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技术领域

本实用新型属于交通安全技术领域，具体来说，涉及到一种降雨条件下山区 公路急弯路段行车安全保障预警机。

背景技术

随着我国公路事业的迅猛发展和汽车保有量的逐年增加，交通事故与日俱增， 而交通事故的诱因包括人、车、路、环境等多个方面，其中不良驾驶行为、复杂 道路线形和不良天气状况是导致事故发生的部分因素。据统计资料，大部分交通 事故发生在平曲线路段，在中国达到36％，在美国达到40％；Sherretz等人对美国 伊利诺伊州7个城市交通数据进行研究，结果表明交通事故数和降雨量间存在正 线性关系；据公安部交管局统计，2009年上半年，由于超速行驶导致的交通死亡 事故占总死亡事故的13.8％。因此，加强降雨条件下急弯路段行车安全保障预警措 施的研究以及刻不容缓。

由于降雨的影响，路面附着系数较干燥状态会显著下降，附着系数的降低会 导致车辆所受附着力的减小；加之急弯路段的半径值较小，会造成车辆所受离心 力的增大；此外，若驾驶人有超速行为，也会造成离心力的增大。随着附着力的 下降和离心力的增加，当二者平衡时，车辆会有滑移的风险，最终导致交通事故 的发生。由于降雨是自然因素，不易控制；急弯是一种道路线形，在道路已建成 的情况下，不易改变，因此，只能从控制车速的角度出发，去规避在降雨条件下 急弯路段行车时，可能存在的风险。最终，如果能建立起降雨量与附着力的关系， 圆曲线半径及车速与离心力的关系，再将二者作对比，判断得到车辆以现在的行 驶速度过弯是否安全，并给驾驶人以提示，显得十分有意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种降雨条件下山区公路急弯路段 行车安全保障预警机。

本实用新型所述的一种降雨条件下山区公路急弯路段行车安全保障预警机， 所述预警机包括均与单片机5相连的测量降雨量设备1、测量车速设备2、测量车 重设备3和可变信息情报板4；所述测量降雨量设备1和测量车速设备2位于路侧 上方；所述测量车重设备3位于路面上；所述可变信息情报板4位于急弯路段之 前路面的上方。

本实用新型所述的一种降雨条件下山区公路急弯路段行车安全保障预警机， 所述单片机为MSP430型单片机。

本实用新型所述的一种降雨条件下山区公路急弯路段行车安全保障预警机， 所述测量降雨量设备1由雨量传感器和采集器两部分组成，该雨量传感器采用SL1 型雨量传感器。

本实用新型所述的一种降雨条件下山区公路急弯路段行车安全保障预警机， 所述测量车速设备2为HT204型雷达测速仪。

本实用新型所述的一种降雨条件下山区公路急弯路段行车安全保障预警机， 所述测量车重设备3采用汽车测重仪。

工作时，本实用新型分别通过汽车测重仪、HT204型雷达测速仪、SL1型雨量 传感器，测出车辆重量、车辆行驶速度、降雨量，并将数值存入单片机中，结合 向设计单位咨询得到的圆曲线半径数值，通过式(1)、(2)，算出车辆以某一速度 行驶时，其将要驶入的急弯路段的路面附着力和离心力，并将数据存入单片机中， 对比附着力和离心力的大小，若前者小于后者，则在急弯之前一定距离处的可变 信息情报板上给驾驶人相关的警示信息；若前者大于后者，则不需要提示，车辆 可以实际行驶速度通过。

降雨量与附着力之间关系的算法采用季天剑提出的计算公式：

F₁＝(0.9458-0.0057v-0.0007l^0.6134×α^-0.3133×q^1.4483)×N(1)

式中：F₁——附着力(N)；

v——车速(km/h)；

l——坡面长度(m)；

α——合成坡度；

q——降雨量(mm/min)；

N——车辆重量(N)。

由于山区公路多为双车道公路，坡面长度基本固定，因此，可以默认为定值， 取为11.25m；此外，由于合成坡度的改变对附着力的影响微小，因此，也可默认 为定值，取为8.54％(超高8％，纵坡3％)。而车速、降雨量、车辆重量可以通过 测量设备测得。

圆曲线半径、车速与离心力的关系可以通过离心力的计算公式获得：

F 2 = Nv 2 g R - - - ( 2 ) ]]>

式中：F₂——离心力(N)；

N——车辆重量(N)；

v——车速(km/h)；

g——重力加速度(m/s²)；

R——圆曲线半径(m)。

其中，车辆重量和车速可以通过测量设备测得，重力加速度为定值，取为9.8 m/s²，圆曲线半径则可以向设计单位咨询获得。

与现有技术相比，本实用新型所述的降雨条件下山区公路急弯路段行车安全 保障预警机具有结构简单紧凑、合理且体积小，重量轻、便于安装，使用操作简 便，工作人员无需进行专门的培训的优点。

附图说明

图1：行车安全保障预警机示意图；图2：行车安全保障预警机工作流程图； 图3：行车安全保障预警机安装示意图；测量降雨量设备-1、测量车速设备-2、测 量车重设备-3、可变信息情报板-4、单片机-5。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述的降雨条件下山区公路急弯路段行 车安全保障预警机做进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

一种降雨条件下山区公路急弯路段行车安全保障预警机，所述预警机包括均 与单片机5相连的测量降雨量设备1、测量车速设备2、测量车重设备3和可变信 息情报板4；所述测量降雨量设备1和测量车速设备2位于路侧上方；所述测量车 重设备3位于路面上；所述可变信息情报板4位于急弯路段之前路面的上方。所 述单片机为MSP430型单片机。

所述测量降雨量设备1由雨量传感器和采集器两部分组成，该雨量传感器采 用SL1型雨量传感器。雨量传感器包括盛水口、过滤网、上筒、联接螺钉、磁钢、 干式舌簧管、下筒、翻斗、限位螺钉、锁紧螺母、底座、水准泡、调平螺钉。工 作时，雨水经过上筒的过滤网注入到计量翻斗中，计量翻斗由两个翻斗室组成， 是机械双稳态结构，当一个斗室接水时，另一个斗室处于等待状态，当所接雨水 容积达到预定值(3.14ml)时，由于重力作用使其向一侧翻到，同时处于等待状态， 另一斗室处于接水工作状态，如此循环。同时，在翻斗侧壁上装有磁铁，它随翻 斗翻动时从干簧管旁扫描，使干簧管通断，即翻斗每翻倒一次，干簧管便接通一 次送出一个脉冲信号，而每记录一次脉冲信号，便代表0.1mm的降水。并将数据 用采集器进行存储，每隔一分钟将数据信息导入单片机中。

所述测量车速设备2为HT204型雷达测速仪。雷达发出无线电波，如果无线 电波传播过程中遇到障碍，则会被反射回来。在传播过程中，无线电波满足多普 勒效应，通过频率的改变，可以测得车辆实际行驶速度，并将其值传入单片机中。

所述测量车重设备3采用汽车测重仪。当车辆以一定的速度经过一定宽度的 称重台面时，由于压力的作用，称重台会输出电压信号，输出的信号大小与重物 的重量成正比，称重信号被送至放大器放大后，再经模数转换器转换成数字量， 该数字量的大小与信号的大小成正比，最后将数字信号传入单片机中。

工作时，本实用新型分别通过汽车测重仪、HT204型雷达测速仪、SL1型雨量 传感器，测出车辆重量、车辆行驶速度、降雨量，并将数值存入单片机中，结合 向设计单位咨询得到的圆曲线半径数值，通过式(1)、(2)，算出车辆以某一速度 行驶时，其将要驶入的急弯路段的路面附着力和离心力，并将数据存入单片机中， 对比附着力和离心力的大小，若前者小于后者，则在急弯之前一定距离处的可变 信息情报板上给驾驶人相关的警示信息；若前者大于后者，则不需要提示，车辆 可以实际行驶速度通过。

降雨量与附着力之间关系的算法采用季天剑提出的计算公式：

F₁＝(0.9458-0.0057v-0.0007l^0.6134×α^-0.3133×q^1.4483)×N(1)

式中：F₁——附着力(N)；

v——车速(km/h)；

l——坡面长度(m)；

α——合成坡度；

q——降雨量(mm/min)；

N——车辆重量(N)。

由于山区公路多为双车道公路，坡面长度基本固定，因此，可以默认为定值， 取为11.25m；此外，由于合成坡度的改变对附着力的影响微小，因此，也可默认 为定值，取为8.54％(超高8％，纵坡3％)。而车速、降雨量、车辆重量可以通过 测量设备测得。

圆曲线半径、车速与离心力的关系可以通过离心力的计算公式获得：

F 2 = Nv 2 g R - - - ( 2 ) ]]>

式中：F₂——离心力(N)；

N——车辆重量(N)；

v——车速(km/h)；

g——重力加速度(m/s²)；

R——圆曲线半径(m)。

其中，车辆重量和车速可以通过测量设备测得，重力加速度为定值，取为9.8 m/s²，圆曲线半径则可以向设计单位咨询获得。

与现有技术相比，本实用新型所述的降雨条件下山区公路急弯路段行车安全 保障预警机具有结构简单紧凑、合理且体积小，重量轻、便于安装，使用操作简 便，工作人员无需进行专门的培训的优点。