[发明专利]一种用于雨雪天气的路面抗滑实时监测预警系统

权利要求书

1.一种用于雨雪天气的路面抗滑实时监测预警系统，其特征在于：包括路面抗滑监测单元（1）、行车环境监测单元（2）、行车信息监测单元（3）、中心计算机处理单元（4）和抗滑警示单元（5）五部分；路面抗滑监测单元（1）用于监测车辆自重的法向荷载经车轮传至地面的竖向作用力和车辆在驱动或制动过程中车轮（12）对路面的纵向作用力；行车环境监测单元（2）用于监测并记录行车的外界环境，包括路面温度、路面水膜厚度、路面雪层厚度、路面冰层厚度这些信息；行车信息监测单元（3）由压电测速带（3.1）和地磁感应线圈（3.2）组成，用于采集车辆行驶速度和车辆分离信息，并将信息传至中心计算机处理单元（4）进行处理、存储；中心计算机处理单元（4）用于采集路面抗滑监测单元（1）、行车环境监测单元（2）和行车信息监测单元（3）产生的数据信息，计算当前状况下车辆的实时抗滑状态，分析当前抗滑状态是否满足行车安全需要，并基于历史大数据和机器学习技术对实时数据进行智能匹配，根据当前行车环境和行车工况，采用迭代反馈算法，分析计算安全行车速度建议值，并将分析信息反馈给抗滑警示单元（5）；抗滑警示单元（5）用于向车辆驾驶人员反馈当前工况下车辆的抗滑结果、安全等级和建议行车速度这些信息，也向道路管养工作者实时反馈路面抗滑状态，为道路实时行车安全性能评判提供参考依据；

所述路面抗滑监测单元（1）由压电石英动态传感器阵列（6）、钢制承载顶板（7）、钢制承载底板（7.3）、弹性橡胶垫片（8）、路面活动板块（9）和承载基础（10）组成；

所述路面抗滑监测单元（1）为钢制带状物，分别布设在路面左右两侧，且为前后非平行布置在原路面下方，引出数据线（11.5）与外部处理设备相连，电荷信号被分析处理后传至中心计算机处理单元（4），路面左右两侧布设的路面抗滑监测单元均为1m长，5～10cm宽，分别用来测定车辆左右两个车轮（12）的作用力，消除多车轮作用对路面抗滑监测单元的干扰影响；所述钢制承载顶板（7）呈“凸”字形，由钢制承载板（7.1）和传感器接触端（7.2）组成；钢制承载底板（7.3）呈“凹”字形，压电石英动态传感器（11）位于钢制承载顶板（7）和钢制承载底板（7.3）构成的空腔内，所述弹性橡胶垫片（8）位于钢制承载顶板（7）和钢制承载底板（7.3）的接触处，钢制承载顶板（7）上部为与原路面（13）材料相同的路面活动板块（9），路面活动板块（9）四周采用钢制框架（9.1）进行包裹；路面抗滑监测单元（1）下部为承载基础（10），所述承载基础（10）为水泥混凝土平台；每个路面抗滑监测单元（1）均有三组压电石英动态传感器阵列（6），包括竖向力压电石英动态传感器阵列（6.1）、前方纵向力压电石英动态传感器阵列（6.2）和后方纵向力压电石英动态传感器阵列（6.3）；每组压电石英动态传感器阵列（6）均由三个压电石英动态传感器（11）构成，分别布设在路面抗滑监测单元（1）的两端和中间位置；压电石英动态传感器（11）由数据线（11.5）引出并与外部电荷放大器（11.3）相连；

所述竖向力压电石英动态传感器阵列（6.1）用于监测车轮（12）对路面活动板块（9）的竖向作用力F_V合，前方纵向力压电石英动态传感器阵列（6.2）用于监测车轮（12）对路面活动板块（9）的前方纵向作用力F_F合，后方纵向力压电石英动态传感器阵列（6.3）用于监测车轮（12）对路面活动板块（9）的后方纵向作用力F_B合；当车辆处于制动或驱动过程中，车轮（12）对路面的纵向作用力为前方纵向作用力F_F合和后方纵向作用力F_B合中二者的一种；路面抗滑监测单元（1）分别对各组压电石英动态传感器阵列（6）数据进行监测，各组压电石英动态传感器阵列（6）数据为所属三个压电石英动态传感器（11）数据的总和，即：

其中：F_V1、F_V2、F_V3为三个竖向力压电石英动态传感器测得的竖向作用力；

F_F1、F_F2、F_F3为三个前方纵向力压电石英动态传感器测得的前方纵向作用力；

F_B1、F_B2、F_B3为三个后方纵向力压电石英动态传感器测得的后方纵向作用力；

所述中心计算机处理单元（4）对“车－路”间抗滑能力的表征指标为抗滑系数µ_f，根据制动或驱动路面受力的不同，计算过程如下：

或

。