本發(fā)明屬于一種智能交通車(chē)流量信息采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種公路交通機(jī)動(dòng)車(chē)流量檢測(cè)及事故報(bào)警裝置。

背景技術(shù)：

交通是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈，在城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高和智慧城市的整體構(gòu)造過(guò)程中起著不可估量的作用。隨著城市化進(jìn)程的加快，交通擁擠、交通事故、交通管理等城市問(wèn)題已經(jīng)成為最為普遍與棘手的難題，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)科技實(shí)力雄厚的發(fā)達(dá)國(guó)家，還是正在快速崛起的發(fā)展中國(guó)家，都毫無(wú)例外的被這些問(wèn)題困擾著。因此，提高現(xiàn)有道路的利用率，最大限度地保證車(chē)輛行駛的暢通無(wú)阻，已經(jīng)成為了道路交通控制誘導(dǎo)的迫切需要。

為了對(duì)交通車(chē)流量進(jìn)行有效的控制，選取合適的車(chē)輛交通信息采集裝置就顯得十分必要?，F(xiàn)如今投入使用的諸多交通檢測(cè)器中，根據(jù)所采用的技術(shù)來(lái)進(jìn)行劃分，可以分為微波檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器和感應(yīng)線圈檢測(cè)器等。微波檢測(cè)器是對(duì)道路上的車(chē)輛連續(xù)發(fā)射低功率電磁波來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)，并根據(jù)被檢測(cè)目標(biāo)返回的回波，來(lái)得到道路占有率、車(chē)速等信息。它的不足之處是只能夠區(qū)分長(zhǎng)車(chē)短車(chē)，且相鄰的車(chē)道同時(shí)過(guò)車(chē)時(shí)會(huì)漏記車(chē)輛數(shù)，產(chǎn)生誤差。而視頻檢測(cè)器是通過(guò)在道路的上方安裝視頻攝像機(jī)，來(lái)感知檢測(cè)區(qū)域中背景灰度值的變化，從而檢測(cè)出是否有車(chē)輛駛近，以及車(chē)輛的數(shù)目和速度的。其存在的缺點(diǎn)有精度不高、易受環(huán)境和天氣等外界干擾影響、對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛難以檢測(cè)等。

感應(yīng)線圈檢測(cè)器則是將環(huán)形線圈作為傳感器被埋在地底，當(dāng)路面上方有車(chē)輛經(jīng)過(guò)埋設(shè)線圈的區(qū)域時(shí)，就會(huì)引起線圈回路中電感量的變化，檢測(cè)器感知到這一變化，由此確定路面上車(chē)輛的存在。它的優(yōu)點(diǎn)主要有性能穩(wěn)定、性價(jià)比高、應(yīng)用方便且范圍最廣、可靠性與準(zhǔn)確率高、技術(shù)成熟、價(jià)格低廉等。但是，現(xiàn)在市面上存在的感應(yīng)線圈檢測(cè)器只能完成一些簡(jiǎn)單的檢測(cè)任務(wù)，比方說(shuō)車(chē)速及道路占有率的測(cè)量等等，并且，在交通情況較為復(fù)雜、車(chē)流量波動(dòng)大以及事故多發(fā)的路段，這樣的檢測(cè)器也無(wú)法滿足交通流的控制要求。因此，目前的當(dāng)務(wù)之急是設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能的新型磁感應(yīng)線圈檢測(cè)器，通過(guò)這種新裝置來(lái)適應(yīng)上述特定路段日益增長(zhǎng)的交通流控制誘導(dǎo)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)當(dāng)前技術(shù)中存在的不足，提出了一種公路交通機(jī)動(dòng)車(chē)流量檢測(cè)及事故報(bào)警裝置。該裝置通過(guò)在道路路面中磁感應(yīng)線圈陣列的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了交通事故監(jiān)測(cè)與報(bào)警、交通相關(guān)參數(shù)收集以及交通流信號(hào)控制的功能。本發(fā)明不僅能夠監(jiān)測(cè)交通流的運(yùn)作情況，藉此來(lái)對(duì)來(lái)往車(chē)輛進(jìn)行控制誘導(dǎo)，提高道路的通行能力，而且可以在因突發(fā)狀況而出現(xiàn)事故時(shí)進(jìn)行預(yù)警處理，并對(duì)出現(xiàn)事故的路段進(jìn)行大致定位，方便了為疏導(dǎo)車(chē)輛而對(duì)交通流進(jìn)行的人為干預(yù)。相比于現(xiàn)有的感應(yīng)線圈檢測(cè)器，這一裝置能適應(yīng)更加復(fù)雜的交通狀況，在一些交通繁忙的路段，也能對(duì)短時(shí)交通流量進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，更好地完成對(duì)交通流的調(diào)控，最大程度地保證了交通的安全運(yùn)行與通暢。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種公路交通機(jī)動(dòng)車(chē)流量檢測(cè)及事故報(bào)警裝置，包括磁感應(yīng)線圈單元陣列、交通流信號(hào)處理器、事故報(bào)警裝置、交通流管理平臺(tái)與交通信號(hào)燈；

其中，磁感應(yīng)線圈單元陣列、事故報(bào)警裝置、交通流管理平臺(tái)分別與交通流信號(hào)處理器相連，交通流管理平臺(tái)還和交通信號(hào)燈相連；

所述的磁感應(yīng)線圈單元陣列的分布為：

以路口的信號(hào)燈位置為基準(zhǔn)，在每條來(lái)向道路中，從路口處的停車(chē)線開(kāi)始，直至上一個(gè)路口的道路下，以陣列分布有磁感應(yīng)線圈單元，單向每排3～5個(gè)磁感應(yīng)線圈單元，相鄰磁感應(yīng)線圈單元的間距為1.2～1.4米，前后排的間距為8～12米；磁感應(yīng)線圈單元鋪設(shè)在路面之下20～50厘米處；

所述的磁感應(yīng)線圈單元包括一組磁感應(yīng)線圈、一個(gè)可編程邏輯器件和一個(gè)單片機(jī)，三者順次相連；

磁感應(yīng)線圈單元陣列中，每一排磁感應(yīng)線圈單元中的單片機(jī)均由左至右依次連接起來(lái)，每一排磁感應(yīng)線圈單元中，最右端的磁感應(yīng)線圈單元的單片機(jī)與下一排最左端磁感應(yīng)線圈單元中的單片機(jī)相連；停車(chē)線路面下最左側(cè)的磁感應(yīng)線圈單元中的單片機(jī)通過(guò)RS-485接口電路與交通信號(hào)處理器相連。

所述的感應(yīng)線圈為NORTECH公司生產(chǎn)的TD634ES型號(hào)線圈；所述的單片機(jī)為STC89C52單片機(jī)。

本發(fā)明的有益效果為：

1.與現(xiàn)今投入使用的磁感應(yīng)線圈檢測(cè)器相比，本發(fā)明可以對(duì)道路上任意位置的交通流進(jìn)行檢測(cè)、預(yù)估、調(diào)控和誘導(dǎo)能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的交通狀況，更好地完成對(duì)交通流的調(diào)控，最大程度地保證了交通的安全運(yùn)行與通暢。

2.本發(fā)明的核心器件——磁感應(yīng)線圈陣列具有性能穩(wěn)定、性價(jià)比高、應(yīng)用方便且范圍最廣、可靠性與準(zhǔn)確率高、技術(shù)成熟、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通流運(yùn)作情況的任務(wù)。

3.當(dāng)路段中某一位置因突發(fā)狀況而出現(xiàn)事故時(shí)，本發(fā)明可以快速感知然后進(jìn)行預(yù)警，并大致對(duì)事故發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行定位，方便了對(duì)因此而造成的擁堵進(jìn)行及時(shí)的人工疏散，降低了各方面的損失。

4.在交通流波動(dòng)較大的路段中，容易發(fā)生車(chē)輛擁堵乃至事故等等情況，現(xiàn)如今使用的磁感應(yīng)線圈在面對(duì)這樣的路況時(shí)，無(wú)法對(duì)交通流進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效的控制。本發(fā)明因上述的這些優(yōu)點(diǎn)可以得到較為精確的預(yù)測(cè)結(jié)果，從而能夠?qū)?fù)雜的交通流產(chǎn)生很好的控制效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明磁感應(yīng)線圈陣列在路面上的安裝位置示意圖；

圖3為本發(fā)明磁感應(yīng)線圈與交通流信號(hào)處理器的連接方式示意圖。

其中：1為四相位十字路口；2為來(lái)向車(chē)道；3為去向車(chē)道；4為磁感應(yīng)線圈檢測(cè)器；5為停車(chē)線。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)方案更加清晰明了，下面結(jié)合附圖與具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處的描述只是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而并非要限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，一種公路交通機(jī)動(dòng)車(chē)流量檢測(cè)及事故報(bào)警裝置，該裝置的組成為磁感應(yīng)線圈單元陣列、交通流信號(hào)處理器、事故報(bào)警裝置、交通流管理平臺(tái)與交通信號(hào)燈這幾個(gè)部分。

其中，磁感應(yīng)線圈單元陣列、事故報(bào)警裝置、交通流管理平臺(tái)分別與交通流信號(hào)處理器相連，交通流管理平臺(tái)還和交通信號(hào)燈相連；

所述的事故報(bào)警裝置具體為南州公司生產(chǎn)的CJB200CD型號(hào)電子報(bào)警器；

所述的交通流管理平臺(tái)具體為STM32F103ZET6型微機(jī)；

所述的交通流信號(hào)處理器具體為個(gè)人PC機(jī)；

由于本裝置所實(shí)現(xiàn)功能的特殊性，在物理位置的布設(shè)上，也相應(yīng)得呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。線圈在道路之上的排列方式為：以路口的信號(hào)燈位置為基準(zhǔn)，在每條來(lái)向(汽車(chē)駛?cè)?道路中，從路口處的停車(chē)線開(kāi)始，直至上一個(gè)路口的道路下，以陣列分布，每排3～5個(gè)線圈，間距為1.2～1.4米，前后排的間距為8～12米；鋪設(shè)在路面之下20～50厘米處。

由圖2可知，通過(guò)在整條道路的路面下一定深度每間隔一段距離安裝一排磁感應(yīng)線圈單元，采集道路上任意位置的車(chē)流量、流速等交通信息，通過(guò)如圖3所示的有線信息傳遞方式傳輸給交通流信號(hào)處理器。將信號(hào)處理器與事故報(bào)警裝置、交通流管理平臺(tái)集成一體化，安裝于街頭的紅綠燈附近，方便交通管理人員對(duì)道路交通狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。交通信息經(jīng)信號(hào)處理器處理后，一方面根據(jù)道路中是否存在事故因素來(lái)決定開(kāi)不開(kāi)啟報(bào)警裝置；另一方面，將信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞給交通流管理平臺(tái)，由管理平臺(tái)來(lái)對(duì)紅綠燈的時(shí)間與相位切換進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流的調(diào)節(jié)。一般的交通流檢測(cè)裝置只在導(dǎo)向車(chē)道的兩端安裝磁感應(yīng)線圈，檢測(cè)的也只是交叉口處附近的交通流參數(shù)。與之不同的是，本發(fā)明設(shè)置線圈單元的方法為：從交叉口的停車(chē)線開(kāi)始，每間隔一定的距離就在路面下安裝一排感應(yīng)線圈，直到上一個(gè)路口為止，將整條道路全方位地覆蓋在本交通流檢測(cè)及事故報(bào)警裝置的監(jiān)控之下。在磁感應(yīng)線圈布設(shè)要求中，最需要關(guān)注的兩個(gè)重點(diǎn)就是相鄰兩排線圈的間隔，以及同一排之中線圈間的距離，它們都與交通流檢測(cè)及事故報(bào)警裝置的性能息息相關(guān)。要確定感應(yīng)線圈的排間距，需要考慮道路的路況、車(chē)流量的波動(dòng)和車(chē)輛通行的隨機(jī)性等等因素，在上述這些限制條件下，排間距的大致范圍一般在8～12米左右。而對(duì)于同一排中相鄰的兩個(gè)磁感應(yīng)線圈來(lái)說(shuō)，它們之間如果距離過(guò)小的話，在正常工作條件下會(huì)互相之間產(chǎn)生干擾，如果距離過(guò)大的話，當(dāng)車(chē)輛在跨中線行駛時(shí)線圈會(huì)發(fā)生漏觸發(fā)的現(xiàn)象，工程實(shí)際中將這個(gè)距離設(shè)定為1.2～1.4米。

由圖3可知，本裝置中的每一個(gè)磁感應(yīng)線圈單元都包括一組磁感應(yīng)線圈、一個(gè)可編程邏輯器件和一個(gè)單片機(jī)，三者順次相連。在這里，可編程邏輯器件和單片機(jī)分別起到了采集和傳遞感應(yīng)線圈中車(chē)輛信號(hào)的作用。而單片機(jī)與交通信號(hào)處理器則是通過(guò)RS-485接口電路以“一對(duì)多”的有線通訊方式相連，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與信號(hào)處理器之間的串行通信。將車(chē)輛信號(hào)從單片機(jī)中傳遞到車(chē)輛信號(hào)處理器，進(jìn)行下一步的處理。在一般情況下，通常把左轉(zhuǎn)向車(chē)道停車(chē)線路面下的磁感應(yīng)線圈默認(rèn)為線圈A，將RS-485接口與線圈A相對(duì)應(yīng)的單片機(jī)A集成在一起，置于線圈A附近。同時(shí)，在每個(gè)線圈附近設(shè)置與之對(duì)應(yīng)的那個(gè)單片機(jī)，單片機(jī)之間按照?qǐng)D3所示的方式以實(shí)線相聯(lián)。其中，每一排的單片機(jī)皆由左至右依次連接起來(lái)，將停車(chē)線路面下的那一排，即線圈A對(duì)應(yīng)單片機(jī)所在的那一排視作第一排，將每一排最右端的那個(gè)單片機(jī)與下一排最左端的那個(gè)相連，直到上一個(gè)路口為止。RS-485再通過(guò)有線連接的方式與紅綠燈附近的交通流信號(hào)處理器連接起來(lái)。

所述的感應(yīng)線圈優(yōu)選為NORTECH公司生產(chǎn)的TD634ES型號(hào)線圈；所述的可編程邏輯器件為EPLD；所述的單片機(jī)優(yōu)選為STC89C52單片機(jī)；所述的RS-485接口優(yōu)選MAX490[4]芯片。

在實(shí)際的操作過(guò)程中，當(dāng)磁感應(yīng)線圈陣列將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)反饋給交通流信號(hào)處理器后，在處理器中，應(yīng)用基于自適應(yīng)移動(dòng)窗的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型(該預(yù)測(cè)模型為本領(lǐng)域公知技術(shù))來(lái)對(duì)整條道路的短時(shí)交通流進(jìn)行預(yù)測(cè)。在得到預(yù)測(cè)結(jié)果后，將這些結(jié)果導(dǎo)入交通流管理平臺(tái)，在管理平臺(tái)中，運(yùn)用模糊控制算法生成交叉口交通燈的最小綠燈時(shí)間、綠燈相位延長(zhǎng)時(shí)間以及紅綠燈相位切換順序等控制參數(shù)，并將這些參數(shù)傳遞給交通燈，將所生成的控制策略應(yīng)用到交通流的調(diào)控上，以期能夠改善道路的整體通行狀況。

當(dāng)車(chē)輛駛過(guò)磁感應(yīng)線圈上方的時(shí)候，會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，只要檢測(cè)到這個(gè)電流就能確定是否有車(chē)輛通過(guò)。在由諸多磁感應(yīng)線圈所組成的陣列中，車(chē)輛行駛時(shí)會(huì)通過(guò)一系列的線圈，只要追蹤這些有感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)線圈的變化情況，就能大致獲取車(chē)輛行駛的路線、方向以及速度等信息；同樣地，根據(jù)每個(gè)線圈中產(chǎn)生電流的次數(shù)，也可以知道有多少車(chē)輛經(jīng)過(guò)。將這兩方面綜合起來(lái)，就能對(duì)交通流的車(chē)流量、流速以及道路交通占有量等信息有一個(gè)全面的了解，進(jìn)而將這些數(shù)據(jù)信息傳遞給交通流信號(hào)處理器，依據(jù)當(dāng)前時(shí)刻以及接下去一段時(shí)間內(nèi)的交通狀況來(lái)對(duì)交通流進(jìn)行誘導(dǎo)控制。

當(dāng)?shù)缆分幸蚰硞€(gè)位置出現(xiàn)突發(fā)事故的狀況而造成擁堵的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況：在整個(gè)磁感應(yīng)線圈陣列中，擁堵地點(diǎn)前方的若干組線圈檢測(cè)到的車(chē)流量會(huì)遠(yuǎn)小于擁堵地點(diǎn)后方的車(chē)流量，即駛?cè)霌矶挛恢玫能?chē)輛要比駛出擁堵位置的車(chē)輛多得多。當(dāng)線圈陣列將信息傳遞給交通流信號(hào)處理器時(shí)，處理器在對(duì)此進(jìn)行處理后，識(shí)別出道路中有無(wú)擁堵以及擁堵的具體位置，就能觸發(fā)事故報(bào)警裝置，對(duì)擁堵進(jìn)行預(yù)警，方便人們及時(shí)知曉并處理已經(jīng)發(fā)生或者即將發(fā)生的擁堵，對(duì)交通流進(jìn)行有效的疏通。

本發(fā)明涉及的算法、信息處理方法和協(xié)議對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)均為公知技術(shù)。

磁感應(yīng)線圈陣列將采集到的一系列交通信息傳遞到交通流信號(hào)處理器中后，處理器對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理并剔除誤差后，同時(shí)從兩個(gè)不同的角度來(lái)分析數(shù)據(jù)。一方面，校驗(yàn)其中是否包含上文所描述的事故信息，若有，則進(jìn)行報(bào)警。另一方面，據(jù)此對(duì)短時(shí)交通流進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，生成與之對(duì)應(yīng)的交通控制策略，將之導(dǎo)入到交通流管理平臺(tái)中。交通流管理平臺(tái)按照交通流信號(hào)處理器傳遞來(lái)的控制策略，來(lái)對(duì)每個(gè)路口四個(gè)方向上交通燈的紅燈、綠燈相位順序與時(shí)間進(jìn)行調(diào)控。

綜上所述，本發(fā)明提供的公路交通機(jī)動(dòng)車(chē)流量檢測(cè)及事故報(bào)警裝置不僅有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的磁感應(yīng)線圈車(chē)流量檢測(cè)儀功能單一、技術(shù)陳舊、檢測(cè)范圍小等缺點(diǎn)；而且，可以對(duì)因交通突發(fā)狀況產(chǎn)生的事故進(jìn)行報(bào)警，降低了因交通事故對(duì)各方面造成的損失；同時(shí)，還能夠支持全天候(白天、夜晚、晴、多云、陰雨)條件下交通流信息的獲取。所以，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的種種缺點(diǎn)，并通過(guò)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了以前所不具備的功能，因而具有極高的產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。