米曉藝，程海帆，董 碩，張鐵軍

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院 交通工程部，北京 100088；2.吉林省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 總工程師辦公室，吉林 長(zhǎng)春 130021)

公路側(cè)向熱像溫譜中貨車(chē)制動(dòng)溫的提取算法

米曉藝1，程海帆2，董 碩1，張鐵軍1

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院 交通工程部，北京 100088；2.吉林省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 總工程師辦公室，吉林 長(zhǎng)春 130021)

為研發(fā)一種公路用交互式熱成像貨車(chē)制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)，以提高公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段主動(dòng)安全性，提出了一種從公路側(cè)向熱像溫譜中捕獲貨車(chē)側(cè)面熱像，并進(jìn)而提取貨車(chē)制動(dòng)器溫度的算法。采用高頻紅外熱像儀獲取了公路側(cè)向熱像溫譜，并分析了其中的潛在特征；根據(jù)熱像溫譜特征，利用矩陣分析法提出了貨車(chē)制動(dòng)器溫度的提取算法。應(yīng)用算法軟件進(jìn)行提取的結(jié)果表明：在自由流交通狀態(tài)下，算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超過(guò)98%的貨車(chē)制動(dòng)溫進(jìn)行準(zhǔn)確提取，提取結(jié)果可以作為貨車(chē)制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)中的安全信息使用。

交通運(yùn)輸工程；貨車(chē)制動(dòng)溫；提取算法；矩陣分析法；紅外熱像

0 引 言

公路交通安全信息在確保公路交通安全方面起著舉足輕重的作用，或者說(shuō)交通事故的發(fā)生往往是由于駕駛員無(wú)法獲得或未能及時(shí)獲得足夠的安全信息所導(dǎo)致的。因此，行車(chē)過(guò)程中的每一個(gè)安全信息都應(yīng)得到足夠的重視。針對(duì)事故多發(fā)的公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段而言，給貨車(chē)駕駛員提供更多更高價(jià)值的安全信息是提高路段安全水平的有效途徑。作為一個(gè)在較大程度上能夠衡量貨車(chē)制動(dòng)性能的貨車(chē)制動(dòng)器溫度信息無(wú)疑是重要的交通安全信息之一。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者也多采用貨車(chē)制動(dòng)器溫度作為分析公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡嚴(yán)重度分級(jí)、貨車(chē)制動(dòng)性能、公路縱坡設(shè)計(jì)、避險(xiǎn)車(chē)道位置選取等方面的重要指標(biāo)。T.M.THOMAS等[1]和L.B.BRIAN[2]在20世紀(jì)80年代便利用貨車(chē)制動(dòng)器溫度作為研究對(duì)象，給出了其與貨車(chē)車(chē)重、速度、縱坡度、坡頂制動(dòng)器初始溫度、環(huán)境溫度等因素的關(guān)系模型，并對(duì)公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡嚴(yán)重度進(jìn)行了分級(jí)研究。胡昌斌等[3]通過(guò)開(kāi)展實(shí)車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合有限元方法，分析了公路長(zhǎng)下坡路段貨車(chē)鼓式制動(dòng)器摩擦襯片在不同車(chē)輛載質(zhì)量、制動(dòng)方式和降溫方式下的升溫規(guī)律。余強(qiáng)等[4]和M.COLEMAN[5]采用貨車(chē)制動(dòng)器溫度指標(biāo)研究了發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)與緩速器聯(lián)合作用或排氣制動(dòng)作用下貨車(chē)的制動(dòng)安全性能。杜博英等[6]和周榮貴等[7]采用貨車(chē)制動(dòng)器溫度指標(biāo)對(duì)長(zhǎng)大下坡的臨界坡度或公路縱坡坡度與坡長(zhǎng)限制等公路縱坡設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。吳京梅等[8]和鄭景凡等[9]利用公路連續(xù)下坡路段貨車(chē)制動(dòng)器溫升模型對(duì)貨車(chē)制動(dòng)器溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而作為避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)置位置選取的依據(jù)。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用方面，目前已開(kāi)發(fā)了多種可用于車(chē)載的貨車(chē)制動(dòng)溫監(jiān)測(cè)裝置[10]，但由于單車(chē)安裝成本較高，大面積的推廣應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展使得研發(fā)一種公路用交互式熱成像貨車(chē)制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)成為可能。該系統(tǒng)可采用安裝于路側(cè)的紅外熱像儀高頻率地采集到貨車(chē)通過(guò)監(jiān)測(cè)斷面時(shí)的貨車(chē)側(cè)面熱像圖，再通過(guò)綜合集成車(chē)牌識(shí)別、雷達(dá)測(cè)速等技術(shù)，快速地實(shí)現(xiàn)貨車(chē)的不停車(chē)溫度監(jiān)測(cè)，并可實(shí)時(shí)地通過(guò)可變情報(bào)板等設(shè)施將溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果這一重要的安全信息告知對(duì)應(yīng)的貨車(chē)駕駛員，進(jìn)而促使駕駛員主動(dòng)地采取合理的駕駛行為來(lái)避免或減少事故的發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段貨車(chē)安全運(yùn)行的目的。

貨車(chē)側(cè)面熱像圖中車(chē)輪輻板的溫度(外部溫度)與貨車(chē)制動(dòng)器中的制動(dòng)摩擦片、制動(dòng)鼓(內(nèi)部溫度)等關(guān)鍵部件的溫度存在著密切的相關(guān)性。這是由于這些部件的熱源相同，即均來(lái)自貨車(chē)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)摩擦片表面與制動(dòng)鼓表面的摩擦熱。獲取了貨車(chē)車(chē)輪輻板溫度就意味著能夠反推貨車(chē)制動(dòng)摩擦片或制動(dòng)鼓的溫度，進(jìn)而可以測(cè)算貨車(chē)制動(dòng)性能所處的安全狀態(tài)。然而，貨車(chē)側(cè)面熱像圖中的高溫體不僅僅包括貨車(chē)車(chē)輪輻板溫度，而且還包括了駕駛室底部的發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)體排氣管等高溫體。如何能夠精確地從貨車(chē)側(cè)面熱像圖中提取車(chē)輪輻板溫度(表征貨車(chē)制動(dòng)溫)成為交互式熱成像貨車(chē)制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。目前，歷年文獻(xiàn)針對(duì)公路側(cè)向熱像以及貨車(chē)側(cè)面熱像的研究很少。此外，需要說(shuō)明的是，貨車(chē)制動(dòng)器溫度指標(biāo)是一個(gè)結(jié)果性指標(biāo)，是貨車(chē)車(chē)重、速度、公路縱坡、坡頂制動(dòng)器初始溫度、環(huán)境溫度等因素在貨車(chē)行車(chē)過(guò)程中綜合作用的結(jié)果[11]，采用貨車(chē)制動(dòng)器溫度指標(biāo)表征貨車(chē)的制動(dòng)性能具有重要意義。

1 數(shù)據(jù)采集

連續(xù)地獲取公路側(cè)向熱像圖(貨車(chē)側(cè)面熱像圖為其中的一部分)采用的主要設(shè)備為紅外熱像儀，這是因?yàn)榧t外熱像儀可以將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱像圖，且熱像圖內(nèi)不同顏色可以表征被測(cè)物體不同的溫度，見(jiàn)圖1。每一幀熱像圖中的高溫點(diǎn)可以被迅速地自動(dòng)記錄。在貨車(chē)高速行駛的情況下，為了能夠抓取更多的側(cè)面熱像圖，研究中采用了采集頻率為120 Hz的高頻紅外熱像儀(Optris PI160)，即每8.3 ms即可抓拍一幀熱像圖。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，應(yīng)確保紅外熱像儀采用黑體爐等專(zhuān)業(yè)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)檢測(cè)，以保證所采集溫度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。溫度數(shù)據(jù)可接受的誤差為±2 ℃。

圖1 貨車(chē)側(cè)面熱像圖Fig.1 Lateral thermal image of truck

在數(shù)據(jù)采集過(guò)程匯中，為了能夠獲取貨車(chē)車(chē)輪部位正視的側(cè)面熱像圖，應(yīng)將熱像儀鏡頭高度設(shè)置為與車(chē)輪輪軸高度相一致的53 cm左右，且鏡頭探測(cè)方向應(yīng)垂直于車(chē)輛行駛軌跡，見(jiàn)圖2。

圖2 公路側(cè)向熱像數(shù)據(jù)采集Fig.2 Highway lateral thermal image data acquisition

2 公路側(cè)向熱像溫譜特征

將熱像儀按照要求置于特定斷面路側(cè)一定時(shí)間，然后從獲得的每一幀公路側(cè)向熱像圖中提取最高溫度，從而可以得到1條溫度隨數(shù)據(jù)采集時(shí)間變化的曲線(xiàn)，將其稱(chēng)為公路側(cè)向熱像溫譜，如圖3(持續(xù)時(shí)間為3 min)。通過(guò)對(duì)公路側(cè)向熱像溫譜的深入分析，可以發(fā)現(xiàn)其中的四大特征。

圖3 公路側(cè)向熱像溫譜Fig.3 Highway lateral thermal image temperature spectrum

2.1 有車(chē)輛通過(guò)時(shí)熱譜中溫度變化明顯

從圖3中可以看出，當(dāng)無(wú)車(chē)輛通過(guò)熱像圖采集斷面時(shí)，溫度基本保持在環(huán)境中某一靜態(tài)的高溫體溫度值不變，即溫譜表現(xiàn)平穩(wěn)；但當(dāng)有車(chē)輛出現(xiàn)時(shí)，溫譜會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的“溫度凸起”，從而說(shuō)明可以通過(guò)該“溫度凸起”變化來(lái)判斷是否有車(chē)通過(guò)。

2.2 貨車(chē)熱像圖幀數(shù)明顯高于客車(chē)熱像圖幀數(shù)

將貨車(chē)和客車(chē)的側(cè)面熱像溫譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：由于受客貨車(chē)車(chē)輛長(zhǎng)度差別以及運(yùn)行速度大小差異的影響，貨車(chē)的側(cè)面熱像圖幀數(shù)要遠(yuǎn)大于客車(chē)的側(cè)面熱像圖幀數(shù)，尤其是能夠抓拍到的小客車(chē)側(cè)面熱像圖幀數(shù)會(huì)更小。車(chē)輛越長(zhǎng)、速度越慢的貨車(chē)在通過(guò)數(shù)據(jù)采集斷面時(shí)被抓拍的熱像圖幀數(shù)越多，但車(chē)輛通過(guò)數(shù)據(jù)采集斷面后，溫譜必將又重新恢復(fù)至環(huán)境溫度中的某一靜態(tài)高溫體溫度值，即在不考慮貨車(chē)突然停在數(shù)據(jù)采集斷面上等特殊情況下，貨車(chē)以正常的行駛速度通過(guò)數(shù)據(jù)采集斷面時(shí)，其留下的熱像圖幀數(shù)會(huì)存在一個(gè)最大值。

2.3 貨車(chē)后半部熱像溫度可表征制動(dòng)溫度

對(duì)貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜進(jìn)行分析可知，貨車(chē)前半部的車(chē)輪制動(dòng)器溫度受貨車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道的影響而無(wú)法篩選辨別。這主要是因?yàn)樨涇?chē)前半部中排氣管道的溫度一般也屬于高溫體，而從側(cè)面觀(guān)測(cè)時(shí)其距離地面高度與車(chē)輪高度具有重疊部分，因而無(wú)法框選定位熱像圖中的車(chē)輪制動(dòng)器溫度，如圖4。

圖4 貨車(chē)前半部側(cè)面熱像Fig.4 Lateral thermal image of the first half of truck

圖5～圖7分別給出了二軸、四軸和六軸貨車(chē)的側(cè)面熱像溫譜。三軸和五軸貨車(chē)的熱像溫譜分別與四軸和六軸貨車(chē)的溫譜類(lèi)似。從中可以看出，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)熱像圖采集斷面時(shí)，由于貨車(chē)側(cè)面各部位溫度值的不同而表現(xiàn)出了明顯的曲線(xiàn)式變化，盡管貨車(chē)前半部溫度無(wú)法區(qū)分排氣管道和車(chē)輪輻板溫度，但后半部熱像圖中的最高溫度都出現(xiàn)在后半部車(chē)輪輻板上。由此規(guī)律，可以提出采用貨車(chē)后半部熱像溫度最高值(后軸車(chē)輪輻板外表溫度)來(lái)表征貨車(chē)制動(dòng)器溫度是可行的。

圖5 二軸貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜Fig.5 Lateral thermal image temperature spectrum of 2-axis truck

圖6 四軸貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜Fig.6 Lateral thermal image temperature spectrum of 4-axis truck

圖7 六軸貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜Fig.7 Lateral thermal image temperature spectrum of 6-axis truck

2.4 自由流狀態(tài)下，大型貨車(chē)熱像溫譜中部回落時(shí)間遠(yuǎn)小于自由流狀態(tài)下的車(chē)頭視距

對(duì)圖6和圖7所示的大型貨車(chē)熱像溫譜進(jìn)行進(jìn)一步的深入發(fā)現(xiàn)可知，曲線(xiàn)中部存在溫度回落的現(xiàn)象，且溫度基本與環(huán)境中某一靜態(tài)的高溫體溫度值一致。這主要是由于大型貨車(chē)中部無(wú)排氣管道或車(chē)輪引起的，如圖8。在忽略?xún)绍?chē)或多車(chē)在觀(guān)測(cè)斷面并行通過(guò)的自由流情況下，由于貨車(chē)前后部的整體運(yùn)行，其熱像溫譜中部的回落時(shí)間遠(yuǎn)小于一般的車(chē)頭時(shí)距值。

圖8 大型車(chē)中部無(wú)高溫體Fig.8 No hot things in the middle of a large-scale truck

3 貨車(chē)制動(dòng)溫提取算法

根據(jù)貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜特征，可以提取出忽略?xún)绍?chē)或多車(chē)在觀(guān)測(cè)斷面并行通過(guò)的自由流情況下的貨車(chē)側(cè)面后半部車(chē)輛輻板溫度，在此基礎(chǔ)上再通過(guò)制動(dòng)器內(nèi)外溫度關(guān)系模型反算得到貨車(chē)制動(dòng)摩擦片或制動(dòng)鼓溫度?？傮w的提取思路為：利用矩陣數(shù)據(jù)分析法，首先根據(jù)自由流交通狀態(tài)下車(chē)輛通過(guò)熱像監(jiān)測(cè)斷面時(shí)的時(shí)間篩選貨車(chē)，然后提取可能的貨車(chē)整車(chē)溫譜，出現(xiàn)溫度回落時(shí)判別前后高溫體溫度是否為整車(chē)溫譜，最后提取貨車(chē)整車(chē)溫譜的后半部最高溫，進(jìn)而得到貨車(chē)制動(dòng)溫。

3.1 確定有車(chē)輛通過(guò)監(jiān)測(cè)斷面

將路側(cè)熱像儀記錄的每一幀熱像圖中的高溫點(diǎn)，按照時(shí)間序列定義為一列矩陣T：

(1)

做循環(huán)運(yùn)算Δt=ti-ti-1(i=2，3，……，m)，如果一個(gè)溫度值ti比前一個(gè)溫度值ti-1高出Thj度(定義Thj為環(huán)境區(qū)別參數(shù)，即Δt≥Thj，Thj的默認(rèn)值可取5 ℃)，即認(rèn)為有車(chē)輛正在通過(guò)監(jiān)測(cè)斷面，暫停循環(huán)計(jì)算，記錄此時(shí)的i值，令a0=ti-1，a1=ti。

3.2 提取可能的貨車(chē)整車(chē)溫度范圍

在識(shí)別車(chē)輛出現(xiàn)后即可得到以溫度值a1為起始元素的可能的整車(chē)溫度列矩陣A。將矩陣A的元素個(gè)數(shù)定義為整車(chē)識(shí)別系數(shù)Mzc，Mzc取決于車(chē)輛通過(guò)監(jiān)測(cè)斷面的時(shí)間(與車(chē)長(zhǎng)和車(chē)速相關(guān))。進(jìn)一步定義小客車(chē)的整車(chē)識(shí)別系數(shù)為Mzck，貨車(chē)的整車(chē)識(shí)別系數(shù)為Mzch。根據(jù)貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜特征二可知，Mzck遠(yuǎn)小于Mzch。為盡可能完整地提取貨車(chē)的列矩陣A，建議采用小客車(chē)平均車(chē)速所對(duì)應(yīng)的通過(guò)時(shí)間確定Mzck；采用六軸半掛貨車(chē)(目前我國(guó)車(chē)型中的較長(zhǎng)車(chē)型)的15%位車(chē)速V15所對(duì)應(yīng)的通過(guò)時(shí)間來(lái)確定Mzch。當(dāng)Mzc

(2)

式中：j=1，2，3，……，Mzch

3.3 確定貨車(chē)整車(chē)溫度范圍

根據(jù)貨車(chē)側(cè)面熱像溫譜特征四可知，部分大型貨車(chē)的熱像溫譜中部存在溫度回落的現(xiàn)象。為確定溫度回落區(qū)域前后溫度值是否同屬一輛車(chē)，需定義一新列矩陣B，B中的每個(gè)元素值為A中對(duì)應(yīng)的每個(gè)元素值減去該車(chē)出現(xiàn)前的環(huán)境溫度值a0。

(3)

式中：k=1，2，3，……，Mzch

1) 若Δk>Mzw，則令：

(4)

令ti=ti+k1，從矩陣T的第“i+k1”個(gè)元素(溫度值)繼續(xù)下一輪的循環(huán)計(jì)算。

2) 如果Δk≤Mzw，則令：

(5)

令ti=ti+k3，從矩陣T的第“i+k3”個(gè)元素(溫度值)繼續(xù)下一輪的循環(huán)計(jì)算。

3.4 確定貨車(chē)制動(dòng)溫取值范圍

定義矩陣D為矩陣C的后半段，即：

1) 當(dāng)r為奇數(shù)時(shí)

(6)

2) 當(dāng)r為偶數(shù)時(shí)

(7)

3.5 提取貨車(chē)制動(dòng)溫

以矩陣D中的最大值表征貨車(chē)制動(dòng)溫的大小，由此得到最終的貨車(chē)制動(dòng)溫Thc：

Thc=max(Dl)

(8)

4 算法的實(shí)用性分析

貨車(chē)制動(dòng)溫的自動(dòng)提取分為兩種模式：一種是靜態(tài)模式，即先進(jìn)行數(shù)據(jù)的事前采集，然后再針對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)提取；另一種是動(dòng)態(tài)模式，即被監(jiān)測(cè)車(chē)輛通過(guò)監(jiān)測(cè)斷面后，能夠?qū)崟r(shí)地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)溫的提取。無(wú)論何種模式，均可將上述算法進(jìn)行軟件編程程序化。

針對(duì)某高速公路監(jiān)測(cè)斷面連續(xù)通過(guò)的865輛車(chē)采用貨車(chē)制動(dòng)溫自動(dòng)提取軟件進(jìn)行制動(dòng)溫提取，提取結(jié)果顯示：264輛貨車(chē)中的260輛貨車(chē)制動(dòng)溫被成功提取，即在自由流交通狀態(tài)下，軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)98%以上貨車(chē)制動(dòng)溫的準(zhǔn)確提取，少數(shù)被遺漏的貨車(chē)類(lèi)型主要為車(chē)速較快的小型貨車(chē)。另外需要說(shuō)明的是隨著交通量的增大，所提取的貨車(chē)制動(dòng)溫?cái)?shù)據(jù)針對(duì)性會(huì)有所下降，這主要是因?yàn)榻煌吭龃蠛筌?chē)輛并行情況增多所致。但考慮到山區(qū)公路長(zhǎng)大下坡路段的交通狀態(tài)多為自由流狀態(tài)，因此該算法具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

5 結(jié) 語(yǔ)

采用高頻紅外熱像儀獲取了公路側(cè)向熱像溫譜，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，不同車(chē)輛的側(cè)面熱像溫譜具有不同的特征。利用這些規(guī)律性特征，給出了貨車(chē)制動(dòng)溫(以貨車(chē)后半部車(chē)輪的輻板溫度表征)的提取算法。該算法在自由流交通狀態(tài)下具有較強(qiáng)的實(shí)用性，進(jìn)而為公路用交互式熱成像貨車(chē)制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)的研發(fā)提供了技術(shù)支撐。

在實(shí)踐應(yīng)用中，所提取的制動(dòng)溫高低閾值與所監(jiān)測(cè)的斷面有關(guān)，不同的監(jiān)測(cè)斷面溫度預(yù)警閾值也不同。具體的溫度預(yù)警閾值可結(jié)合連續(xù)下坡路段貨車(chē)制動(dòng)溫升模型[1，11]進(jìn)行確定。由于目前已有模型所得出的溫度為貨車(chē)制動(dòng)摩擦片或制動(dòng)鼓的溫度，因此針對(duì)公路用交互式熱成像貨車(chē)制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)中溫度預(yù)警閾值的確定，尚需要結(jié)合車(chē)輪輻板溫度與制動(dòng)摩擦片或制動(dòng)鼓溫度的關(guān)系確定。貨車(chē)車(chē)輪輻板溫度與制動(dòng)摩擦片或制動(dòng)鼓溫度的關(guān)系模型研究將是后續(xù)研究的重點(diǎn)。

[1] THOMAS T M，IRVING L A，WALTER A.J.FeasibilityofaGradeSeverityRatingSystem[R].Washington，D.C：Federal Highway Administration Office of Research Environmental Division，1980.

[2] BRIAN L B.GradeSeverityRatingSystem(GSRS) -UsersManual[R].Mclean，VA：Federal Highway Administration Office of Safety & Traffic Operations Research and Development，1989.

[3] 胡昌斌，沈金榮，陳友杰.長(zhǎng)下坡路段貨車(chē)轂式制動(dòng)器摩擦襯片溫升規(guī)律[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2009 (4)：49-55.

HU Changbin，SHEN Jinrong，CHEN Youjie.Temperature rising laws of drum brake pad for truck on long downgrades[J].JournalofTrafficandTransportationEngineering，2009 (4)：49-55.

[4] 余強(qiáng)，陳蔭三，馬建，等.發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)與緩速器聯(lián)合作用時(shí)的非連續(xù)線(xiàn)性控制系統(tǒng)的研究[J].汽車(chē)工程，2004，26(4)：476-480.

YU Qiang，CHEN Yinsan，MA Jian，et al.Study of non-continuous linear control system of combining action with engine brake，exhaust brake and retarder[J].ChinaJournalofHighwayandTransport，2004，26(4)：476-480.

[5] COLEMAN M.UseofAuxiliaryBrakesinHeavyVehicles[R].Sydney：Austroads Ltd.，2014.

[6] 杜博英，方守恩，遲爽.貨車(chē)制動(dòng)在公路長(zhǎng)大下坡安全研究中的應(yīng)用[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，42(4)：656-659.

DU Boying，F(xiàn)ANG Shouen，CHI Shuang.Using of truck braking in security research of long and steep downgrade on highway[J].JournalofHarbinInstituteofTechnology，2010，42(4)：656-659.

[7] 周榮貴，江立生，孫家風(fēng).公路縱坡坡度和坡長(zhǎng)限制指標(biāo)的確定[J].公路交通科技，2004，21(7)：1-4.

ZHOU Ronggui，JIANG Lisheng，SUN Jiafeng.The study of highway gradient and grade length limit[J].ResearchInstituteofHighwayMinistryofTransport，2004，21(7)：1-4.

[8] 吳京梅，何勇.公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡安全處置技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2008.

WU Jingmei，HE Yong.SafetyTreatmentTechniquefortheContinuousLongSteepDowngrade[M].Beijing：China Communications Press，2008.

[9] 鄭景凡，莫世民.連續(xù)長(zhǎng)大下坡安全分析與避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)置[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009(23)：122-125.

ZHENG Jingfan，MO Shimin.Security analysis and trunk escape ramp of continuous long and steep downward slope[J].TransportStandardization，2009(23)：122-125.

[10] 長(zhǎng)安大學(xué).一種載貨汽車(chē)制動(dòng)鼓溫度過(guò)高報(bào)警裝置：202358089U[P].2012-08-01.

Chang’an University.OneKindofAlarmDeviceofTruckBrakeDrumTemperature：202358089U[P].2012-08-01.

[11] 王俊驊，方守恩，陳雨人，等.高速公路特大交通事故預(yù)防技術(shù)研究及示范——長(zhǎng)大下坡路段事故預(yù)防技術(shù)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011.

WANG Junhua，F(xiàn)ANG Shouen，CHEN Yuren，et al.ResearchandDemonstrationofthePreventionTechniqueforFreewaySeriousTrafficCrashes——ThePreventionTechniqueforCrashesontheContinuousLongSteepDowngrade[M].Shanghai：Tongji University Press，2011.

(責(zé)任編輯：朱漢容)

Extraction Algorithm of Truck Brake Temperature from the Highway Lateral Thermal Image Temperature Spectrum

MI Xiaoyi1，CHENG Haifan2，DONG Shuo1，ZHANG Tiejun1

(1.Department of Traffic Engineering，Research Institute of Highway Ministry of Transport，Beijing 100088，P.R.China；2.Office of Chief Engineer，Jilin Provincial Communication Planning and Design Institute，Changchun 130021，Jilin，P.R.China)

In order to develop one kind of infrared thermal image truck brake safety early warning system，which was used on the road side and aimed at improving the active safety of long and steep downgrade sections，an algorithm that the truck lateral thermal image was captured from the highway lateral thermal image temperature spectrum in order to further extract the truck brake temperature was proposed.High frequency thermograph was adopted to obtain the highway lateral thermal image temperature spectrum，and its potential characteristics were analyzed.According to these characteristics，the extraction algorithm of truck brake temperature was proposed by the matrix analytical method.The results from the algorithm software show that more than 98% of truck brake temperature can be extracted accurately under the state of free traffic flow，and these extraction results can be used as safety information in the infrared thermal image truck brake safety early warning system.

traffic and transportation engineering；truck brake temperature；extraction algorithm；matrix analysis method；infrared thermal image

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.08.16

2016-05-03；

2016-07-13

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAG01B01)；交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目(2013318J05170)；中央級(jí)公益性科研所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2014-9017)

米曉藝(1984—)，男，山西平遙人，副研究員，碩士，主要從事道路交通安全、路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究。E-mail：xy.mi@rioh.cn。

U491.2

A

1674-0696(2017)08-089-06