CN1529293A - 高速公路区间信号预警*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速公路区间信号预警***，该***将一条高速公路划分为若干个首尾相接的封闭路段，并在路段中各等距离位置处设置有包含有车辆探测器、微处理器、电源和闪光告警器的车辆检测器，各车辆检测器通过***总线相连，且***总线与指挥中心计算机连接。本发明可大幅度预防和减少汽车追尾连环相撞事故的发生，使行车速度及安全性大大提高，同时它无需在车辆上增加任何设备和配件，***配置的成本也不高。因此它特别适应我国国情及高速公路智能运输管理***的实际，具有十分广阔的推广应用前景。

Description

高速公路区间信号预警***

技术领域

本发明属于智能运输***(ITS：INFORMATION TRANSPORT SYSTEM)领域，特别涉及一种高速公路区间信号预警***。

背景技术

80年代后期，发达国家为了共同解决所面临的道路交通日益拥挤，路网通行能力适应不了交通量急剧增长需求的问题，开始大规模地进行智能化交通运输管理***的试验研究。日本的ITS研究起步较早，已有实用产品投入市场，譬如，已有20万辆小汽车(1995年为止)装备了路导器(交通信息服务装置)。美国的ITS研究起步较晚，1991年才开始投资进行开发研究，但发展迅速。目前世界上已经形成美国、欧洲、日本三大研究基地，分别在各自的ITS America、ERTICO(European Road Transport Telematic Implementation CoordinationOrganization)和VERTIS(Vehicle，Road and Traffic Intelligence Society)的协调指挥下，进行着各具特色的研究。

由于ITS正处于开发试验阶段，其功能和规模不断发展扩大，对其构成的描述也不尽相同。以美国为例，ITS开发项目可分为七类，与本发明有关的***简述如下：

1.先进的驾驶信息***ADIS(Advanced Driver Information System)

该***向用户提供有关出行信息，改善交通需求管理。将该***与ATMS***结合起来，驾驶员就可以通过车载计算机和无线通讯获得各种交通信息(道路条件、交通状况、服务设施位置以及导游信息等)。驾驶员可利用车载定位导航***(GPS)在车载计算机上给出出发点和目的地，车载计算机与控制中心进行双向通讯，可根据实时交通信息自动选择出最佳行驶路线，避开交通拥挤和堵塞。这个***提高了人们的出行能力和安全系数，合理选择出行方式和路线，从而使路网上的交通流获得平衡分配，减少交通拥挤和阻塞，还可促进高占有率车辆的使用，从而提高运输效率。

2.先进的车辆控制***AVCS(Advanced Vehicle Control System)

AVCS的目的是开发帮助驾驶员实行自动车辆控制的各种技术，从而使汽车行驶安全、高效。AVCS领域包括对驾驶员的警告和帮助，避免与障碍物相撞等自动驾驶技术。实际上，AVCS具有最长期的潜在效益，同时也对汽车工程、电子工程等部门提出了最大的挑战。

3.先进的乡村交通***ARTS(Advanced Rural Transport System)

该***包括为驾驶员和事故受害者提供援助的无线紧急呼救***，不利道路和交通环境的实时警告***，以及有关驾驶员服务设施和旅游路线、景点等信息***。

4.自动高速公路***AHS(Automated Highway System)

该***包括车辆自动导航和控制，交通管理自动化，以及事故处理自动化。

总之，以上所有***旨在尽量收集公路车流信息，并集中反馈于交通监控指挥中心，便于对车辆调度、分流、实施监控等等。但没有一个***专门做到当高速公路主干道上有小事件发生(如某车车速太慢——低于最低限速或因故障临时停车)，通过自动***即时对后方来车给予提前警告，使其减速并观察清楚后再采取措施。有些虽然也可以达到类似目的，但要通过全球广位定位卫星(GPS)及车载计算机、路导器等来实现，推广起来难度较大。

中国专利申请02113003.5公开了一种防止高速公路追尾撞车的预警***。其技术方案为包括中央处理装置CP和由微波探测器、路终端和告警指示灯组成的检测线DL；检测线DL等间距地安装在高速公路全程双向车道的内侧并通过数据传输线路L1与中央处理装置CP连接，每个检测线分别与其前后检测线连接，检测线DL中的路终端分别与微波探测器和告警指示灯连接。预警方法中包括将检测线编号、车辆编号、通过时间、路边距、即时车速和正常车速的信息码组传送给相关检测线。最后由中央处理装置汇集、处理全线所有检测线发出的信息，显示全线所有车辆的实时位置和行车安全状况。

上述的预警***没有封闭区间的概念，它是通过检测线检测到车辆的“实际位置”即***根据车辆所处的位置，如车间距，车速度，前、后车的相对速度和位置、所处的车道等信息自身去判断，综合判断是否报警或告警。但是在实际应用中车辆的实时位置是很难随时检测到的。

另外，上述的预警***所传送的信息量很大，包括检测线编号、车辆编号、通过时间、路边距、即时车速、正常车速等系列编码。尤其是车辆编号的问题，假如是由人工输入的方式，实施全程跟踪并标识是很难实现的。如果采用视频标识，要求在每100米安装一个摄像头或车牌识别器，***传送的信息量太大，且***成本过高，如果不采用在车辆上附加电子标识，而要由车辆检测器对单车进行识别与判断几乎是不可能的。。

发明内容

本发明的目的在于通过对高速公路自动进行信号管理，对常发性、多发性的交通事件、特别是事故苗头，能够及时对前、后方一定距离内行驶车辆提前发出警告信号，提醒前、后方车辆注意减速，避免追尾、连续多车追尾等恶性大事件的发生。

本发明的实现基于“封闭区间”和“监测网络”两个理论基础。

封闭区间的理论基础是：在一定时间内，进入封闭区间的车辆数必定等于离开该区间的车辆数。

监测网络的理论基础是：通过等距离分布的检测点采集车辆运行信息，并经过微处理器按照预定程序处理的信息以通讯协议的方式互相连接，形成能够达到我们设计功能的网络***，该网络***与交通指挥中心的计算机相连接。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实施的：

一种高速公路区间信号预警***，包括车辆检测器6、***总线5，其特征在于：

所述的预警***将一条高速公路划分为若干个首尾相接的封闭路段，在所述封闭路段中各等距离位置处设置有所述的车辆检测器6，所述的各车辆检测器6通过***总线5相连，所述的***总线5与指挥中心计算机7连接；

所述的车辆检测器6包括车辆探测器3、微处理器1、电源2和闪光告警器4；所述的微处理器1通过所述电源2一方面与所述闪光告警器4相连，另一方面与所述***总线5连接；

车辆探测器3将探测信号经微处理器1分析处理，判断车辆处于非正常状态行驶的信息后，输入所述当前车辆检测器6的闪光告警器4；同时将信号通过***总线5传输给其他相关的车辆检测器6和指挥中心计算机7。

在具体的实施中，所述的车辆检测器6的车辆探测器3可以选自以下探测器中的至少一种：磁场探测器、激光探测器、红外热释电探测器、红外探测器、超声或声波探测器、电子身份识别探测器。

在具体的实施中，所述的车辆检测器6的车辆探测器3以由微型雷达和声波信号组成的双重鉴别探测器为佳。

在实际的应用中，所述的每一个路段的长度可以为10～50公里；所述各车辆检测器6的间隔长度可以为50～300米。

在实际的应用中，所述的每一个路段的长度以20～50公里为佳；所述各车辆检测器6的间隔长度以100米为佳。

在实际的应用中，所述的车辆检测器6最好设置在双向高速公路的中心隔离带上，每一个路段的第一个车辆检测器6要处于常开的状态。

在实际的应用中，所述的***总线5以CANBUS通讯协议的方式传递信号。

在实际的应用中，所述的闪光告警器4可以由超高亮红色发光二极管组成。

在实际的应用中，所述的车辆检测器6的车辆探测器3是由微型雷达和声波信号组成的双重鉴别探测器；所述的每一个路段的长度为20～50公里；所述各车辆检测器6的间隔距离为100米；所述的车辆检测器6设置在双向高速公路的中心隔离带上，上下行路段的监测***分开并自成体系，互不连接，每一个路段的第一个车辆检测器6处于常开的状态；所述的***总线5以CANBUS通讯协议的方式传递信号；所述的闪光告警器4由超高亮红色发光二极管组成。

在实际的应用中，所述的指挥中心计算机7用于全程道路监控，所述指挥中心计算机7接收由各个车辆检测器6发出的报警信号，发出声光告警信号并保存告警记录。

由上述的说明可以得知，本技术方案把高速公路分为封闭的路段，并在所述封闭路段中各等距离位置处设置有所述的车辆检测器，以车辆计数为基础，在封闭的区间内，进入的车辆一定等于出去的车辆，所以，车辆检测器以计数为基本功能，结合上、下游的情况，由微处理器进行判断并决定是否报警。同时只传送车辆通过的信息(包括计数和启动信号)，并把信号报送指挥中心。此外，本发明的探测器采用微波探测和声波探测双结合的探测方式，可以避免非车辆信号(如当清洁或维修工人出现时)对***的干扰。

本发明通过对运行中车辆的动态及时管理，甚至在雨、雾、雪天气时，一般也可以不关闭高速公路。特别是在夜间及黄昏、凌晨视线不好时，本发明更能发挥本***作用，使行车速度及安全性大大提高。使用本发明，可大幅度预防和减少汽车追尾连环相撞事故的发生。

本发明是一种可以规范应用于高速公路的一种智能运输管理***，同时它无需在车辆上增加任何设备和配件，***配置的成本也不高。因此它特别适应我国国情及高速公路智能运输管理***的实际，具有十分广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明车辆检测器的电路方框示意图；

图2为本发明的高速公路区间信号预警***示意图

图3为本发明车辆检测器的外形示意图；

其中图3中，11表示顶盖，8表示雷达探测窗声波探测窗，9表示超高亮发光二极管点阵，10表示固定底座。

下面结合具体的实施方式详细描述本发明***的结构特征和工作状态。

具体实施方式

本实施方式将运行中的高速公路划分为若干个首尾相接的封闭路段，所述封闭路段是指路段中间没有岔路口和服务区等车辆分流或滞留的地段。依据上述要求，每个路段的距离可以为20～50公里不等。上述的每个路段中各车辆检测器的间隔为100米。所述的各车辆检测器6通过***总线5相连，所述的***总线5与指挥中心计算机7连接。

所述的车辆检测器6包括车辆探测器3、微处理器1、电源2和闪光告警器4；所述的微处理器1通过所述电源2一方面与所述闪光告警器4相连，另一方面，与所述***总线5连接。

该信号预警***各单元内的第一个车辆检测器6处于连续工作状态，一旦有车辆进入，就会立即向下一级车辆检测器6发出启动信号，各车辆检测器内的微处理器1平时处于待机状态，一旦接收到上一级车辆检测器经网络总线5发送的信号，微处理器1发出指令给电源2，使微波雷达和声波的双重探测器3开始工作，向路面发射探测微波场。

被检测车辆的通过，分为以下几种情况：

a.当车辆以正常速度(如50-110公里/小时)通过时，车辆检测器6的车辆探测器3探测到车辆正常通过的信号、并经过声波信号确认后，将变换后的数字信号传达给微处理器1。经过微处理器1的分析判断，如果在***设定的限定时间内，则认为车辆车速正常，属于正常通过。于是继续向下一区间的车辆检测器6发出启动信号，使下一级车辆检测器6启动工作，依次进行下去。

b.当车辆滞留在区间内或车速过慢，在限定时间内(如果该区段的高速公路最低限速是50公里/小时，则通过一个100米的区间，其时间应不大于7.2秒)未能到达该检测点，也就是车辆检测器6未检测到车辆通过的信号，这时***则认为该车辆已滞留在该区间内或速度太慢，于是发出指令信号(含有该车辆检测器6的地址编码)给该区间的下游(车行进方向的后方)的车辆检测器6，使下游8-10个区间的车辆检测器6上的超高亮红光二极管点阵3低频闪烁发光，对下游的后续车辆发出预警信号，提醒后车减速行驶。

b---1.如果在报警期间该车通过该区间，则上述过程依次往下进行，例如：有个拖拉机或故障车在高速公路上低速行驶，其后方将持续有800-1000米的闪光报警区持续跟随该车辆运行，直至其离开高速公路。

b---2.如果该车辆因各种原因滞留在该区间，其路段的下游方向将持续报警，时间超过2-5分钟后，则车辆检测器6将发出事件报告，通过***网络向交通指挥中心报告有事件发生，要求巡逻人员采取措施。

C.如果区间车辆检测器6检测到的车辆通过时间小于限定时间(如果该段高速公路的最高限速为120公里/小时，则其通过该100米区间的时间应不小于3秒)***则判为该车辆超速行驶，并立即通过***向上游(车行进方向的前方)车辆检测器6发出超速警告信号。这时上游的3-5个区间的车辆检测器将立即发出快速闪光的红光报警信号，对所有通过该区间的车辆发出告警信号，提醒超速车减速并且提醒其它车警觉。如果连续5-10个区间持续这种状态，即有可能是恶意违章超速，当超过5-10个区间仍不减速时，***会自动通知交通指挥中心，要求巡逻人员采取措施。

D.当超车情况恰好发生在检测点时，车辆检测器6的微波雷达和声波的车辆探测器3可能将横向位置重叠的车辆误判为一个车辆通过信号，并立即向其来车方向的8-10个车辆检测器发出信号，令其发出报警信号，同时其下一个或几个区间车辆检测器内的微处理器将联动工作，判断是超车还是有车辆滞留。这段时间内，其下一个或几个区间的车辆探测器3如果检测到进入区间的车辆数少于出区间的车辆数，则该检测点的微处理器1根据不符合逻辑的计数(区间进入车辆数多于离开车辆数)将自动对已发生的正在报警的10-16个区间发出信号，令其停止报警。

本***通过对路段内车辆的自动检测，对路段内车辆的超速、低速、以及临时停车、可能发生的追尾等等进行及时、同步的监测，同时自动对上、下游的运行车辆发出提醒与预警信号，从而避免追尾、连续多车追尾等恶性大事件的发生。

Claims (10)

1.一种高速公路区间信号预警***，包括车辆检测器(6)、***总线(5)，其特征在于：

所述的预警***将一条高速公路划分为若干个首尾相接的封闭路段，在所述封闭路段中各等距离位置处设置有所述的车辆检测器(6)，所述的各车辆检测器(6)通过***总线(5)相连，所述的***总线(5)与指挥中心计算机(7)连接；

所述的车辆检测器(6)包括车辆探测器(3)、微处理器(1)、电源(2)和闪光告警器(4)；所述的微处理器(1)通过所述电源(2)一方面与所述闪光告警器(4)相连，另一方面与所述***总线(5)连接；

车辆探测器(3)将探测信号经微处理器(1)分析处理，判断车辆处于非正常状态行驶的信息后，输入所述当前车辆检测器(6)的闪光告警器(4)；同时将信号通过***总线(5)传输给其他车辆检测器(6)和指挥中心计算机(7)。

2.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：

所述的车辆检测器(6)的车辆探测器(3)选自以下探测器中的至少一种：磁场探测器、激光探测器、红外热释电探测器、红外探测器、超声或声波探测器、电子身份识别探测器。

3.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：

所述的车辆检测器(6)的车辆探测器(3)是由微型雷达和声波信号组成的双重鉴别探测器。

4.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：

所述的每一个路段的长度为10～50公里；所述各车辆检测器(6)的间隔长度为50～300米。

5.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：所述的每一个路段的长度为20～50公里；所述各车辆检测器(6)的间隔长度为100米。

6.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：所述的车辆检测器(6)设置在双向高速公路的中心隔离带上，每一个路段的第一个车辆检测器(6)处于常开的状态。

7.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：所述的***总线(5)以CANBUS通讯协议的方式传递信号。

8.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：所述的闪光告警器(4)由超高亮红色发光二极管组成。

9.如权利要求1所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：所述的车辆检测器(6)的车辆探测器(3)是由微型雷达和声波信号组成的双重鉴别探测器；所述的每一个路段的长度为20～50公里；所述各车辆检测器(6)的间隔长度为100米；所述的车辆检测器(6)设置在双向高速公路的中心隔离带上，每一个路段的第一个车辆检测器(6)处于常开的状态；所述的***总线(5)以CANBUS通讯协议的方式传递信号；所述的闪光告警器(4)由超高亮红色发光二极管组成。

10.如权利要求1～9之一所述的高速公路区间信号预警***，其特征在于：所述的指挥中心计算机(7)用于全程道路监控，所述指挥中心计算机(7)接收由各个车辆检测器(6)发出的报警信号，发出声光告警信号并保存告警记录。

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