一种爬坡车道路段的引导方法

摘要

本发明提出了一种爬坡车道路段的引导方法,通过检测器实时检测并判断爬坡车道的爬坡段和合流过渡段上是否出现异常车辆的状况：若在合流过渡段出现异常车辆，则通过显示器指示主干道上的车辆提前采取措施为载货车汇流让行；若在爬坡车道的爬坡段出现异常车辆，则向监控指挥中心传输路段监控画面，并根据主干道上的交通路况，判断是否在路段上游对载货车采取临时性限流的措施。本发明通过自动化检测、引导的方式，能减少在爬坡车道路段上客载货车汇流时由速度差导致的冲突问题，进一步提高山区公路通行能力和安全性。此外，该方法能够高效地检测出爬坡段发生载货车事故时的情况，来及时采取相应的引导措施减小事故损失。

说明书

技术领域

本发明涉及一种爬坡车道路段的引导方法，属于公路交通管理与控制领域。

背景技术

随着货运经济的高速发展，公路运输在物流运输体系中发挥着越来越重要的作用。近年来，我国高速公路载货车交通量和载货量都在日益增加，山区公路总里程逐年增长。在主干道外侧增设一条供大型载货车通行的爬坡车道，减小由载货车较差的爬坡性能带来的不利影响，已成为了目前山区公路建设改造中常见的方案之一。

然而，载货车的外形尺寸大、操纵灵活性差，在汇入主干道时需用大量的空间和时间，给主干道上的车辆驾驶员造成视距的干扰和巨大的心理压力。在山区路段驾驶员的视线不佳，若主干道上的车辆没有提前做好准备避让汇流的载货车，在到合流过渡段时频繁采取急刹车或换道的紧急措施，会增加发生追尾事故的概率。

另一方面，对于载货车来说，若到达爬坡车道终点时仍无法找到足够的安全间隙汇入主干道，则其持续减速，甚至停车等待直到主干道上出现满足可汇流的车辆间隔，严重时会导致坡道上出现排队延误。与一般匝道上的排队不同，在陡坡上载货车重新起步并恢复车速的难度较大，部分载货车甚至无法在半坡上起步，因此坡道上拥堵消散所需的时间和事故处理难度远超普通路段。此外，在半坡上载货车驻车很容易因为操作不当发生溜车的事故，滚落的货物还会引起二次事故，造成巨大的生命财产损失。若此情况下没有控制上游进入爬坡车道的载货车数量，会持续加剧拥堵和事故的严重程度。

增设爬坡车道是一项修建费用巨大的工程项目，若设计、使用方案不合理会导致资源的浪费。目前该领域的学者侧重于研究如何评估在路段增设爬坡车道的必要性、有效性，以及探讨爬坡车道的设计标准等方面内容，但很少关注如何解决修建爬坡车道后路段仍存在的隐患。伴随着现代化的信息技术的快速发展，运用自动化设备实时检测交通路况的技术在城市智慧交通应急系统建设中已有着广泛应用，而如何对拥堵和事故发生率相当高的山区爬坡路段采取智能化的引导管控措施仍未被探究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对山区公路爬坡车道容易出现拥堵和事故的情况，提出一种爬坡车道路段的引导方法，以达到进一步提高山区公路的安全性和通行能力的目的。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明提出了一种爬坡车道路段的引导方法，按照车辆爬坡行驶的方向，首先将爬坡车道划分为上坡之前的平坡段、上坡过程中的坡道段、以及上坡后到达的平坡段，其中坡道段划分为分流过渡段和爬坡段，上坡后到达的平坡段划分为加速段和合流过渡段，车道划分为最右侧车道和主干道，基于载货车在爬坡车道上由最右侧车道汇入主干道的过程，通过分别在爬坡车道各个路段的预设的位置处放置检测器和显示器，实现对爬坡段上游和主干道的车辆进行引导，具体包括以下几个步骤：

步骤A.实时采集爬坡车道的爬坡段、合流过渡段的路况信息，具体包括在最右侧车道行驶的载货车的车速和在爬坡段主干道的交通量信息。

步骤B.基于对合流过渡段的载货车的速度的持续监控，按照如下步骤B1至步骤B3实现对在主干道行驶的车辆的引导；

步骤B1.持续监控每一辆在合流过渡段汇入主干道时的载货车的速度，若存在载货车的速度低于设定的阈值V1，记录此车辆为异常车辆，执行步骤B2；反之，则执行步骤B3；

步骤B2.提示主干道上的车辆在载货车汇流时为载货车让行；

步骤B3.提示主干道上的车辆在经过坡顶时控制车速，注意观察前方路况；经过预设的检测周期后，若无载货车合入或者所有载货车速度均超过设定的阈值V3,则无提示信息展示。

步骤C.基于在爬坡段最右侧车道行驶的每一辆载货车的行驶速度和爬坡段主干道的交通量信息，按照如下步骤C1至步骤C6对爬坡段上游的载货车进行引导；

步骤C1. 持续监控每一个处于爬坡段最右侧车道行驶的载货车的速度，若每一辆载货车的速度均高于设定的阈值V2,则进入步骤C2；若存在载货车的速度低于设定的阈值V2,则标记该载货车为异常车辆，并进入步骤C3；

步骤C2.提示上游的载货车驶入爬坡车道；

步骤C3.提示上游的载货车暂时关闭爬坡车道；根据实时获取的爬坡段主干道的交通量信息，判断主干道是否达到交通饱和状态，若达到交通饱和状态，则进入步骤C4;若未达到交通饱和状态，则进入步骤C5；

步骤C4.对上游的载货车进行爬坡段临时性限流措施，然后进入步骤C6;

步骤C5.指示载货车在最右侧车道行驶，其他车辆在各自的当前车道行驶,然后进入步骤C6;

步骤C6.持续监测异常车辆的行驶状态，若异常车辆均已通过爬坡路段，则进入步骤C2;否则，返回步骤C3。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的检测器包括：测速模块，数据处理模块，视频监控模块，车牌识别模块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A中，实时采集爬坡车道的爬坡段、合流过渡段的路况信息，具体执行方式分别为：

A1.在合流过渡段的起点处设置检测器，测速模块对驶入合流过渡段的车辆进行测速；

A2.将爬坡段进行三等分划分为上、中、下游三段，以每一段的终点结束处为节点，在节点处的道路右侧分别设置第一检测器、第二检测器、第三检测器，各个检测器中的测速模块对经过节点的车辆进行测速。

作为本发明的一种优选技术方案，设定的阈值V1、 V2分别为合流过渡段、爬坡段的最右侧车道的最低容许速度，V3为主干道的最低容许速度。

作为本发明的一种优选技术方案，在步骤C1中，若存在载货车的速度低于设定的阈值V2,则检测器的数据处理模块立即向道路监控指挥中心发送指令。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤B3中，经过预设的检测周期后，若无载货车合入或者所有载货车速度均超过设定的阈值V3，则无提示信息展示，具体判断方式如下：

在合流过渡段起点处设置第四检测器，若第四检测器的数据处理模块检测到有异常车辆之后，每间隔半分钟记录一次检测结果，若半分钟内测速模块检测到的车辆行驶速度都不低于V3，或是没有监测到有车辆经过，则无提示信息展示。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤C6中，持续监测异常车辆的行驶状态，并判断异常车辆是否通过爬坡路段，具体的判断方式如下：

当在爬坡段的上游的第一检测器或中游的第二检测器检测到速度低于设定的阈值V2的异常车辆时，由对应的检测器的车牌识别模块记录下异常车辆的车牌信息，并发送至爬坡段下游的第三检测器的车牌识别模块，第三检测器的车牌识别模块根据接收到的车牌信息识别出在上游或中游的出现的异常车辆，并判断所有异常车辆是否已顺利通过。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤B2中，提示主干道上的车辆在载货车汇流时为载货车让行，具体通过以下步骤来实现：

从合流过渡段的最右侧车道和待汇入的左侧目标车道交界线的中点处为起点，根据车辆汇流的行驶轨迹特征在目标车道上设置一条斜向标线，在路面上标划为临时汇流线，用于引导目标车道上的车辆汇入相邻的左车道；在坡道段与上坡过后达到的平坡段交界处横跨道路处固定架设门架，并利用门架将第一显示器和第二显示器分别安装在目标车道和与目标车道相邻的左车道的上方；当检测到异常车辆时，向第一显示器和第二显示器发送指令，目标车道相邻的左车道上方的第一显示器指示车辆经过前方路段时为右车道上车辆的换道让行；目标车道上方的第二显示器指示车辆在到达临时汇流线前驶入左车道。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤C3中，判断载货车的路段是否达到交通饱和状态，并根据交通饱和状态分别进入步骤C4和步骤C5，具体包括：

在主干道路段上下游起点分别设置第六检测器和第五检测器，当位于爬坡段的检测器发出关闭爬坡车道的指令时，第五检测器和第六检测器中的数据处理模块根据主干道路段的交通量判断是否达到该路段交通饱和状态；若达到了饱和状态，则通过显示器对上游载货车采取爬坡段临时限流的措施；若否，指示载货车在最右侧车道行驶，其他车辆在各自的当前车道行驶。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤C4中，对上游载货车采取爬坡段临时限流的措施，具体包括：

在上游坡段与平坡交界处的最右侧车道的外侧设置第三显示器，在第三显示器上游20米处的最右侧车道上设置横向交通标线，并在路面上标划为临时等候线；在第三显示器上游150米处的最右侧车道的外侧设置第四显示器，并在两显示器间最右侧车道的地面上标划缓冲区字样，当执行载货车临时性限流的措施时，检测器的数据处理模块向第四显示器发出关闭爬坡车道的警示，指示载货车驶入缓冲区并减速慢行，第三显示器指示载货车在临时等候线前停车排队等候，直至显示器发出驶入爬坡车道的信息方可通行。

本发明所述一种爬坡车道路段的引导方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.检测到合流过渡段出现异常状况时，通过发布指引信息的方式优先保证合流过渡段的载货车顺利汇入主干道，一方面能减少载货车汇流时过低的行驶速度对主干道上车速较高的车辆造成的干扰，另一方面能避免因大量载货车无法顺利汇入主干道，而造成爬坡车道的坡道上由载货车排队引发的拥堵和事故。

2.检测到爬坡车道的爬坡段出现异常状况时，通过发布关闭爬坡车道的警示，控制路段上游进入爬坡车道的载货车数量，能避免加剧坡道上拥堵和事故的程度。同时，及时高效地向指挥中心传送警示和现场监控画面，进而指挥工作人员尽早对山坡段发生的交通事故进行处理，能减小由二次事故造成的生命财产损失。

附图说明

图1为本发明提出的引导方法中检测器、显示器和交通标线在整个路段的分布示意图；

图2为本发明提出的引导方法中检测器、显示器和交通标线在路段上游的分布示意图；

图3为本发明提出的引导方法中检测器、显示器和交通标线在路段下游的分布示意图；

图4为本发明提出的引导方法中对合流过渡段进行路况检测和引导的流程图；

图5为本发明提出的引导方法中对爬坡车道的爬坡段进行路况检测和引导的流程图；

其中，1、2、3、4分别为第一、第二、第三、第四显示器、5、6、7、8、9、10分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六检测器、11为门架。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实施例采用三车道的爬坡车道路段作为实施对象，按照车辆爬坡行驶的方向，左边两车道为主车道，载货车行驶在最右侧车道，如图1所示，在路段下游坡道段与平坡段交界处固定跨越主干道和爬坡车道的门架11。通过门架11分别将第一显示器1和第二显示器2分别设置在主干道左右车道上方，第三检测器7和第五检测器9分别安装在最右侧车道和主干道上方的适宜位置，第四检测器8安装在合流过渡段中点处。

如图2所示，在路段上游的坡段与平坡交界处，主干道右车道外侧设置第三显示器3，左车道外侧设置第六检测器10。在第三显示器3上游20米处、右车道的路面上设置横向交通标线，并在路面上标划为“临时等候线”。在第三显示器3上游150米处的主干道右车道外侧设置第四显示器4，并于两显示器间、右车道路段地面上标划“缓冲区”字样。

如图3所示，将爬坡车道的爬坡段进行三等分，划分为上、中、下游三段，将第一检测器5、第二检测器6分别安装在三段之间的两交界处的爬坡车道外侧。

如图4所示，本发明提出的引导方法在合流过渡段具体执行方式包括：

第四检测器8的测速模块对经过的车辆进行测速；数据处理模块根据是否检测到行驶车速低于V1的车辆判断是否出现异常车辆，若没有，则第一显示器1、第二显示器2保持正常状态，发布指示信息：“前方请控制车速，注意观察路况”；若出现了异常车辆，则数据处理模块向第一显示器1和第二显示器2发送信号，使其分别切换显示信息为“前方请给右车道车辆的换道让行”和“请在到达前方临时汇流线前尽早换入左车道，为载货车汇流让行”。当第四检测器8检测到出现异常车辆的状况后，每间隔半分钟记录一次检测结果，若半分钟内经过的车辆行驶速度都不低于V3，或是没有监测到车辆经过，则路况恢复正常状态，数据处理模块发送指令使第一显示器1和第二显示器2切换至正常状态时的显示信息。

如图5所示，本发明提出的引导方法在爬坡车道的爬坡段的具体执行方式包括：

第一检测器5、第二检测器6的测速模块对坡道上经过的车辆进行测速；数据处理模块根据是否检测到行驶车速低于V2的车辆判断是否出现异常车辆，若没有，则第三显示器3、第四显示器4保持正常状态，发布指示信息：“前方请载货车驶入爬坡车道”；若出现了异常车辆，则车牌识别模块将异常车辆的车牌信息传送到下游检测器的车牌识别模块中，并通过数据处理模块向道路指挥中心和第五检测器9、第六检测器10发送指令。同时，第五检测器9和第六检测器10分别采集的主干道路段上下游的交通量，判断该路段是否达到交通饱和状态。若是，则通过数据处理模块向第三显示器3和第四显示器4发送信号，使其分别切换显示信息为“请勿进入爬坡车道，载货车请在临时等候线前停车等候”和“请载货车在缓冲区内减速慢行，客车驶入左车道”，若未达到饱和状态，则切换显示信息：“请客车在左车道行驶，载货车在右车道行驶”。当第三检测器7根据车牌识别模块的车牌信息检测到所有异常车辆都已通过时，路况恢复正常状态，数据处理模块发送指令使第三显示器3和第四显示器4切换至正常状态时的显示信息。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。