一种高速公路路侧预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及交通安全技术领域，具体涉及一种高速公路路侧预警装置。 技术背景
[0002] 近年来，随着我国高速公路里程的不断增加，一方面满足了人们日益增长的城市、 城际交通出行需求，使人们的出行更加便捷、高效、快速、舒适，带动了社会经济的快速发 展;另一方面，由于高速公路车辆运行速度普遍较高，高速、超速行驶所导致的车辆追尾、碰 撞等交通事故屡见不鲜，特别是在雾、雨、雪、沙尘暴、黄昏等诸多不利天气条件下，车辆在 高速公路发生追尾、碰撞等交通事故频繁发生，给高速公路出行者的生命财产安全造成严 重的伤害和巨大损失。
[0003] 目前，在预防高速公路车辆追尾、碰撞方面，主要依靠在车辆上安装汽车智能防 撞、防追尾辅助驾驶系统，当汽车之间的间距小于相应的动态安全距离时，该系统自动报 警，并采取制动、辅助驾驶措施，或提醒驾驶员采取转向措施等。然而，在车上安装汽车智能 防撞、防追尾辅助驾驶系统成本昂贵，在高速公路运行车辆上应用普及率不高，不能有效降 低因高速公路车辆超速、高速行驶所造成的交通安全事故。
【发明内容】
[0004] 为有效预防高速公路车辆高速行驶所造成的交通追尾事故以及驾驶员超速驾驶 行为，本实用新型提出了一种预防高速公路车辆追尾、超速的高速公路路侧预警装置，该路 侧预警装置主要由检测单元、通信单元、主控单元、预警单元、存储单元、电源单元等功能单 元组成，如图1、图2所示，主要实现对高速公路运行车辆速度检测、交通流运行参数提取、车 辆运行安全状态评估与预警、高速公路道路运行状态监测等，防止高速公路车辆追尾、超速 的同时，为高速公路管理者进行高速公路运行状态监控提供数据支撑。
[0005] 本实用新型的技术解决方案主要在高速公路交通事故易发区、高速公路道路线型 渐变段等位置安装路侧预警装置，通过路侧预警装置的检测单元获取高速公路车辆的运行 速度信息;通过通信单元或检测单元获取高速公路区间路段的道路环境信息、限速信息等； 通过主控单元进行车辆运行安全状态评估、高速公路交通流运行参数统计分析、高速公路 道路运行状态监测、不利天气条件下高速公路区段限速值计算等;通过预警单元对高速公 路超速、高速车辆根据预警信息进行语音告警和LED不同灯色显示进行安全警示;通过存储 单元存储路侧预警装置各功能单元采集、获取、分析形成的高速公路车辆运行状态信息、道 路环境信息、交通流运行参数信息、高速公路运行状态信息以及各功能单元软硬件运行日 志信息等;通过电源单元为路侧预警装置提供太阳能电源。本实用新型提出的一种高速公 路路侧预警装置，其特征主要包括：
[0006] 1)检测单元
[0007] 检测单元嵌有半导体激光模块，用于发射905nm波长的双光束短距离阵列脉冲激 光，并接收激光脉冲反射波，通过记录发射波和反射波的时间差，计算得到运动车辆与路侧 预警装置的距离;通过记录车辆通过两激光光束的时间差，计算得到运动车辆的位移变化 及运行速度。
[0008] 另外，检测单元还留有温度、湿度、能见度等道路环境传感器的嵌入接口，在需要 的情况下，通过温度、湿度、能见度等道路环境传感器获取路侧预警装置所在高速公路区段 的道路环境数据。
[0009] 2)通信单元
[0010] 通信单元嵌有WIFI通信模块，通过WIFI通信模块与周围的路侧预警装置建立通信 连接，进行路侧预警装置之间的信息共享、信息查询和信息提取。
[0011 ]另外，检测单元还留有GPRS通信模块嵌入接口，在需要的情况下，通过GPRS通信模 块与高速公路管控中心建立通信连接，进行路侧预警装置检测交通流信息、道路环境信息、 高速公路运行状态信息、高速公路区段可变限速信息以及设备运行日志等信息的上传，或 接收高速公路管控中心监测的路侧预警装置所在高速公路区段的道路环境数据、可变限速 信息、查询信息等。
[0012] 3)主控单元
[0013] 主控单元嵌有PLC控制器和母板总线，主控单元与各功能单元通过母板总线进行 信息通信，获取检测单元、通信单元、存储单元中的车辆运行信息、道路环境信息、限速信息 等;PLC控制器根据获取的道路、交通、环境等信息对车辆的运行状态、交通流运行参数、道 路的运行状态等进行评估、统计、分析和监测，并对超速车辆、潜在追尾车辆发送不同的预 警信息。
[0014] 4)预警单元
[0015] 预警单元嵌有语音播报器和小型LED显示板，预警单元根据主控单元发送过来的 预警信息，通过语音播报器播报不同的语音预警信息，通过小型LED显示板显示不同的灯色 信号，提示运行车辆所处的安全状态。
[0016] 5)存储单元
[0017] 存储单元嵌有可插拔Micro SD卡存储模块和嵌入式小型数据库，用于存储从路侧 预警装置各功能单元形成的车辆运行状态信息、道路环境信息、交通流运行参数信息、高速 公路道路运行状态监测信息以及路侧预警装置软硬件运行日志信息等。
[0018] 6)电源单元
[0019] 电源单元嵌有微型变压器和微型电压调整器，主要用于为路侧预警装置提供直流 稳压电源，保障路侧预警装置内部线路的可靠性。
[0020] 另外，电源单元还留有太阳能电池组件模块嵌入接口，其中太阳能电池组件模块 由小型蓄电池、充电控制器、太阳能电池组件等组成，在需要的情况下，通过太阳能电池组 件模块为相邻区域的所有路侧预警装置供应电源，以解决高速公路远离居住区，电源接入 困难的问题。
【附图说明】
[0021 ]图1:路侧预警装置功能单元组成图；
[0022] 图2:路侧预警装置外观结构示意图；
[0023] 图3:路侧预警装置检测单元安装及工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0024] 本实用新型所述的一种高速公路路侧预警装置安装在高速公路交通事故易发区、 高速公路道路线型渐变段的道路路侧位置，主要由检测单元、通信单元、主控单元、预警单 元、存储单元、电源单元等组成，如图1、图2所示，主要实现对高速公路运行车辆速度检测、 交通流运行参数提取、车辆运行安全状态评估与预警、高速公路道路运行状态监测等，防止 高速公路车辆追尾、超速的同时，为高速公路管理者进行高速公路运行状态监控提供数据 支撑。
[0025] 本实用新型提出的一种高速公路路侧预警装置，其工作的具体流程为：
[0026] 1)检测单元
[0027]检测单元中的半导体激光模块以一定的斜角面向高速公路，以一定的频率向行驶 过来的车辆发射双光束脉冲激光，半导体激光模块右侧光束定义为光束1，左侧光束定义为 光束2,如图3所示，用于检测车辆的运行速度，以路侧预警装置安装在车辆运行前方的高速 公路左侧为例，具体工作步骤如下：
[0028] Stepl:半导体激光模块以一定的频率向高速公路发射905nm波长的双光束短距离 阵列窄脉冲激光，当半导体激光模块接收到光束1的脉冲激光反射波时，记录接收到脉冲激 光反射波的时间!^，并计算车辆距离路侧预警装置的距离：
[0029]
[0030] 其中为光束1测量角度下路侧预警装置与运行车辆的距离;tTR1为光束1的脉冲 激光从路侧预警装置半导体激光模块到运行车辆的往返传播时间；C air为脉冲激光在空气 中的传播速度，与天气条件有关。
[0031 ] Step2:当半导体激光模块接收到光束2的脉冲激光反射波时，记录接收到脉冲激 光反射波的时间T2,并计算此时车辆距离路侧预警装置的距离：
[0032]
[0033]其中：L2为光束2测量角度下路侧预警装置与运行车辆的距离;tTR2为光束2的脉冲 激光从路侧预警装置半导体激光模块到运行车辆的往返传播时间。
[0034] Step3:根据半导体激光模块接收到光束1和光束2脉冲激光反射波的时间差以及 光束1和光束2脉冲激光发射波夹角，计算检测车辆的运行速度：
[0035]
[0036]
[0037] 其中：V为检测车辆的运行速度;W为检测车辆从接触光束1到接触光束2时间内的 车辆位移;Θ为光束1和光束2激光发射波夹角。
[0038] Step4:以光束1为基准，记录半导体激光模块接收到光束1最后一束反射波的时间 ?3〇
[0039] Step5:检测单元将光束1和光束2的反射波接收时间。、^及其对应的与检测车辆 的距离ι^α2,检测车辆的运行速度v，检测车辆通过光束1的时间τ3等车辆信息通过主控单 元的母板总线传送给主控单元的plc控制器。
[0040] Step6:当检测单元嵌有温度、湿度、能见度等道路环境传感器时，检测单元以一定 的时间间隔读取温度、湿度、能见度等道路环境数据，并通过主控单元的母板总线传送给主 控单元的PLC控制器。
[0041 ] 2)通信单元
[0042]路侧预警装置通过通信单元中的WIFI通信模块实现与周围的路侧预警装置建立 通