1.道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估系统,其特征在于,包括:数据库,用于存储已采集的道路急陡弯路段基本参数和不同类型货车满载时发动机制动工况的最小减速度ae,所述道路基本参数包括急陡弯路段的路面类型为水泥或沥青路面、半径r与路面横坡角i;
环境数据采集分析模块,用于采集急陡弯路段的大气状态、风速风向、路面状态,得到相应的大气密度ρ、空气升力系数cr、侧风速v及风向角β、侧向空气动力系数cs、路面摩擦系数μ,并存储至所述数据库中,每隔15min更新数据库;
车辆数据采集分析模块,用于采集急陡弯路段的货车信息,得到车牌照信息、车辆载重m、车辆正投影面积s、轮距d、重心高度h及第一车速ua、第二车速ub,其中,ua、ub分别为货车进入急陡弯路段前750m、400m时的车速;
信号转换装置,用于将所述数据库中的信息和车辆数据采集分析模块收集的数据转换为数字信号并发送;
风险评估模块,用于接收所述信号转换装置传输的数字信号,并将数字信息分别带入公式(1)和(2),计算得到货车侧滑临界车速u1和侧翻临界车速u2,式中,m为车辆载重,g为重力常数,μ为路面摩擦系数,r为急陡弯路段的半径,i为急陡弯路段的路面横坡角,cr与cs分别为空气升力系数和侧向空气动力系数,ρ为大气密度,s为车辆正投影面积,v为侧风速,d为轮距,h为重心高度;
取货车侧滑临界车速u1和侧翻临界车速u2中较小值作为临界安全车速uc,根据第一车速ua、第二车速ub,再分别计算其与临界车速uc的比值ua/uc、ub/uc作为风险系数,将第一、第二车速及对应比值并发送;
风险预警模块:接收所述风险评估模块得到的风险系数,并在所在区间发布预警信息;
所述侧向空气动力系数cs与空气升力系数cr分别通过如下公式计算:cs=1+0.13β (3)
式中,β为货车风向角,
2.如权利要求1所述的道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估系统,其特征在于,所述环境数据采集分析模块包括:
密度传感器,用于采集当前路段的大气密度ρ;
风速传感器,用于采集当前路段的侧风速v;
风向传感器,用于采集当前路段侧风的风向角β;
路面状态检测器,用于检测路面状态以确定路面摩擦系数μ,干燥沥青路面状况下μ取
0.7,干燥水泥路面μ取0.6,湿滑路面状态下μ取0.4,积雪覆盖路面状况下μ取0.28,路面结冰时μ取0.18。
3.如权利要求1所述的道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估系统,其特征在于,所述车辆数据采集分析模块包括:
视频检测设备,用于采集货车的车牌照;
动态称重平台,用于采集货车载重m;
速度检测器,用于采集第一车速ua、第二车速ub;
车型传感器,用于采集所述货车的车型信息。
4.如权利要求1所述的道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估系统,其特征在于,所述公式(1)中的Δ的取值为:考虑到侧风方向的影响,当风向吹向货车转弯轨迹外侧时,更易发生侧翻侧滑,此时上式中Δ取值为+1,同理,当风向吹向货车转弯轨迹内侧时,侧风力可作为货车转弯的向心力,此时上式中Δ取值为‑1。
5.如权利要求1所述的道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估系统,其特征在于,所述风险预警模块具体包括:
在急陡弯路段前750m处设置路侧指示牌式急陡弯警示标志,显示“前方有急陡弯路段,有测速监控”,在650m和300m处分别设置龙门式LED可变信息标志与高亮闪光灯,发布预警信息,在弯道入口处设置急陡弯路段入口标志;
货车将进入急陡弯路段前750m处时,若ua/uc小于1,说明车辆在维持当前车速的情况下不会在急陡弯处产生侧翻侧滑风险,则在650m处龙门式LED可变信息标志上以绿色字显示“前方弯道,安全车速uc,请勿加速行驶!”,不进行闪光灯和语音提示;
若ua/uc大于等于1且小于 说明车辆处在风险状态,虽然当前车速超过安全范围,但采用发动机制动或减挡制动而无需刹车就可以减小到安全车速范围内,所以存在侧滑侧翻风险但无需采取紧急措施,此状态下,在650m处龙门式LED可变信息标志上以黄色字发布预警信息,预警信息包括:当前车速ua,安全车速uc,存在事故风险,请减速至安全车速以下;并配合高亮闪光灯以短间隔闪烁若干次及高音喇叭定点广播,广播内容包括:前方有急转弯,请减速行驶;
若ua/uc大于等于 说明当前车辆正处在高风险状态,若不立即采取刹车制动措施,极有可能以高于安全车速进入转弯路段并发生侧翻或侧滑事故,此时需在650m处龙门式LED可变信息标志上以红色字发布预警信息,预警信息包括:当前车速ua,安全车速uc,事故风险极高,请立即刹车减速,减速至安全车速以下;并配合高亮闪光灯持续闪烁及高音喇叭定点广播,广播内容包括:您当前严重超速,请立即刹车减速;
根据当前车速ua,每一辆车的龙门式LED可变信息标志显示结果应至少持续120/ua秒,广播根据至少重复[30/ua]遍,再恢复收集当前车速并进行判断,同时,该处广播应在空闲时刻告知前方路段有测速监控,以保证经过该路段的所有驾驶员采取一致的速度控制策略;
在货车将进入急陡弯路段前400m处时,再根据第二车速ub及先前计算得到的临界安全车速/uc,根据上述流程进行一次判断风险系数,将预警信息显示在300m处的龙门式LED可变信息标志上,若该处判定为风险状态,额外播放警示音予以提示,若判定为高风险状态则额外播放报警警告音予以示警,并拍摄超速者照片作为行政处罚依据,根据当前车速ub,每一辆车的路侧指示牌式LED可变信息标志显示结果及额外警示音应至少持续[120/ub]秒,广播根据至少重复[30/ub]遍,其中,[]表示进一取整,再恢复收集当前车速并进行判断。
6.如权利要求1所述的道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估系统的道路急陡弯路段货车侧翻侧滑风险评估方法,其特征在于,包括:S1:采集急陡弯路段的半径r、路面坡角i、路面摩擦系数μ、大气密度ρ、侧风速v、风向角β及货车的当前车速u、载重m、车辆正投影面积s、轮距d、重心高度h、满载时发动机制动工况的最小减速度ae;
S2:根据货车受力状态,建立公式(1)受力平衡方程和公式(2)力矩平衡方程,分别计算得到侧滑临界车速u1和侧翻临界车速u2,公式中侧向空气动力系数cs和空气升力系数cr取值为:cs=1+0.13β (3)
其中,β为货车风向角,
公式中的Δ的取值为:考虑到侧风方向的影响,当风向吹向货车转弯轨迹外侧时,更容易发生侧翻侧滑,此时上式中Δ取值为+1;同理,当风向吹向货车转弯轨迹内侧时,侧风力可作为货车转弯的向心力,此时上式中Δ取值为‑1,取u1和u2中较小值作为临界安全车速uc,计算当前车速u与临界车速uc的比值u/uc作为风险系数;
S3:根据风险系数所在区间评估风险:若u/uc大于等于 说明当前车辆正处在高风险状态,若不立即采取刹车制动措施,极有可能以高于安全车速进入转弯路段并发生侧翻或侧滑事故;若u/uc大于等于1且小于 说明车辆处在风险状态,虽然当前车速超过安全范围,但采用发动机制动或减挡制动而无需刹车就可以减小到安全车速范围内,所以存在侧滑侧翻风险但无需采取紧急措施,若u/uc小于1,说明车辆在维持当前车速的情况下不会在急陡弯处产生侧翻侧滑风险。