專利名稱：車輛通行計時系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采集路況信息的裝置與方法，更具體地，是關(guān)于對車輛通過采集點超聲波輻射區(qū)所用時間的計時和匯總處理的車輛通行計時系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前交管部門了解城市交通狀況的方式主要是根據(jù)經(jīng)驗、有限的人工布點觀察、出勤民警的報告和熱心司機(jī)提供的信息。
近年來，一些單位開展了自動監(jiān)測研究。一種思路是將橡膠踏板式接觸傳感器埋于路面，磨損快，更換費時；更多的是把多組光電管垂直布于道路兩側(cè)，車輛通過時獲得遮光信號，來測試車流量。在國外，至今已有多種公路交通流量監(jiān)測裝置。但均無理想的用于反映城市道路整體狀況的有效監(jiān)測裝置或系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采集路況信息的裝置與方法，從而建立一個實時全面的城市道路狀況信息采集系統(tǒng)，最大限度地利用城市現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)，有效地緩解城市交通擁堵等問題。
本發(fā)明含有超聲波探頭1、通行計時器2和數(shù)據(jù)處理器5。超聲波探頭1輸出端與通行計時器2連接；數(shù)據(jù)集中器5輸入端與兩個或兩個以上的通行計時器的輸出端連接。
超聲波探頭1，用于測算超聲波從發(fā)射至接收到回波的時間，并將此時間值傳向通行計時器2；其外殼前端有一條細(xì)縫作為超聲波輻射的修正口12，用于形成扇形輻射面；使用時將修正口垂直于車道方向正對路面安裝于道路上方的高架物上。
通行計時器2，包括處理器20、寄存器21，用于存放邏輯判斷及計算用的數(shù)據(jù)、只讀存儲器25，用于存放固化的邏輯判斷及計算程序、數(shù)據(jù)存儲器22，用于存儲對比參數(shù)和識別參數(shù)的初始值、時鐘電路26，用于計錄車輛通過超聲波輻射區(qū)的時間、數(shù)字設(shè)置裝置23，用于設(shè)置對比參數(shù)的初始值；數(shù)字設(shè)置裝置23的輸出端及超聲波探頭1的輸出端分別與處理器20相連，處理器20分別與數(shù)據(jù)存儲器22、只讀存儲器25、寄存器21相連，處理器[20]的控制輸出端與時鐘電路[26]的輸入端相連；處理器20接收到來自數(shù)字設(shè)置裝置23設(shè)置的數(shù)據(jù)后，到只讀存儲器25中讀取相應(yīng)程序，計算對比參數(shù)，并存入數(shù)據(jù)存儲器22中；處理器[20]接收到來自超聲波探頭1的時間數(shù)值后，到只讀存儲器[25]中讀取相應(yīng)程序，按程序指令到數(shù)據(jù)存儲器25、寄存器21中讀取對比參數(shù)及識別參數(shù)作逐級比較和判斷，然后根據(jù)其結(jié)果重置對比參數(shù)和識別參數(shù)到寄存器21中、控制時鐘計時開關(guān)及時鐘所計時間值的發(fā)送開關(guān)，判斷是否有車輛通過超聲波輻射區(qū)及通過所用的時間，并將此時間值輸出；數(shù)據(jù)集中器5，用于將兩個或兩個以上通行計時器輸出的時間數(shù)據(jù)集中起來，進(jìn)行處理。
本發(fā)明的超聲波探頭1超聲波探頭的發(fā)射頻率為(30～36次/s)。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理器5可采用下述設(shè)計方案。它包括接口電路56、時間累加器52、流量計數(shù)器53和時鐘開關(guān)20；接口電路56與兩個或兩個以上通行計時器2輸出端連接，將各時間數(shù)據(jù)送往時間累加器52作累加運算，同時觸發(fā)流量計數(shù)器53作加1運算；所述的時鐘開關(guān)50，每間隔一定時間段(2至30分鐘)將時間累加器52、流量計數(shù)器53的計算結(jié)果傳往路況信息中心6一次，并將時間累加器52、流量計數(shù)器53中的數(shù)值清零。
本發(fā)明可主要以小轎車為樣本進(jìn)行采集計時。
本發(fā)明的有益效果是使建立一個城市道路況狀的全面實時采集系統(tǒng)成為可能，為交通管理部門及時準(zhǔn)確地了解道路狀況，合理安排警力，及時趕到擁堵路段及交叉口現(xiàn)場，有效疏導(dǎo)交通提供了切實可靠的依據(jù)；也為相關(guān)單位或個人實時查詢、預(yù)告和發(fā)送各路段相關(guān)信息提供了具體數(shù)據(jù)；為城市交通擴(kuò)改建規(guī)劃提供第一手資料。


圖1為超聲波探頭修正口示意2為車輛通行計時系統(tǒng)實施例工作示意3為車輛通行計時系統(tǒng)方框4為車輛通行計時器的主要工作流程5為數(shù)據(jù)集中器的工作原理6為路況信息中心的工作原理圖具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖和實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述超聲波探頭1主要包括殼體、超聲波元件、隔離層，用于消音減振、傳感信號傳輸線、電源電路，用于控制發(fā)射超聲波、邏輯電路，用于處理接收信號，所不同的是，在殼體前端有一條細(xì)縫作為超聲波輻射的波形修正口12，用于形成扇形輻射面，如圖1所示；控制發(fā)射超聲波的頻率為30～36次/秒。
圖2為車輛通行計時系統(tǒng)安裝于道路上方高架物的實施例。在道路上方高架物(如人行過街天橋、立交橋、鐵路架橋等)上底部正對每個車道的正上方安裝一個超聲波探頭1和通行計時器2，使所有超聲波修正口12均垂直于車輛行駛方向。
超聲波探頭1發(fā)射的超聲波，經(jīng)過波形修正口形成一個垂直于路面并垂直于車道行駛方向的扇形輻射面向路面輻射，測算超聲波從發(fā)射至接收到其回波的時間，并將所測時間值t傳往通行計時器2。
通行計時器2，包括處理器20、寄存器21、數(shù)據(jù)存儲器22、只讀存儲器25、時鐘電路26及數(shù)字設(shè)置裝置23，被制作在超聲波探測器芯片中，用來計錄小轎車通過超聲波輻射面時所用的時間。數(shù)字設(shè)置裝置23的輸出端及超聲波探頭1的輸出端與處理器20相連，處理器20分別與數(shù)據(jù)存儲器22、只讀存儲器25、寄存器21相連，如圖3所示。
通行計時器2的工作流程如圖4所示。圖中D為車輛標(biāo)識開關(guān)D＝0表示超聲波輻射面內(nèi)無車，D＝1表示有車；H為超聲波探頭與地面的高度值，安裝時根據(jù)實際測量設(shè)定；h1為修正值，為常數(shù)，5～15cm；h2為小轎車的最大高度值，常數(shù)；v為超聲波傳播速度；t0為自超聲波發(fā)射后打在車輛已經(jīng)通過超聲波輻射面部分中最高點處反射到超聲波探頭所需的時間值；通行計時器工作流程原理如下1.設(shè)置對比參數(shù)和識別參數(shù)初始值安裝時將實測的超聲波探頭與地面高度通過數(shù)字設(shè)置裝置23輸入處理器20中，之后處理器20到只讀存儲器25中讀取參數(shù)設(shè)置程序作如下運算t1＝2(H-h1)/v，t2＝2(H-h2)/v，再把t1、t2值存入數(shù)據(jù)存儲器22中。識別參數(shù)D、t0的默認(rèn)初始值為0。
2.超聲波探頭測得的時間信號t經(jīng)處理器時間信號接口輸入處理器20后，到只讀存儲器25中讀取比較判斷程序，并按程序指令到數(shù)據(jù)存儲器25中讀取對比參數(shù)t1、t2和識別參數(shù)t0、D，放入寄存器21中，作如下逐級比較和判斷，并根據(jù)其結(jié)果，重置識別參數(shù)、控制時鐘計時開關(guān)及時鐘所計時間值的發(fā)送開關(guān)①當(dāng)t小于t1同時D＝0時，表示無車通過超聲波輻射面，返回；②當(dāng)t不小于t1同時D＝0時，表示車輛第一次進(jìn)入超聲波輻射面，這時令時鐘開始計時，并置D＝1、t0＝t，然后返回；③當(dāng)t不小于t1同時D＝0時，表示超聲波還輻射在車身上，這時再與t0比較；如果t小于t0，則表示現(xiàn)在進(jìn)入超聲波輻射面的車身截面最高位置比前面的高，便置t0＝t，然后返回；如果t小于t0，則表示現(xiàn)在進(jìn)入超聲波輻射面的車身截面最高位置不比前面的高，t0不變，然后返回；④當(dāng)t小于t1同時D＝1時，表示車剛離開超聲波輻射面，于是令時鐘結(jié)束計時并置D＝0，這時再與t2比較；如果t不小于t2，則表示剛剛通過超聲波輻射面的不是一輛小轎車，不發(fā)出任何信息，然后返回；如果t小于t2，則表示剛剛通過超聲波輻射面的是一輛小轎車，便打開時鐘開關(guān)，將該車通過超聲波輻射面的時間值T傳出；圖2中的數(shù)據(jù)處理器5與同一橋上相同朝向的兩組或兩組以上的超聲波探頭及通行計時器相連，也安裝于橋上底部，用于計算一定時間段內(nèi)通過同一位置同一朝向各車道采集點的車流量及其通過的時間之和。它由接口電路56、時間累加器52、流量計數(shù)器53、編碼存儲器51和時鐘開關(guān)50組成；接口電路57可以與兩個或兩個以上通行計時器2輸出端連接，將各時間數(shù)據(jù)送往時間累加器52作累加運算，同時觸發(fā)流量計數(shù)器53作加1運算；時鐘開關(guān)50，每間隔一定時間段(2至30分鐘)將時間累加器52、流量計數(shù)器53的計算結(jié)果連同存放在編碼存儲器51中的采集位置及朝向的編碼組成一個通行數(shù)組，向路況信息中心6傳送一次，然后將時間累加器52、流量計數(shù)器53中的數(shù)值清零，數(shù)據(jù)處理器5的工作原理如圖5所示。數(shù)據(jù)處理器5的輸出端通過路況信息網(wǎng)線與城市路況信息中心6相連。
路況信息中心6的工作原理如圖6所示。圖中L為小轎車的標(biāo)準(zhǔn)車身長度、V為一定時間段內(nèi)通過某一采集點的小轎車的平均速度、N為一定時間段內(nèi)通過某一采集點的小轎車流量、A為路況等級。
路況信息中心6接收到某一特定時間段內(nèi)來自各數(shù)據(jù)處理器的通行數(shù)組后組成通行陣列，然后對通行陣列中的所有T作如下運算V＝NL/T，從而得到這一特定時間段內(nèi)各采集點小轎車通過的平均速度V1～Vn；再根據(jù)這些平均速度、流量及公路等級作相應(yīng)比較判斷后確認(rèn)各采集點該時間段的路況等級Al～An；最后由位置朝向編碼、平均速度、流量及路況等級組成新的路況陣列，并按時間順序存入路況信息數(shù)據(jù)庫中，以備隨時查詢或進(jìn)一步處理。
權(quán)利要求
1.一種車輛通行計時系統(tǒng)，包括超聲波探頭[1]，用于測算超聲波從發(fā)射至接收到回波的時間，其特征在于其外殼前端有一條細(xì)縫作為超聲波輻射的修正口[12]，用于形成扇形輻射面、使用時將修正口垂直于車道方向正對路面安裝于道路上方的高架物上；所述的車輛通行計時裝置，其特征在于還包括通行計時器[2]，包括處理器[20]、寄存器[21]，用于存放邏輯判斷及計算用的中間數(shù)據(jù)、只讀存儲器[25]，用于存放固化的邏輯判斷及計算程序、數(shù)據(jù)存儲器[22]，用于存儲對比參數(shù)及識別參數(shù)的初始值、時鐘電路[26]，用于計錄車輛通過超聲波輻射區(qū)的時間、數(shù)字設(shè)置裝置[23]，用于設(shè)置對比參數(shù)的初始值；所述的超聲波探頭[1]的輸出端、數(shù)字設(shè)置裝置[23]的輸出端分別與處理器[20]相連，處理器[20]分別與數(shù)據(jù)存儲器[22]、只讀存儲器[25]、寄存器[21]相連，處理器[20]的控制輸出端與時鐘電路[26]的輸入端相連；所述的處理器[20]接收到來自數(shù)字設(shè)置裝置[23]設(shè)置的數(shù)據(jù)后，到只讀存儲器[25]中讀取相應(yīng)程序，計算對比參數(shù)，并存入數(shù)據(jù)存儲器[22]中；處理器[20]接收到來自超聲波探頭[1]的時間數(shù)值后，到只讀存儲器[25]中讀取相應(yīng)程序，按程序指令到數(shù)據(jù)存儲器[25]、寄存器[21]中讀取對比參數(shù)及識別參數(shù)作逐級比較和判斷，然后根據(jù)其結(jié)果重置對比參數(shù)和識別參數(shù)到寄存器[21]中、控制時鐘計時開關(guān)及時鐘所計時間值的發(fā)送開關(guān)，判斷是否有車輛通過超聲波輻射區(qū)及其通過所用的時間，并將此時間值輸出；數(shù)據(jù)處理器[5]，用于將兩個或兩個以上通行計時器輸出的時間數(shù)據(jù)集中起來，進(jìn)行處理；其中，超聲波探頭[1]的輸出端與通行計時器[2]連接，數(shù)據(jù)集中器[5]的輸入端與兩個或兩個以上的通行計時器的輸出端連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛通行計時系統(tǒng)，其特征是，所述的超聲波探頭[1]的發(fā)射頻率為(30～36次/秒)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛通行計時系統(tǒng)，其特征是，所述的車輛為小轎車。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛通行計時系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)處理器[5]，包括接口電路[56]、時間累加器[52]、流量計數(shù)器[53]和時鐘開關(guān)[50]；接口電路[56]與兩個或兩個以上通行計時器[2]輸出端連接，將各時間數(shù)據(jù)送往時間累加器[52]作累加運算，同時觸發(fā)流量計數(shù)器[53]作加1運算；所述的時鐘開關(guān)[50]，每間隔一定時間段將時間累加器[52]、流量計數(shù)器[53]的計算結(jié)果傳往路況信息中心[6]一次，之后將時間累加器[52]、流量計數(shù)器[53]中的數(shù)值清零；所述的數(shù)據(jù)處理器[5]用于計算一定時間段內(nèi)通過同一位置各車道采集點的車輛流量及通過的時間之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的車輛通行計時系統(tǒng)，其特征是，所述的一定時間段為1至30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明的超聲波探頭前端有一波形修正口，被安裝于車道上方高架物上，以一定的頻率發(fā)射超聲波并測算超聲波從發(fā)射至接收到回波的時間；通行計時器接收到該時間值后，經(jīng)一定的計算和邏輯判斷確認(rèn)是否有車輛通過超聲波輻射面及通過所用的時間，再將該通行時間值傳至數(shù)據(jù)集中器作進(jìn)一步處理。該系統(tǒng)采集的車輛通行時間值可轉(zhuǎn)換成速度、流量等路況信息，可為建立一個實時全面的城市道路狀況信息采集系統(tǒng)提供有效的手段和實時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
文檔編號G08G1/00GK1479260SQ0212897
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者王明星 申請人:王明星