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)(ITSINFORMATION TRANSPORT SYSTEM)領(lǐng)域，特別涉及一種高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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 Telematic Implementation CoordinationOrganization)和VERTIS(Vehicle，Road and Traffic Intelligence 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(xiàng)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 Information System)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(jì)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(jì)算機(jī)上給出出發(fā)點(diǎn)和目的地，車載計(jì)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(jì)算機(jī)、路導(dǎo)器等來實(shí)現(xiàn)，推廣起來難度較大。
中國專利申請02113003.5公開了一種防止高速公路追尾撞車的預(yù)警系統(tǒng)。其技術(shù)方案為包括中央處理裝置CP和由微波探測器、路終端和告警指示燈組成的檢測線DL；檢測線DL等間距地安裝在高速公路全程雙向車道的內(nèi)側(cè)并通過數(shù)據(jù)傳輸線路L1與中央處理裝置CP連接，每個檢測線分別與其前后檢測線連接，檢測線DL中的路終端分別與微波探測器和告警指示燈連接。預(yù)警方法中包括將檢測線編號、車輛編號、通過時間、路邊距、即時車速和正常車速的信息碼組傳送給相關(guān)檢測線。最后由中央處理裝置匯集、處理全線所有檢測線發(fā)出的信息，顯示全線所有車輛的實(shí)時位置和行車安全狀況。
上述的預(yù)警系統(tǒng)沒有封閉區(qū)間的概念，它是通過檢測線檢測到車輛的“實(shí)際位置”即系統(tǒng)根據(jù)車輛所處的位置，如車間距，車速度，前、后車的相對速度和位置、所處的車道等信息自身去判斷，綜合判斷是否報警或告警。但是在實(shí)際應(yīng)用中車輛的實(shí)時位置是很難隨時檢測到的。
另外，上述的預(yù)警系統(tǒng)所傳送的信息量很大，包括檢測線編號、車輛編號、通過時間、路邊距、即時車速、正常車速等系列編碼。尤其是車輛編號的問題，假如是由人工輸入的方式，實(shí)施全程跟蹤并標(biāo)識是很難實(shí)現(xiàn)的。如果采用視頻標(biāo)識，要求在每100米安裝一個攝像頭或車牌識別器，系統(tǒng)傳送的信息量太大，且系統(tǒng)成本過高，如果不采用在車輛上附加電子標(biāo)識，而要由車輛檢測器對單車進(jìn)行識別與判斷幾乎是不可能的。。

發(fā)明內(nèi)容
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，對常發(fā)性、多發(fā)性的交通事件、特別是事故苗頭，能夠及時對前、后方一定距離內(nèi)行駛車輛提前發(fā)出警告信號，提醒前、后方車輛注意減速，避免追尾、連續(xù)多車追尾等惡性大事件的發(fā)生。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)基于“封閉區(qū)間”和“監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”兩個理論基礎(chǔ)。
封閉區(qū)間的理論基礎(chǔ)是在一定時間內(nèi)，進(jìn)入封閉區(qū)間的車輛數(shù)必定等于離開該區(qū)間的車輛數(shù)。
監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)是通過等距離分布的檢測點(diǎn)采集車輛運(yùn)行信息，并經(jīng)過微處理器按照預(yù)定程序處理的信息以通訊協(xié)議的方式互相連接，形成能夠達(dá)到我們設(shè)計(jì)功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與交通指揮中心的計(jì)算機(jī)相連接。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)施的一種高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，包括車輛檢測器6、系統(tǒng)總線5，其特征在于所述的預(yù)警系統(tǒng)將一條高速公路劃分為若干個首尾相接的封閉路段，在所述封閉路段中各等距離位置處設(shè)置有所述的車輛檢測器6，所述的各車輛檢測器6通過系統(tǒng)總線5相連，所述的系統(tǒng)總線5與指揮中心計(jì)算機(jī)7連接；所述的車輛檢測器6包括車輛探測器3、微處理器1、電源2和閃光告警器4；所述的微處理器1通過所述電源2一方面與所述閃光告警器4相連，另一方面與所述系統(tǒng)總線5連接；車輛探測器3將探測信號經(jīng)微處理器1分析處理，判斷車輛處于非正常狀態(tài)行駛的信息后，輸入所述當(dāng)前車輛檢測器6的閃光告警器4；同時將信號通過系統(tǒng)總線5傳輸給其他相關(guān)的車輛檢測器6和指揮中心計(jì)算機(jī)7。
在具體的實(shí)施中，所述的車輛檢測器6的車輛探測器3可以選自以下探測器中的至少一種磁場探測器、激光探測器、紅外熱釋電探測器、紅外探測器、超聲或聲波探測器、電子身份識別探測器。
在具體的實(shí)施中，所述的車輛檢測器6的車輛探測器3以由微型雷達(dá)和聲波信號組成的雙重鑒別探測器為佳。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的每一個路段的長度可以為10～50公里；所述各車輛檢測器6的間隔長度可以為50～300米。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的每一個路段的長度以20～50公里為佳；所述各車輛檢測器6的間隔長度以100米為佳。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的車輛檢測器6最好設(shè)置在雙向高速公路的中心隔離帶上，每一個路段的第一個車輛檢測器6要處于常開的狀態(tài)。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的系統(tǒng)總線5以CANBUS通訊協(xié)議的方式傳遞信號。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的閃光告警器4可以由超高亮紅色發(fā)光二極管組成。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的車輛檢測器6的車輛探測器3是由微型雷達(dá)和聲波信號組成的雙重鑒別探測器；所述的每一個路段的長度為20～50公里；所述各車輛檢測器6的間隔距離為100米；所述的車輛檢測器6設(shè)置在雙向高速公路的中心隔離帶上，上下行路段的監(jiān)測系統(tǒng)分開并自成體系，互不連接，每一個路段的第一個車輛檢測器6處于常開的狀態(tài)；所述的系統(tǒng)總線5以CANBUS通訊協(xié)議的方式傳遞信號；所述的閃光告警器4由超高亮紅色發(fā)光二極管組成。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述的指揮中心計(jì)算機(jī)7用于全程道路監(jiān)控，所述指揮中心計(jì)算機(jī)7接收由各個車輛檢測器6發(fā)出的報警信號，發(fā)出聲光告警信號并保存告警記錄。
由上述的說明可以得知，本技術(shù)方案把高速公路分為封閉的路段，并在所述封閉路段中各等距離位置處設(shè)置有所述的車輛檢測器，以車輛計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)，在封閉的區(qū)間內(nèi)，進(jìn)入的車輛一定等于出去的車輛，所以，車輛檢測器以計(jì)數(shù)為基本功能，結(jié)合上、下游的情況，由微處理器進(jìn)行判斷并決定是否報警。同時只傳送車輛通過的信息(包括計(jì)數(shù)和啟動信號)，并把信號報送指揮中心。此外，本發(fā)明的探測器采用微波探測和聲波探測雙結(jié)合的探測方式，可以避免非車輛信號(如當(dāng)清潔或維修工人出現(xiàn)時)對系統(tǒng)的干擾。
本發(fā)明通過對運(yùn)行中車輛的動態(tài)及時管理，甚至在雨、霧、雪天氣時，一般也可以不關(guān)閉高速公路。特別是在夜間及黃昏、凌晨視線不好時，本發(fā)明更能發(fā)揮本系統(tǒng)作用，使行車速度及安全性大大提高。使用本發(fā)明，可大幅度預(yù)防和減少汽車追尾連環(huán)相撞事故的發(fā)生。
本發(fā)明是一種可以規(guī)范應(yīng)用于高速公路的一種智能運(yùn)輸管理系統(tǒng)，同時它無需在車輛上增加任何設(shè)備和配件，系統(tǒng)配置的成本也不高。因此它特別適應(yīng)我國國情及高速公路智能運(yùn)輸管理系統(tǒng)的實(shí)際，具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明車輛檢測器的電路方框示意圖；圖2為本發(fā)明的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)示意3為本發(fā)明車輛檢測器的外形示意圖；其中圖3中，11表示頂蓋，8表示雷達(dá)探測窗聲波探測窗，9表示超高亮發(fā)光二極管點(diǎn)陣，10表示固定底座。
下面結(jié)合具體的實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和工作狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施方式將運(yùn)行中的高速公路劃分為若干個首尾相接的封閉路段，所述封閉路段是指路段中間沒有岔路口和服務(wù)區(qū)等車輛分流或滯留的地段。依據(jù)上述要求，每個路段的距離可以為20～50公里不等。上述的每個路段中各車輛檢測器的間隔為100米。所述的各車輛檢測器6通過系統(tǒng)總線5相連，所述的系統(tǒng)總線5與指揮中心計(jì)算機(jī)7連接。
所述的車輛檢測器6包括車輛探測器3、微處理器1、電源2和閃光告警器4；所述的微處理器1通過所述電源2一方面與所述閃光告警器4相連，另一方面，與所述系統(tǒng)總線5連接。
該信號預(yù)警系統(tǒng)各單元內(nèi)的第一個車輛檢測器6處于連續(xù)工作狀態(tài)，一旦有車輛進(jìn)入，就會立即向下一級車輛檢測器6發(fā)出啟動信號，各車輛檢測器內(nèi)的微處理器1平時處于待機(jī)狀態(tài)，一旦接收到上一級車輛檢測器經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總線5發(fā)送的信號，微處理器1發(fā)出指令給電源2，使微波雷達(dá)和聲波的雙重探測器3開始工作，向路面發(fā)射探測微波場。
被檢測車輛的通過，分為以下幾種情況a.當(dāng)車輛以正常速度(如50-110公里/小時)通過時，車輛檢測器6的車輛探測器3探測到車輛正常通過的信號、并經(jīng)過聲波信號確認(rèn)后，將變換后的數(shù)字信號傳達(dá)給微處理器1。經(jīng)過微處理器1的分析判斷，如果在系統(tǒng)設(shè)定的限定時間內(nèi)，則認(rèn)為車輛車速正常，屬于正常通過。于是繼續(xù)向下一區(qū)間的車輛檢測器6發(fā)出啟動信號，使下一級車輛檢測器6啟動工作，依次進(jìn)行下去。
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)(如果該區(qū)段的高速公路最低限速是50公里/小時，則通過一個100米的區(qū)間，其時間應(yīng)不大于7.2秒)未能到達(dá)該檢測點(diǎn)，也就是車輛檢測器6未檢測到車輛通過的信號，這時系統(tǒng)則認(rèn)為該車輛已滯留在該區(qū)間內(nèi)或速度太慢，于是發(fā)出指令信號(含有該車輛檢測器6的地址編碼)給該區(qū)間的下游(車行進(jìn)方向的后方)的車輛檢測器6，使下游8-10個區(qū)間的車輛檢測器6上的超高亮紅光二極管點(diǎn)陣3低頻閃爍發(fā)光，對下游的后續(xù)車輛發(fā)出預(yù)警信號，提醒后車減速行駛。
b---1.如果在報警期間該車通過該區(qū)間，則上述過程依次往下進(jìn)行，例如有個拖拉機(jī)或故障車在高速公路上低速行駛，其后方將持續(xù)有800-1000米的閃光報警區(qū)持續(xù)跟隨該車輛運(yùn)行，直至其離開高速公路。
b---2.如果該車輛因各種原因滯留在該區(qū)間，其路段的下游方向?qū)⒊掷m(xù)報警，時間超過2-5分鐘后，則車輛檢測器6將發(fā)出事件報告，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向交通指揮中心報告有事件發(fā)生，要求巡邏人員采取措施。
C.如果區(qū)間車輛檢測器6檢測到的車輛通過時間小于限定時間(如果該段高速公路的最高限速為120公里/小時，則其通過該100米區(qū)間的時間應(yīng)不小于3秒)系統(tǒng)則判為該車輛超速行駛，并立即通過系統(tǒng)向上游(車行進(jìn)方向的前方)車輛檢測器6發(fā)出超速警告信號。這時上游的3-5個區(qū)間的車輛檢測器將立即發(fā)出快速閃光的紅光報警信號，對所有通過該區(qū)間的車輛發(fā)出告警信號，提醒超速車減速并且提醒其它車警覺。如果連續(xù)5-10個區(qū)間持續(xù)這種狀態(tài)，即有可能是惡意違章超速，當(dāng)超過5-10個區(qū)間仍不減速時，系統(tǒng)會自動通知交通指揮中心，要求巡邏人員采取措施。
D.當(dāng)超車情況恰好發(fā)生在檢測點(diǎn)時，車輛檢測器6的微波雷達(dá)和聲波的車輛探測器3可能將橫向位置重疊的車輛誤判為一個車輛通過信號，并立即向其來車方向的8-10個車輛檢測器發(fā)出信號，令其發(fā)出報警信號，同時其下一個或幾個區(qū)間車輛檢測器內(nèi)的微處理器將聯(lián)動工作，判斷是超車還是有車輛滯留。這段時間內(nèi)，其下一個或幾個區(qū)間的車輛探測器3如果檢測到進(jìn)入?yún)^(qū)間的車輛數(shù)少于出區(qū)間的車輛數(shù)，則該檢測點(diǎn)的微處理器1根據(jù)不符合邏輯的計(jì)數(shù)(區(qū)間進(jìn)入車輛數(shù)多于離開車輛數(shù))將自動對已發(fā)生的正在報警的10-16個區(qū)間發(fā)出信號，令其停止報警。
本系統(tǒng)通過對路段內(nèi)車輛的自動檢測，對路段內(nèi)車輛的超速、低速、以及臨時停車、可能發(fā)生的追尾等等進(jìn)行及時、同步的監(jiān)測，同時自動對上、下游的運(yùn)行車輛發(fā)出提醒與預(yù)警信號，從而避免追尾、連續(xù)多車追尾等惡性大事件的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，包括車輛檢測器(6)、系統(tǒng)總線(5)，其特征在于所述的預(yù)警系統(tǒng)將一條高速公路劃分為若干個首尾相接的封閉路段，在所述封閉路段中各等距離位置處設(shè)置有所述的車輛檢測器(6)，所述的各車輛檢測器(6)通過系統(tǒng)總線(5)相連，所述的系統(tǒng)總線(5)與指揮中心計(jì)算機(jī)(7)連接；所述的車輛檢測器(6)包括車輛探測器(3)、微處理器(1)、電源(2)和閃光告警器(4)；所述的微處理器(1)通過所述電源(2)一方面與所述閃光告警器(4)相連，另一方面與所述系統(tǒng)總線(5)連接；車輛探測器(3)將探測信號經(jīng)微處理器(1)分析處理，判斷車輛處于非正常狀態(tài)行駛的信息后，輸入所述當(dāng)前車輛檢測器(6)的閃光告警器(4)；同時將信號通過系統(tǒng)總線(5)傳輸給其他車輛檢測器(6)和指揮中心計(jì)算機(jī)(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛檢測器(6)的車輛探測器(3)選自以下探測器中的至少一種磁場探測器、激光探測器、紅外熱釋電探測器、紅外探測器、超聲或聲波探測器、電子身份識別探測器。
3.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛檢測器(6)的車輛探測器(3)是由微型雷達(dá)和聲波信號組成的雙重鑒別探測器。
4.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的每一個路段的長度為10～50公里；所述各車輛檢測器(6)的間隔長度為50～300米。
5.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的每一個路段的長度為20～50公里；所述各車輛檢測器(6)的間隔長度為100米。
6.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛檢測器(6)設(shè)置在雙向高速公路的中心隔離帶上，每一個路段的第一個車輛檢測器(6)處于常開的狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)總線(5)以CANBUS通訊協(xié)議的方式傳遞信號。
8.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的閃光告警器(4)由超高亮紅色發(fā)光二極管組成。
9.如權(quán)利要求1所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的車輛檢測器(6)的車輛探測器(3)是由微型雷達(dá)和聲波信號組成的雙重鑒別探測器；所述的每一個路段的長度為20～50公里；所述各車輛檢測器(6)的間隔長度為100米；所述的車輛檢測器(6)設(shè)置在雙向高速公路的中心隔離帶上，每一個路段的第一個車輛檢測器(6)處于常開的狀態(tài)；所述的系統(tǒng)總線(5)以CANBUS通訊協(xié)議的方式傳遞信號；所述的閃光告警器(4)由超高亮紅色發(fā)光二極管組成。
10.如權(quán)利要求1～9之一所述的高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的指揮中心計(jì)算機(jī)(7)用于全程道路監(jiān)控，所述指揮中心計(jì)算機(jī)(7)接收由各個車輛檢測器(6)發(fā)出的報警信號，發(fā)出聲光告警信號并保存告警記錄。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高速公路區(qū)間信號預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)將一條高速公路劃分為若干個首尾相接的封閉路段，并在路段中各等距離位置處設(shè)置有包含有車輛探測器、微處理器、電源和閃光告警器的車輛檢測器，各車輛檢測器通過系統(tǒng)總線相連，且系統(tǒng)總線與指揮中心計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明可大幅度預(yù)防和減少汽車追尾連環(huán)相撞事故的發(fā)生，使行車速度及安全性大大提高，同時它無需在車輛上增加任何設(shè)備和配件，系統(tǒng)配置的成本也不高。因此它特別適應(yīng)我國國情及高速公路智能運(yùn)輸管理系統(tǒng)的實(shí)際，具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號G08G1/01GK1529293SQ0315445
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者宋現(xiàn)力, 董獻(xiàn)紅 申請人:宋現(xiàn)力