專利名稱：高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)領(lǐng)域，特別涉及高速公路自動控制事件信號預(yù)警系統(tǒng)。
80年代后期，發(fā)達(dá)國家為了共同解決所面臨的道路交通日益擁擠，路網(wǎng)通行能力適應(yīng)不了交通量急劇增長需求的問題，開始大規(guī)模地進(jìn)行智能化交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。日本的ITS研究起步較早，已有實(shí)用產(chǎn)品投入市場，譬如，已有20萬輛小汽車(1995年為止)裝備了路導(dǎo)器(交通信息服務(wù)裝置)。美國的ITS研究起步較晚，1991年才開始投資進(jìn)行開發(fā)研究，但發(fā)展迅速。目前世界上已經(jīng)形成美國、歐洲、日本三大研究基地，分別在各自的ITS America、ERTICO(European Road Transport Telematics ImplementationCoordinattion Organnization)和VERTIS(Vehicle，Road and TrafficIntelligence Society)的協(xié)調(diào)指揮下，進(jìn)行著各具特色的研究。
由于ITS正處于開發(fā)試驗(yàn)階段，其功能和規(guī)模不斷發(fā)展擴(kuò)大，對其構(gòu)成的描述也不盡相同。以美國為例，ITS開發(fā)項目可分為七類，與本發(fā)明有關(guān)的系統(tǒng)簡述如下1.先進(jìn)的駕駛信息系統(tǒng)ADIS(Advanced Driver InformationSystem)該系統(tǒng)向用戶提供有關(guān)出行信息，改善交通需求管理。將該系統(tǒng)與ATMS系統(tǒng)結(jié)合起來，駕駛員就可以通過車載計算機(jī)和無線通訊獲得各種交通信息(道路條件、交通狀況、服務(wù)設(shè)施位置以及導(dǎo)游信息等)。駕駛員可利用車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)在車載計算機(jī)上給出出發(fā)點(diǎn)和目的地，車載計算機(jī)與控制中心進(jìn)行雙向通訊，可根據(jù)實(shí)時交通信息自動選擇出最佳行駛路線，避開交通擁擠和堵塞。這個系統(tǒng)提高了人們的出行能力和安全系數(shù)，合理選擇出行方式和路線，從而使路網(wǎng)上的交通流獲得平衡分配，減少交通擁擠和阻塞，還可促進(jìn)高占有率車輛的使用，從而提高運(yùn)輸效率。
2.先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)AVCS(Advanced Vehicle Control System)AVCS的目的是開發(fā)幫助駕駛員實(shí)行自動車輛控制的各種技術(shù)，從而使汽車行駛安全、高效。AVCS領(lǐng)域包括對駕駛員的警告和幫助，避免與障礙物相撞等自動駕駛技術(shù)。實(shí)際上，AVCS具有最長期的潛在效益，同時也對汽車工程、電子工程等部門提出了最大的挑戰(zhàn)。
3.先進(jìn)的鄉(xiāng)村交通系統(tǒng)ARTS(Advanced Rural Transport System)該系統(tǒng)包括為駕駛員和事故受害者提供援助的無線緊急呼救系統(tǒng)，不利道路和交通環(huán)境的實(shí)時警告系統(tǒng)，以及有關(guān)駕駛員服務(wù)設(shè)施和旅游路線、景點(diǎn)等信息系統(tǒng)。
4.自動高速公路系統(tǒng)AHS(Automated Highway System)該系統(tǒng)包括車輛自動導(dǎo)航和控制，交通管理自動化，以及事故處理自動化。
總之，以上所有系統(tǒng)旨在盡量收集公路車流信息，并集中反饋于交通監(jiān)控指揮中心，便于對車輛調(diào)度、分流、實(shí)施監(jiān)控等等。但沒有一個系統(tǒng)專門做到當(dāng)高速公路主干道上有小事件發(fā)生(如某車車速太慢——低于最低限速或因故障臨時停車)，通過自動系統(tǒng)即時對后方來車給予提前警告，使其減速并觀察清楚后再采取措施。有些雖然也可以達(dá)到類似目的，但要通過全球廣位定位衛(wèi)星(GPS)及車載計算機(jī)、路導(dǎo)器等來實(shí)現(xiàn)，推廣起來難度較大。
本發(fā)明的目的在于通過對高速公路自動進(jìn)行信號管理，對偶發(fā)性、臨時性的小事件能夠及時對后方一定距離內(nèi)行駛車輛提前發(fā)出警告信號，提醒后方車輛注意減速，避免追尾等惡性大事件的發(fā)生。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為發(fā)明一種高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于該信號預(yù)警系統(tǒng)的檢測器S1端子接收到上一級檢測器發(fā)送的信號，經(jīng)接口傳遞至CPU，CPU發(fā)出指令給電源管理，使調(diào)制調(diào)解振蕩器得電開始振蕩，通過紅外發(fā)射二極管向路面發(fā)射調(diào)制后的紅外信號，可分為以下3種狀態(tài)a.當(dāng)車輛正常通過時，紅外接受二極管在CPU的限定時間內(nèi)收到反射回來的紅外調(diào)制信號，經(jīng)放大、整形、濾波電路至CPU，使脈沖發(fā)生器發(fā)出檢測脈沖，經(jīng)F1傳到下一級檢測器完成車輛正常通過的檢測；b.當(dāng)車輛滯留在區(qū)間內(nèi)或車速過慢，在限定時間內(nèi)未能到達(dá)該檢測點(diǎn)，CPU收不到來自紅外接收二極管并經(jīng)放大、濾波、整形電路的信號，CPU發(fā)出指令信號給串脈沖發(fā)生器，使所述串脈沖發(fā)生器發(fā)出短串計數(shù)脈沖，經(jīng)定向二極管，經(jīng)由S3端子發(fā)送給上游的檢測報警器，至上游檢測器由F3進(jìn)入觸發(fā)器門電路，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后產(chǎn)生兩路信號一路使節(jié)拍器開始工作，帶動LED點(diǎn)陣以同樣節(jié)拍點(diǎn)亮，發(fā)出告警信號；另一路使門電路開啟，經(jīng)減數(shù)后的其余脈沖經(jīng)由門電路通過，后經(jīng)S3輸送到下一級報警器電路；c.當(dāng)超車情況發(fā)生在檢測點(diǎn)時，所述檢測器的紅外接受二極管對位置重疊的車輛將只收到一個車輛通過信號，CPU經(jīng)與由S1收到的檢測信號比較，認(rèn)為少了一個車輛檢測信號，即可發(fā)生誤報警，下級檢測器將檢測到多出一個車輛檢測信號，即通過S2發(fā)出糾錯信號，經(jīng)由F2進(jìn)入上游檢測器的CPU停止報警信號的發(fā)出。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)我國國情及高速公路智能運(yùn)輸管理系統(tǒng)的實(shí)際，使用本發(fā)明，可大幅度減少汽車追尾連環(huán)相撞事故的發(fā)生，并可在雨、霧、雪天氣時，一般不必關(guān)閉高速公路，在夜間及黃昏、凌晨視線不好時，更能發(fā)揮本系統(tǒng)作用，使行車速度及安全性大大提高。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述

圖1為本發(fā)明所涉及檢測器的電路方框圖；圖2為本發(fā)明所涉及檢測報警器的電路方框圖；圖3為圖1、2的外形示意圖；圖4為本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)工作示意圖；圖5、6、7、8為本發(fā)明所涉及的檢測器及檢測報警器的工作程序流程圖。
本發(fā)明將高速公路分為若干個區(qū)間，每個檢測區(qū)間100m左右。每個區(qū)間與下一區(qū)間的交接點(diǎn)安置一個主動調(diào)制式紅外線檢測器。當(dāng)有汽車通過時，汽車車體將檢測器發(fā)射的調(diào)制紅外線反射回來一部分，由檢測器的另一紅外線二極管接收該信號，完成車輛通過檢測。
本發(fā)明在于利用圖1和圖2電路，組成高速公路區(qū)間信號管理的基本單元，具體工作原理說明如下圖1與圖2的虛線以下部分完全相同，圖2增加了虛線上半部分的電源2、觸發(fā)器門電路3、計數(shù)門電路12、節(jié)拍器18和超高亮LED點(diǎn)陣14組成閃光報警電路。
圖1與圖2虛線下半部構(gòu)成檢測器電路，其工作原理如下一.車輛正常(車速度＞50Km/h)通過時的工作流程圖1經(jīng)由S1接收來自上一級檢測器的信號脈沖，經(jīng)接口9轉(zhuǎn)換電平后，進(jìn)入CPU 5，CPU 5發(fā)出指令給電源管理電路1，使調(diào)制調(diào)解振蕩器3加電起振。此振蕩信號使紅外發(fā)射二極管4向路面發(fā)射調(diào)制后的紅外線調(diào)制信號，等待車輛通過。在CPU 5限定的時間內(nèi)(若限速＜50Km/h，此時間為7.2秒，可編程自定)，有車輛通過，紅外接收二極管6接收到車體反射回來的紅外信號，經(jīng)放大、濾波、整形電路7，給CPU 5信號脈沖，CPU 5發(fā)出指令信號給脈沖輸出器8，令其輸出信號脈沖經(jīng)F1傳至下一級檢測器的S1端子，繼續(xù)依次傳遞，完成車輛正常通過的檢測工作。二.車輛非正常通過時(車速＜50Km/h或在區(qū)間內(nèi)滯留)的工作流程檢測器(圖1、圖2)S1端子接收到上一級檢測器發(fā)送的信號，經(jīng)接口9傳遞至CPU 5，CPU 5發(fā)出指令給電源管理1，使調(diào)制調(diào)解振蕩器3得電開始振蕩，紅外發(fā)射二極管4向路面發(fā)射調(diào)制后的紅外信號，如果車輛滯留在區(qū)間內(nèi)或車速過慢，在限定時間內(nèi)(7.2秒)未能到達(dá)該檢測點(diǎn)，CPU 5得不到來自紅外接收二極管6接受并經(jīng)放大、濾波、整形電路7的信號，CPU 5發(fā)出指令信號給串脈沖發(fā)生器10，令其發(fā)出短串計數(shù)脈沖(假設(shè)為每2秒發(fā)出一次，一次發(fā)出10個脈沖，占用時間為60-80ms)，經(jīng)定向二極管11，經(jīng)由S3發(fā)送給上游的檢測器及檢測報警器(圖1或圖2)，若經(jīng)過圖1，直接由F3進(jìn)入，S3送出；若圖2，則由F3進(jìn)入觸發(fā)器門電路13，觸發(fā)器門電路13接收的脈沖令觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)后產(chǎn)生兩路信號一路，使節(jié)拍器18開始工作，以1-2Hz低頻率工作，帶動LED點(diǎn)陣14以同樣節(jié)拍點(diǎn)亮，發(fā)出報警信號；另一路，使門電路13開啟，經(jīng)減數(shù)運(yùn)算其余脈沖經(jīng)由門電路通過，后經(jīng)S3輸送到下一級報警器電路，由于每經(jīng)過一個報警器(圖2)經(jīng)過一次減數(shù)運(yùn)算，故檢測器發(fā)出的串脈沖剛好能使上游5個報警器同時工作。設(shè)每個報警器間隔200米，報警區(qū)間可達(dá)1000米，警告后方來車。直到慢速車(＜50Km/h)或滯留車通過檢測器(圖1或圖2)，紅外接收二極管6收到車輛反射的紅外線信號并經(jīng)放大、濾波、整形電路7將信號傳給CPU 5，CPU 5發(fā)出指令給脈沖輸出器8，令其發(fā)出檢測脈沖至下一級檢測器(圖1或圖2)，依次傳遞。同時CPU5經(jīng)延時1-5秒后發(fā)出指令使串脈沖發(fā)生器10停止發(fā)送脈沖。
三.當(dāng)車輛在該區(qū)間內(nèi)停留時間過長(可設(shè)定為5分鐘左右)時的工作流程此時檢測器發(fā)出串脈沖超過5分鐘時，CPU 5再發(fā)出指令，令長串脈沖發(fā)生器17產(chǎn)生長串脈沖(假設(shè)該脈沖數(shù)為2000個，產(chǎn)生間隔為每5秒發(fā)出一次，每次占時0.5秒)，該長串脈沖經(jīng)由定向二極管11經(jīng)由S4端子輸出，至下一級的F4端子進(jìn)入的信號經(jīng)由計數(shù)門電路12，經(jīng)過減數(shù)(每經(jīng)過一個觸發(fā)門電路，脈沖數(shù)減少1-10個)，最后傳到交通控制中心，經(jīng)過自動換算，在指示屏上顯示出某某公里處，有報警情況發(fā)生。四.有可能產(chǎn)生誤報的原因及糾正的工作流程當(dāng)一個區(qū)間(100米左右)內(nèi)有兩輛或幾輛車正常通過時，有可能發(fā)生超車情況，如果超車點(diǎn)恰好位于檢測點(diǎn)時，兩車并肩，橫向位置重疊，紅外接收管6可能只收到一次脈沖信號，從而因?yàn)樯倭艘惠v車的脈沖信號，使CPU 5誤判為可能有車沒有通過或滯留于該區(qū)間，從而使串脈沖發(fā)生器10發(fā)出誤報信號，但是，兩車并肩不可能一直持續(xù)下去，一般在100-400米內(nèi)大多分開，從而使下游檢測器中的紅外接收二極管6多接收一個車輛通過信號。在這種情況下，該CPU5就向上游檢測器發(fā)出糾錯脈沖信號，該信號經(jīng)由S2輸出到上游檢測器的F2輸入端子，經(jīng)由F2進(jìn)入CPU 5，若CPU 5與串脈沖發(fā)生器10工作在報警狀態(tài)，則該脈沖令CPU 5發(fā)出指令，使串脈沖發(fā)生器10停止工作，報警信號消失。若CPU 5與串脈沖發(fā)生器處于非報警狀態(tài)，則該串脈沖經(jīng)由CPU 5減數(shù)后，由接口9、再經(jīng)過S2輸出至下一級檢測器，每經(jīng)過一級檢測器，脈沖數(shù)減少幾個，一般搜尋至第3-5個檢測器，脈沖信號消失。五、多輛車同時通過一個區(qū)間時的工作流程若一個區(qū)間內(nèi)有多輛車(一般不超過3輛)，起點(diǎn)檢測器將連續(xù)發(fā)出多次脈沖信號經(jīng)由F1輸出至下游檢測器，下游檢測器將對這多個信號所允許的限定時間進(jìn)行累加，在累加時間內(nèi)，若多輛車都通過，仍判為正常，與(一)所描述情況相同，若累加時間內(nèi)少了一輛車的脈沖接收信號，與(二)所描述情況相同。
圖5-8是圖1、2的程序流程簡要說明。其微處理器采用預(yù)先固化的程序格式。
圖5為車輛是否正常通過的程序流程圖。步驟501，CPU處在待命狀態(tài)，隨時檢測是否收到上一級檢測器發(fā)來的檢測脈沖，如果收到檢測脈沖，進(jìn)入步驟502并發(fā)出指令，使振蕩器及紅外發(fā)光二級管工作，啟動步驟503進(jìn)行時間判別運(yùn)算，判別收到本身接受紅外二級管的車輛通過信號與接受到上一級檢測信號的時間是否大于事先預(yù)定的限定時間(如7.2秒)，如果小于限定時間，啟動步驟505，向下一級檢測器傳出檢測脈沖，同時停止本身振蕩器的工作；如果大于限定時間，啟動步驟504，直至接受到車輛通過信號，再進(jìn)入步驟505。
圖6為同一區(qū)間內(nèi)有多輛車同時通過時的程序流程圖，步驟601在第一個檢測脈沖的限定時間內(nèi)又收到第二個上一級傳來的檢測脈沖，進(jìn)入步驟603進(jìn)行時間相加運(yùn)算，即將第一個檢測脈沖的剩余限定時間與第二個檢測脈沖的限定時間相加，在累加時間內(nèi)收到自身紅外二級管的信號是否與上一級傳來的檢測脈沖數(shù)相符。若相符，啟動步驟605，依收到自身紅外二級管的信號順序向下一級檢測器發(fā)出檢測脈沖，最后一個檢測脈沖發(fā)出后，再停止振蕩器的工作；若不符合，啟動步驟604，發(fā)出計數(shù)串脈沖，直到收到相符合的自身紅外二級管的檢測信號，再進(jìn)入步驟605。
圖7是自動糾錯、減少誤報率的程序流程圖。步驟701自動判別收到的上一級檢測脈沖與收到的自身紅外二級管的檢測信號是否相符。若多出若干個脈沖，啟動步驟702向上級檢測器發(fā)出糾錯脈沖，上級檢測器收到糾錯脈沖后啟動步驟703，判斷自身是否處在報警狀態(tài)；若處在報警狀態(tài)則啟動步驟705，停止報警脈沖的發(fā)出，若不處在報警狀態(tài)則經(jīng)減數(shù)運(yùn)算后使糾錯脈沖繼續(xù)向上一級檢測器搜索，直至糾錯脈沖減數(shù)為零。
圖8是上傳至交通指揮中心的程序流程圖。步驟801判斷檢測器處在報警狀態(tài)，啟動步驟802，判斷報警時間是否大于限定時間(如5-10分鐘)，若大于限定時間則啟動步驟804，發(fā)出長串計數(shù)脈沖傳至上一級檢測器，經(jīng)計數(shù)門電路減數(shù)運(yùn)算，繼續(xù)依次向上游傳遞，直到指揮中心的計算機(jī)上，顯示出某某公里處有事件發(fā)生，若不大于限定時間，進(jìn)入步驟803，不發(fā)出長串計數(shù)脈沖。
權(quán)利要求
1.一種高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于檢測器S1端子接收到上一級檢測器發(fā)送的信號，經(jīng)接口(9)傳遞至CPU(5)，CPU(5)發(fā)出指令給電源管理(1)，使調(diào)制調(diào)解振蕩器(3)得電開始振蕩，通過紅外發(fā)射二極管(4)向路面發(fā)射調(diào)制后的紅外信號，可分為以下3種狀態(tài)a.當(dāng)車輛正常通過時，紅外接受二極管(6)在CPU(5)的限定時間內(nèi)收到反射回來的紅外調(diào)制信號，經(jīng)放大、整形、濾波電路(7)至CPU(5)，使脈沖發(fā)生器(8)發(fā)出檢測脈沖，經(jīng)F1傳到下一級檢測器完成車輛正常通過的檢測；b.當(dāng)車輛滯留在區(qū)間內(nèi)或車速過慢，在限定時間內(nèi)未能到達(dá)該檢測點(diǎn)，CPU(5)收不到來自紅外接收二極管(6)并經(jīng)放大、濾波、整形電路(7)的信號，CPU(5)發(fā)出指令信號給串脈沖發(fā)生器(10)，使所述串脈沖發(fā)生器(10)發(fā)出短串計數(shù)脈沖，經(jīng)定向二極管(11)，經(jīng)由S3端子發(fā)送給上游的檢測報警器，至上游檢測器由F3進(jìn)入觸發(fā)器門電路(13)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后產(chǎn)生兩路信號一路使節(jié)拍器(18)開始工作，帶動LED點(diǎn)陣(14)以同樣節(jié)拍點(diǎn)亮，發(fā)出告警信號；另一路使門電路(13)開啟，經(jīng)減數(shù)后的其余脈沖經(jīng)由門電路通過，后經(jīng)S3輸送到下一級報警器電路；c.當(dāng)超車情況發(fā)生在檢測點(diǎn)時，所述檢測器的紅外接受二極管(6)對位置重疊的車輛將只收到一個車輛通過信號，CPU(5)經(jīng)與由S1收到的檢測信號比較，認(rèn)為少了一個車輛檢測信號，即可發(fā)生誤報警，下級檢測器將檢測到多出一個車輛檢測信號，即通過S2發(fā)出糾錯信號，經(jīng)由F2進(jìn)入上游檢測器的CPU(5)停止誤報警信號的發(fā)出。
全文摘要
本發(fā)明屬于高速公路自動控制事件信號預(yù)警系統(tǒng)。該信號預(yù)警系統(tǒng)的檢測器S1端子接收到上一級檢測器發(fā)送的信號,經(jīng)接口傳遞至CPU,CPU發(fā)出指令給電源管理,使調(diào)制調(diào)解振蕩器得電開始振蕩,通過紅外發(fā)射二極管向路面發(fā)射調(diào)制后的紅外信號。使用本發(fā)明,可大幅度減少汽車追尾連環(huán)相撞事故的發(fā)生,并可在雨、霧、雪天氣時,一般不必關(guān)閉高速公路,在夜間及黃昏、凌晨視線不好時,使行車速度及安全性大大提高。
文檔編號G08G1/00GK1384473SQ0111581
公開日2002年12月11日 申請日期2001年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月30日
發(fā)明者宋現(xiàn)力, 董獻(xiàn)紅 申請人:宋現(xiàn)力