处理器302的信号输入端电连接，信息处理器302的第一信号输出端与所述无线收发器的信号输入端与电连接；所述信息处理器302的第二信号输出端与报警主控制器的第二信号输入端电连接；所述主动缓冲装置4设置于隧道入口1处的立墙5上，所述主动缓冲装置4包含气囊主控器401和气囊组402，所述气囊主控器401与无线收发器之间无线连接，所述气囊主控器401用于控制气囊组402内填充气体引爆。
43.以上实施例中，无线收发器可采用现有的无线收发模块，如uwb模块、蓝牙模块、zigbee模块。
44.所述主动缓冲装置4还包括软质聚氨酯泡沫塑料层403和夹心泡沫铝结构层404，气囊组402、软质聚氨酯泡沫塑料层403和夹心泡沫铝结构层404由外至内依次设置在所述隧道入口1处的立墙5上，所述气囊组402与软质聚氨酯泡沫塑料层403高强度粘接，所述软质聚氨酯泡沫塑料层403与夹心泡沫铝结构层404高强度粘接；所述夹心泡沫铝结构层404与隧道入口1处的立墙5螺栓连接。
45.进一步的，还包括高清摄像机6，所述高清摄像机6设置于隧道入口1处的立墙5上。
46.以上实施例中，速度计算与触发装置3设置在车辆异常轨迹预警装置2后方20m处，主动缓冲装置4设置在速度计算与触发装置3后方10m处。其中，气囊组402由若干气囊组成，气囊展开面积约为50cm
×
50cm，气囊材质采用尼龙66高强度纤维，气囊内部填充氮气；气囊安装与爆破弹出技术属于现有技术，在此不再赘述。当气囊主控器401收到无线收发器发送的气囊开启信号后，控制所有气囊同时弹出，对事故车辆起到一定程度的缓冲作用。软质聚氨酯泡沫塑料层403厚度约为50cm。当事故车辆冲破气囊组402时，将通过软质聚氨酯泡沫塑料受到车辆撞击时产生的形变吸收能量，从而缓冲车辆的碰撞。夹心泡沫铝结构层404厚度约为50cm。夹心泡沫铝结构采用铝制薄板—泡沫铝—铝制薄板的布置方式，当事故车辆能量较大，气囊组402与软质聚氨酯泡沫塑料层403均无法起到有效缓冲作用时，夹心泡沫铝结构通过材料的形变吸收剩余能量。高清摄影机6用于记录事故影像，便于事后相关部门进行事故调查使用。
47.(二)、一种隧道入口处车辆碰壁预警方法，基于以上隧道入口处车辆碰壁预警装置，包括以下步骤：
48.步骤1，压力传感器采集来自正常车道外侧的压力信号p，并将压力信号p传递给报警主控制器；
49.步骤2，报警主控制器获取来自压力传感器的压力信号p并判断，如果p＝0，报警主控制器不发送报警指令给报警组件；如果p＞0，则进行步骤3；
50.步骤3，报警主控制器向报警组件发出报警指令，声音报警器和高亮度警示爆闪灯报警；
51.步骤4，两个所述地感线圈感应到有车辆从其上方驶过，并将感应电信号发送给信息处理器；
52.步骤5，信息处理器获取来自两个地感线圈的感应电信号，并判断偏离正常车道车辆是否驶回正常车道，如偏离正常车道车辆驶回正常车道，则发送解除警报指令给报警主控制器，并进行步骤6；如偏离正常车道车辆未驶回正常车道，则计算当前车辆车速，判断是否给气囊主控器发送气囊启动指令，并进行步骤7；
53.步骤6，报警主控制器控制报警组件停止报警；
54.步骤7，气囊主控器控制气囊组内气体是否释放。
55.进一步的，步骤5中，信息处理器判断偏离正常车道车辆是否驶回正常车道的具体过程包含以下子步骤：
56.子步骤5.1，如果地感线圈未感应到有车辆从其上方驶过，信息处理器未获取到来自地感线圈的感应电信号，则判断偏离正常车道车辆已驶回正常车道；如果信息处理器获取到来自地感线圈的感应电信号，则进行子步骤5.2；
57.子步骤5.2，信息处理器根据两个地感线圈间距s，两次电信号间隔时间t，计算出当前车辆速度v，并将v与信息处理器中的预设速度v0判断，如果v≤v0，则通过无线收发器发送解除警报指令给报警主控制器；如果v＞v0，则通过无线收发器发送气囊启动指令给信号给气囊主控器。
58.实际中，v0通常取值为5
‑
10km/h。
59.虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。