车辆弯道行驶安全预警系统设计

　　摘要:为解决车辆弯道行驶的交通安全问题，基于地感线圈技术设计研发了一款用于公路弯道的预警系统，通过埋设地感线圈对车辆行驶状况进行监测，并将监测信息传递给控制系统进行信号控制，以便提前采取措施避免交通事故的发生。增设弯道预警显示装置，能让行人及驾驶员等交通参与者提前获知前方弯道的来车情况，可以有效降低弯道事故发生率，能有效的提高车辆行驶的安全性。实践结果表明，系统具有较强的稳定性，具有实际应用推广价值。

　　关键词:交通安全，弯道行驶，预警系统，地感线圈

　　1概述

　　交通事故近年来呈不断增长事态，尤其是山区、农村弯道路段盲区多，约占交通事故多发路段总数的12.5%。弯道路段每百起事故死亡人数为各个路段最高[1]。在弯道路段行驶时，驾驶员对弯道处交通情况缺乏了解，一旦发生紧急情况留给驾驶员的反应时间少，增大了交通事故发生的概率。

　　根据德国Daimler-Benz公司对汽车事故调查结果显示，若驾驶员能提早0.5s意识到危险并采取措施，则可避免30%的迎面碰撞事故和50%追尾碰撞事故，若能提前1s则可避免90%的事故发生[2]。目前为保障弯道行驶安全，我国最常采用的措施是使用凸面反光镜，该装置具有施工简单、成本低、养护方便等优点[3]，但其发挥作用的程度极易受天气情况影响，并且表面产生污损后发挥作用的能力又会下降。

　　微波雷达在我国也常被用于对道路车况进行检测，但其仅适用于单行车道，并且车辆距离缩短时信息处理会产生困难。根据上述背景，设计了一种基于地感线圈的弯道预警系统，通过安装在弯道处的弯道预警显示装置对驾驶员进行提示，当车辆在弯道处违规变道时，装置便会显示相应的信息去警示行人、驾驶员等，在一定程度上能有效降低事故的发生率。同时相比其他弯道预警方案，该系统添加了车辆在弯道路段处的停车预警系统，并且嵌入路面的地磁线圈不易受损，耐用度更高。

　　2系统设计

　　本系统主要由检测系统、控制系统、弯道预警显示装置三个部分组成，其中检测系统主要由车辆违规变道检测和停车检测两个部分组成。车辆违规变道检测是通过地感线圈对进入对向车道行驶的车辆进行检测，停车检测同样是通过地感线圈对在弯道路段处停车的车辆进行检测。控制系统对检测所得信息进行处理并对预警指示灯和速度显示器进行控制。对弯道预警显示装置进行设计，可以对行人、驾驶员等加以预警，还能够提醒维修人员及时检修。

　　3检测系统

　　检测系统主要具有感应和检测两方面功能，通过地感线圈在道路上的合理布局，可有效发挥检测系统的功能。该系统由按照一定顺序进行设置且完全相同的四个地感线圈及其相应配套装置组成。检测系统通过实时感应各个地感线圈中电感的变化，来检测是否有车辆违规变道行驶以及车辆在弯道路段处停车。由于地感线圈的施工特点为一次性施工，可以长时间可靠使用，因此地感线圈可以为该装置检测系统安全、正常工作提供长久保证。

　　3.1地感线圈位置

　　该感应系统中两个地感线圈即感应器为一组，两组感应器分别为感应器1、感应器2和感应器3、感应器4，将感应器埋设于路面平整，没有接缝处的公路地下，来保证地感线圈的正常使用。地感线圈的具体位置分别为内外侧车道上正常行驶方向的对向车道，其中感应器1和感应器2位于内侧车道上，感应器3和感应器4位于外侧车道上，每组中的两个感应器设置一定和适当的间距，并且两组感应器的分布一致。感应器1(2)和弯道与直线路段的连接处位于同一水平线，两组感应器连线的中心位置与预警指示灯和速度显示器在同一水平线上。

　　3.2系统构成

　　该弯道预警系统是被安装在含有弯道的公路上的一款预警系统，主要包括四个感应器及含有速度显示器和预警指示灯的弯道预警显示装置。其中两个感应器为一组，用于检测是否有车辆违规变道以及车辆在弯道路段处停车。在外侧弯道进出口的两侧外缘，分别设置具有预警指示灯和速度显示器的弯道预警显示装置，预警指示灯整体由红黄绿显示灯完成预警作用，根据感应器感应到的不同情况以及信息通过系统处理后，预警指示灯分别亮起不同颜色的灯，提醒其他驾驶员和行人是否有违规变道车辆以及在弯道路段处停车的车辆，可以达到良好的预警效果。

　　速度显示器位于预警指示灯的上方，根据记录车辆通过感应器2和感应器1或感应器3和感应器4的时间节点，以及根据一组感应器中两个感应器的固定距离，计算出车辆通过感应器的速度，在显示屏幕上加以显示，提醒其他驾驶员和行人违规变道车辆的行驶速度。

　　4控制系统

　　4.1简介

　　控制系统的输出终端为预警指示灯与速度显示器，其中预警指示灯包括红色和黄色的车辆预警灯和绿色的通行指示灯。根据控制系统的程序设定，对违规变道以及在弯道路段处停车的车辆的行驶信息进行采集、处理并控制输出终端，最终达到对正常行驶车辆预警的目的。

　　该控制系统共有四种信号模式。第一种信号模式为绿色指示灯常亮，此时无车辆进出弯道;第二种信号模式为绿色指示灯常亮伴有黄色指示灯闪烁，该种模式下车辆的行驶状况为行驶方向2(1)的车辆正常行驶，即先经过感应器1(4)再经过感应器2(3);第三种信号模式为红色指示灯亮7s伴有黄色指示灯闪烁，该种模式下车辆违规变道，即先经过感应器2(4)再经过感应器1(3)，同时当车辆驶过一组感应器后，黄色指示灯熄灭、红色指示灯常亮7s后熄灭切换至绿色指示灯亮起。

　　同时通过其间的固定距离及通过系统测量车辆通过两感应器之间的时间，按照测速模型测算出违规变道车辆车速并及时传输到系统的输出终端，即速度显示器;第四种信号模式为仅有黄色指示灯常亮，该种模式下车辆长时间在该处停车，即长时间停留在感应器1，感应器2，感应器3，感应器4上，通过检测感应器中的频率变化情况确定车辆处于停车状态，此时黄色指示灯亮起、绿色指示灯熄灭，直至车辆离开时绿色指示灯亮起、黄色指示灯熄灭。

　　5弯道预警显示装置设计

　　该弯道预警显示装置包括地脚孔、三分岔底座、固定座、主箱体、预警灯、速度显示屏、备用仓、太阳能电池及其固定架等。主箱体上方设有速度显示器和预警指示灯，预警指示灯从上到下依次为红灯、黄灯、绿灯，分别用于不同的预警模式。其次速度显示屏采用LED显示屏，用于显示违规变道车辆的行驶速度。而太阳能电池固定架倾斜角度可以根据阳光照射情况实时变化，以便更好的吸收太阳能。

　　本装置还设有报错区域，当装置出现故障会通过报错区域显示，即报错灯亮起，这能够有效提醒驾驶员、行人以及维修人员该弯道预警显示装置异常，在发现故障后可以利用备用仓内的备用模块快速准确地进行更换和维修，提高了维修人员的工作效率。本弯道预警显示装置能有效提高驾驶员注意力，保障驾驶员的行车安全，降低弯道路段交通事故的发生率。

　　车辆道路论文投稿刊物：《国外铁道车辆》(双月刊)创刊于1964年，由青岛四方车辆研究所有限公司主办。本着“开发信息资源，服务四化建设”的精神和科学技术必须面向经济建设”的方针，根据我国的技术政策“重载、高速、安全、信息、软科学”，积极报道适合我国国国情的国外铁道车辆的先进技术。

　　6结语

　　道路安全本身受多种因素的影响，而驾驶员作为其中的主导因素，其行为决策与交通安全息息相关。通过对弯道处车辆行驶情况进行分析，设计了基于地感线圈对车辆行驶状态进行分析并对违章驾驶情况给出预警的道路预警系统。系统的反馈结果最终通过弯道预警显示装置上的预警指示灯以及速度显示器显示，装置的提示内容在各类环境中清晰可见，可以给驾驶员有效的提示，在一定程度上规避了事故的发生，保障了驾驶员以及行人的安全。同时将起到检测作用的地感线圈安装在地面以下，装置在整体上都具有高度实用性。

　　参考文献：

　　[1]彭同兴，王丙龙，林伟权，等.弯道盲区可视化安全行车装置设计与研究[J].山西电子技术，2020(4):77-79.

　　[2]焦明东.智能预警系统在公路弯道中的应用研究[J].内蒙古公路与运输，2019(6):48-52.

　　[3]廖军洪.《公路用凸面反光镜》标准研究[J].交通标准化，2011(20):122-125.

　　[4]李坤.基于地磁车辆检测器的测速系统研究[J].测试技术学报，2019，33(1):74-78.

　　作者：付欣月孟晗沈芳冰高冠宇孟令泽

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