本实用新型涉及道路交通安全领域，具体涉及一种高速公路交通事故预警系统。
背景技术：
当下随着居民生活水平提高，车辆拥有率持续升高，直接导致道路车辆数目增多，进一步导致道路交通事故率不断上升。其次，车速过快也是造成大部分交通事故的主要原因之一。在发生交通事故时，相比距事故车辆较近的其他车辆，距事故车辆一段距离的后方车辆驾驶员往往在前方车辆发生事故后不能快速及时的知晓事故拥堵情况，从而被动减少反应及制动时间进而引发二次事故发生。故对事故后方车辆在前方车辆发生事故后进行及时预警是非常必要的。再者，交管部门由于主要依靠当事人报警的方式，再安排人员前往现场处理的单一方式进行事故响应，此方式降低了道路事故处理与管理效率，进一步延迟道路疏通恢复畅通的时间，导致道路通行率降低。最后在目前智慧交通大背景下，针对事故大数据收集及分析的重要性日益凸显，道路事故拥堵实时数据采集困难，但该数据对于后期交通安全整体提升乃至智慧交通大数据库完善起着至关重要的作用，对相关实时事故拥堵数据的获取也是目前交通领域较棘手的问题之一，亟待解决。
本领域的研究技术多从车路协同出发，目前仅能从单方面进行道路交通安全提升。其中首先应用较多的是预警功能，即通过车载信息系统等屏幕显示提醒驾驶员从而达到单一信息预警的目的，由于道路主体存在差异从而达不到全系统预警的目的，且功能单一，仅能完成简单预警目的。对于事故流量数据等多靠交管部门在事故发生后进行简单回访得知，而获取到的非实时数据居多，对于后期分析事故及提高道路安全性作用不如车速等实时数据对事故拥堵更有解释性，而对于高速公路而言实时性数据获取存在很大的困难。最后针对高速公路道路管理而言，目前主要通过事故当事人报警方式等待交管部门或道路安全管理部门核实情况后派遣相关人员前往现场进行疏散与处理，其中的时间差使道路更加拥挤甚至延误受伤人员黄金救援时间。基于此，需要一种可以全程、实时对驾驶员提供前方道路预警，同时兼备事故实时数据统计和辅助实时管理的综合系统，从而全方面提高驾驶员行车安全，进一步提升车路协同在我国的普及度与应用度。
技术实现要素：
为解决以上问题，本实用新型提供一种高速公路交通事故预警系统，该预警系统结构简单，易于操作实施，能够实施获取车辆的车速、车长、以及通过路侧单元rsu的时间，并根据获取的信息确定当前道路风险等级，便于故障点后方驾驶人员通过led信号灯、车载预警设备、可变信息交通标志三种方式进行预警，方便后方驾驶人员从多渠道了解当前道路信息，以便驾驶人员及时采取有效规避措施，保障交通运行安全。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。
一种高速公路交通事故预警系统，包括：多个路侧单元rsu、控制模块和道路管理控制中心；其中，多个所述路侧单元rsu对称均匀分布在单向双车道公路的两侧，每个所述路侧单元rsu的信号输出端与所述控制模块的信号输入端电连接，所述控制模块与所述道路管理控制中心通过以太网连接。
作为优选的，每个所述路侧单元rsu包含检测模块、预警模块和处理模块；其中，所述检测模块的信号输出端与所述处理模块的信号输入端电连接；所述处理模块的信号输出端与所述控制模块的信号输入端电连接，所述控制模块的信号输出端分别与多个所述预警模块的信号输入端电连接。
作为优选的，每个所述路侧单元rsu中的检测模块为多个。
作为优选的，所述检测模块用于检测单向双车道公路上是否有车辆通过，并记录有车辆通过时的时间；
所述处理模块根据检测模块获取的车辆通过时间确定车辆的当前车速、车长信息；
所述控制模块根据处理模块得到的当前车速信息以及车辆通过时间，确定当前道路风险等级信息；所述控制模块根据当前道路风险等级信息确定所述预警模块的预警距离和预警信息。
进一步作为优选的，所述预警模块为led信号灯。
进一步作为优选的，所述检测模块用于检测单向双车道公路上是否有车辆通过具体为：
当有车辆通过时，所述检测模块的输出信号为1；否则，所述检测模块的输出信号为0。
进一步作为优选的，所述控制模块根据处理模块得到的当前车速信息以及车辆通过时间，确定当前道路风险等级信息，具体为：
设所述处理模块得到的当前车速信息为v，当v>第一速度阈值，且相邻的两个路侧单元中的检测模块的输出信号分别为1，相邻的路侧单元中的检测模块记录的时间间隔△t<0.96s，则当前道路风险等级为三级，说明当前道路通畅；
当第二速度阈值≤v≤第一速度阈值，且当前路侧单元中的检测模块的输出信号为1，之后的多个路侧单元中的检测模块的输出信号为0，前两个路侧单元中的检测模块记录的时间间隔△t满足0.96s≤△t≤1.92s，则当前道路风险等级为二级，说明当前道路轻微拥堵；其中，所述第二速度阈值小于第一速度阈值；
当v＜第二速度阈值，且当前路侧单元中的检测模块的输出信号为1，之后的多个路侧单元中的检测模块的输出信号为0，前两个路侧单元中的检测模块记录的时间间隔△t满足△t＞1.92s，则当前道路风险等级为一级，说明当前道路严重拥堵。
进一步作为优选的，所述控制模块根据当前道路风险等级信息确定所述预警模块的预警距离和预警信息，具体为：
当前道路风险等级为三级时，所述控制模块控制led信号灯长灭；
当前道路风险等级为二级时，所述控制模块控制单向双车道公路两侧预设距离范围内的led信号灯闪烁黄灯；
当前道路风险等级为一级时，所述控制模块控制单向双车道公路两侧预设距离范围内的led信号灯闪烁红灯。
进一步作为优选的，所述处理模块为微处理器。
作为优选的，所述控制模块包含工控机，所述处理模块的第一信号输出端与所述工控机的信号输入端电连接，所述工控机用于控制所述led信号灯的工作状态。
作为优选的，所述控制模块还包含数据存储模块，所述处理模块的第二信号输出端与所述数据存储模块的信号输入端电连接；所述数据存储模块用于存储处理模块得到的当前车速、车长信息。
作为优选的，所述控制模块还包含漏电保护器，所述漏电保护器与所述工控机电连接，所述漏电保护器用于保护控制模块电路。
作为优选的，还包括可变信息交通标志，所述可变信息交通标志等间距布设在单向双车道公路的路侧，所述可变信息交通标志通过以太网与所述工控机连接。
作为优选的，还包括车载预警设备，所述车载预警设备通过以太网与所述工控机连接。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的高速公路交通事故预警系统结构简单，易于操作实施，通过在道路两侧埋设的多个路侧单元rsu实时获取车辆的车速、车长以及通过时间信息，并通过工控机确定当前道路风险等级信息，通过工控机将当前道路风险等级信息传递给道路管理控制中心，方便道路管理控制中心派遣相关人员到现场进行疏导及处理事故，提高公路事故处理及应急效率，数据同时可充实对应道路大数据并便于后期数据统计及智慧交通大数据分析。
(2)根据当前道路风险等级信息通过工控机分别控制路侧的led信号灯、可变信息交通标志以及车载预警设备同步实时发出相应的预警信息，方便故障点后方人员从多渠道全面、实时了解事故信息，提高预警效率，使驾驶员能采取及时有效的规避措施，保障交通行车安全。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的高速公路交通事故预警系统的结构示意图；
图2为图1中工控机模块的结构示意图；
图3为图1中路侧单元rsu的结构示意图。
在以上图中：1路侧单元rsu；101检测模块；102预警模块；103处理模块；2控制模块；201工控机；202数据存储模块；203漏电保护器；204电源；205总控制单元；3道路管理控制中心；4车载预警设备；5可变信息交通标志。
具体实施方式
参考图1-3，根据本实用新型的内容的实施例所提出的一种高速公路交通事故预警系统，包括：多个路侧单元rsu1、控制模块2和道路管理控制中心3；其中，多个所述路侧单元rsu1对称均匀分布在单向双车道公路的两侧，每个所述路侧单元rsu1的信号输出端与所述控制模块2的信号输入端电连接，所述控制模块2与所述道路管理控制中心3通过以太网连接。
其中，如图3所示，每个路侧单元rsu1包含多个检测模块101、预警模块102和处理模块103。如图2所示，控制模块2包含工控机201、数据存储模块202、漏电保护器203、电源204和总控制单元205；其中，电源204用于向工控模块内的各个部件供电，总控制单元205负责信息传递，包括接收其他构件发送至工控机201模块的信号及发送由工控机201模块需要输出至各构件的指令信号等。每个检测模块101的信号输出端与处理模块103的信号输入端电连接；处理模块103的第一信号输出端与工控机201的信号输入端电连接，处理模块103的第二信号输出端与数据存储模块202的信号输入端电连接；工控机201的信号输出端分别与多个预警模块102的信号输入端电连接，工控机201通过以太网与道路管理控制中心3连接。
具体的，如图1所示，将工控机201放置于路段起点处，将第一个路侧单元rsu1沿单向双车道公路的一侧以15米为间隔等距放置至第n个，再通过管线预留通道或通过门架式利用连接线将第n 1个路侧单元rsu1在单向双车道公路的另一侧等距地布设到路侧至第2n路侧单元rsu1，从而可实现双侧布设，进而完成整个系统的总体布置。
如图3所示，每个rsu有两个检测模块101，相比于目前市面已有的单检测模块101而言，双检测模块101可顾及到多车道情况，有利于检测到各个车道的车辆通过情况。检测模块101是一种前端检测设备红外激光传感器，可检测车辆到达及离开检测模块101的时刻及其他相关信号，其通过持续发出频率为500hz的红外线检测是否有车辆通过，具体为：当检测模块101检测到红外线距离小于车道宽度设定值时，则说明检测到有车通过，检测模块101检测的信号为1，同时记录有车辆通过的时间；否则，没有车辆通过，检测模块101检测的信号为0。且检测模块101施工简单，无需破坏原有路面，预测准确度及系统稳定性更高。
处理模块103为微处理器，其根据检测模块101获取的车辆通过时间确定车辆的当前车速、车长信息，具体为：假设车辆通过两个连续rsu距离为h，两个rsu检测到该车车头所用时间分别为t1和t2，则该车车速为v＝h/(t2-t1 ε)，其中，ε为考虑到检测系统细微误差产生的随机扰动。该车车速v数据传至警示模块可作为不同预警触发信号，传至数据存储模块202可作为后期智慧交通大数据分析基础，更好的充实智慧交通大数据库。车长l＝v×(t2-t1 ε)-2d，其中，d为rsu的检测范围，一般设置为1.5m，该数据后期可用于大数据对事故车型的划分。
工控机201根据处理模块103得到的当前车速信息以及车辆通过时间，确定当前道路风险等级信息，具体如表1所示：
(1)设所述处理模块103得到的当前车速信息为v，当v>第一速度阈值，且相邻的两个路侧单元中的检测模块101的输出信号分别为1，如表1中路侧单元rsu1i-1、rsui、rsui 1中的检测模块101检测的信号都为1，相邻的路侧单元中的检测模块101记录的时间间隔△t<0.96s，则当前道路风险等级为三级，说明当前道路通畅。
(2)当第二速度阈值≤v≤第一速度阈值，且当前路侧单元中的检测模块101的输出信号为1(如表1中rsui-1中的检测模块101检测的信号为1)，之后的多个路侧单元中的检测模块101的输出信号为0(如表1中路侧单元rsu1i、rsui 1中的检测模块101检测的信号都为0)，前两个路侧单元中的检测模块101记录的时间间隔△t满足0.96s≤△t≤1.92s，则当前道路风险等级为二级，说明当前道路轻微拥堵，但能保证基本通行状态；其中，第一速度阈值和第二速度阈值可根据道路实际状况自行进行设置，如本发明中将第二速度阈值设置为30km/h，第一速度阈值设置为60km/h。
(3)当v＜第二速度阈值，且当前路侧单元中的检测模块101的输出信号为1(如表1中rsui-1中的检测模块101检测的信号为1)，之后的多个路侧单元中的检测模块101的输出信号为0(如表1中路侧单元rsu1i、rsui 1中的检测模块101检测的信号都为0)，前两个路侧单元中的检测模块101记录的时间间隔△t满足△t＞1.92s，则当前道路风险等级为一级，说明当前道路严重拥堵。
(4)此外考虑到可能存在个别rsu检测模块101故障的情况，即该rsu检测到0信号而之前及之后的的rsu均检测到1信号，则解除报警恢复led灯长灭状态。
表1道路风险等级划分标准
工控机201根据当前道路风险等级信息确定预警模块102的预警距离和预警信息，其中，预警模块102为led信号灯，用于闪烁不同颜色的灯从而起到不同预警作用，具体为：
当前道路风险等级为三级时，工控机201控制led信号灯长灭；
当前道路风险等级为二级时，工控机201控制单向双车道公路两侧预设距离范围内的led信号灯闪烁黄灯(如工控机201控制故障点后方200米范围内的路侧单元rsu1中的led信号灯闪烁黄灯)，闪烁频率为1hz，实现故障点后方实时全程双侧道路安全预警。其中，具体的预设距离范围可根据道路实际情况自行设定。
当前道路风险等级为一级时，工控机201控制单向双车道公路两侧预设距离范围内的led信号灯闪烁红灯(如工控机201控制故障点后方200米范围内的路侧单元rsu1中的led信号灯闪烁红灯)，闪烁频率为2hz。
控制模块2内的数据存储模块202用于存储处理模块103得到的当前车速、车长信息，并将获取的当前车速、车长信息传输给道路管理控制中心3，道路管理控制中心3可将相关数据存至智慧交通大数据库中便于后期数据分析人员进行相关事故数据统计与分析。控制模块2内的漏电保护器203用于保护控制模块2电路。控制模块2的工控机201可将道路风险等级信息实时传递给道路管理控制中心3，道路管理控制中心3根据接收到交通事故发生情况，可尽早安排相关人员前往现场实施救援及疏通。
本发明的高速公路交通事故预警系统还包括可变信息交通标志5(vms)和车载预警设备4；其中，可变信息交通标志5以500米的间隔等间距布设在单向双车道公路的路侧或上方，可变信息交通标志5和车载预警设备4分别通过以太网与工控机201连接。其中，可变信息交通标志5和车载预警设备4在工控机201内都有唯一固定的编号，用以表示其相对位置。待某一rsu在自身检测范围内检测到某车辆车速异常，并通过工控机201确定当前道路风险等级为一级或者二级时，则工控机201控制故障点后方200米范围内的可变信息交通标志5和车载预警设备4发出相应的警报信息，从而使后方驾驶员可从多渠道了解前方事故拥堵情况。如可变信息交通标志5可显示“前方发生轻微拥堵，请注意减速行驶”、“前方发生严重拥堵，请绕道行驶”等。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种高速公路交通事故预警系统，其特征在于，包括：多个路侧单元rsu(1)、控制模块(2)和道路管理控制中心(3)；其中，多个所述路侧单元rsu(1)对称均匀分布在单向双车道公路的两侧，每个所述路侧单元rsu(1)的信号输出端与所述控制模块(2)的信号输入端电连接，所述控制模块(2)与所述道路管理控制中心(3)通过以太网连接。
2.根据权利要求1所述的高速公路交通事故预警系统，其特征在于，每个所述路侧单元rsu(1)包含检测模块(101)、预警模块(102)和处理模块(103)；其中，所述检测模块(101)的信号输出端与所述处理模块(103)的信号输入端电连接；所述处理模块(103)的信号输出端与所述控制模块(2)的信号输入端电连接，所述控制模块(2)的信号输出端分别与多个所述预警模块(102)的信号输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的高速公路交通事故预警系统，其特征在于，每个所述路侧单元rsu(1)中的检测模块(101)为多个。
4.根据权利要求2所述的高速公路交通事故预警系统，其特征在于，所述检测模块(101)用于检测单向双车道公路上是否有车辆通过，并记录有车辆通过时的时间；
所述处理模块(103)根据检测模块(101)获取的车辆通过时间确定车辆的当前车速、车长信息；
所述控制模块(2)根据处理模块(103)得到的当前车速信息以及车辆通过时间，确定当前道路风险等级信息；所述控制模块(2)根据当前道路风险等级信息确定所述预警模块(102)的预警距离和预警信息。
5.根据权利要求4所述的高速公路交通事故预警系统，其特征在于，所述预警模块(102)为led信号灯；所述处理模块(103)为微处理器。
6.根据权利要求5所述的高速公路交通事故预警系统，其特征在于，所述控制模块(2)包含工控机(201)和数据存储模块(202)；其中，所述处理模块(103)的第一信号输出端与所述工控机(201)的信号输入端电连接，所述工控机(201)用于控制所述led信号灯的工作状态；
所述处理模块(103)的第二信号输出端与所述数据存储模块(202)的信号输入端电连接；所述数据存储模块(202)用于存储处理模块(103)得到的当前车速、车长信息。
7.根据权利要求6所述的高速公路交通事故预警系统，其特征在于，还包括可变信息交通标志(5)和车载预警设备(4)；其中，所述可变信息交通标志(5)等间距布设在单向双车道公路的路侧，所述可变信息交通标志(5)和所述车载预警设备(4)分别通过以太网与所述工控机(201)连接。
技术总结