CN103106802A - 夜间道路路面led灯光引导系统 - Google Patents

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Abstract

本发明中的夜间道路路面LED灯光引导系统,针对现行交通系统中的标志标线在夜间照明状况不佳时,易被行人和司机误判或者忽略,从而酿成交通事故的情况,将高效节能的LED照明技术,太阳能光伏照明技术,MCU(单片机)、FPGA(现场可编程门阵列)等微控制器的嵌入式应用技术和道路交通引导标志及标线结合起来,实现了采用LED灯光引导标志及标线的智能交通系统,通过合理设置夜间LED灯光导向箭头、太阳能LED埋地灯、人行道(斑马线)路面LED灯光引导、停车线激光幕墙等子系统的工作模式,可为行人及通行车辆营造出更为安全的通行环境,同时亦可作为城市夜间景观照明的重要组成部分,让交通引导系统更为美观、人性化,引导行人及司机自觉遵守交通规则,安全出行,安全同家。

Description

夜间道路路面LED灯光引导系统
[0001] 技术领域:夜间路面LED灯光引导(车辆)指示系统、斑马线LED行人引导系统、LED照明系统应用、激光幕墙技术、太阳能LED埋地灯、路面LED灯光导向箭头、LED指示车道分界线
背景技术:
[0002]目前,中国乃至全世界的夜间道路照明都是以路灯为主,路灯在大多数情况下,能够提供足够照明,使司机和行人能够清楚路况以及前后车辆以及行人的状况。道路上面的人行道(以下简称斑马线)属于传统的方式,在行人通行的路段刷上相间的白色斑马线,一般配合红绿灯,约束行人和来往的车辆通行区域。但是这种传统的灯光照明和引导方式存在很多问题,路灯比较分散,灯的高度很高,很多路段夜晚照明情况不良,尤其车辆和行人同时通行的交叉路口,容易出现以下几种重大的安全隐患:
[0003] 第一,在夜晚的情况下,马路宽度较大,路灯的照明不良,靠近道路交叉口交通导向箭头很容易被过往车辆所忽视,车辆容易走错车道,到路口又不能随便变道;
[0004] 第二,夜间的道路上车道分界线不明显,容易被忽视,车辆穿越压到同侧的导向车道线会导致后方车辆无法上前,车流量大的道路容易堵塞交通,尤其是夜间车辆变道,穿过道路中间的双黄线,与对面车辆相撞,容易酿成重大交通事故;
[0005] 第三,马路上经常会出现没有红绿灯指示的斑马线,照明不良的情况下,夜间路面上行驶的车辆不能及时发现前方斑马线,看不清斑马线上的行人,不能及时提前减速,容易造成交通事故,对斑马线上的行人是极大的安全隐患;
[0006] 第四,夜间情况下,在有红绿灯指示的斑马线,驾驶员发现斑马线,但不能准确迅速判断停车线的位置和斑马线的边缘,车辆越过停车线压上斑马线,侵占行人通行空间,同时也会被处以违章处罚;
[0007] 第五,行人夜间在马路边不容易发现斑马线,不清楚斑马线的位置,只好横穿马路,容易造成交通安全事故;
[0008] 第六,行人夜间通过斑马线容易走到斑马线边缘外侧,容易与在斑马线前减速的车辆发生交通事故;
[0009] 第七,处于繁华闹市区的斑马线,夜晚人流量较大,行人不会主动靠右前进,斑马线上容易相向行走,发生冲撞,大大减缓行人通行速度;
[0010] 针对以上种种情况,本发明利用模拟电子技术(LED驱动)、单片机应用系统设计、程序设计、太阳能照明技术、结合人行道(斑马线)路面LED灯光引导系统、激光幕墙技术、夜间LED灯光导向箭头技术、夜间LED灯光车道分界线指示系统(红色、黄色两种灯光)共同组成:夜间道路路面LED灯光引导系统。
[0011] 此方案适合夜间道路照明引导系统,尤其适合车道变换、有斑马线的交叉路口,清楚准确指示车辆提前发现和确认车道导向箭头标志,定位车辆车道方向,发现确认车道分界线,夜间主动识别中间警示双黄线,同样适用于有红绿灯指示的斑马线和没有红绿灯指示的斑马线等情况。既能及时提醒过往车辆前方斑马线位置、边缘和行人通行状态,提前做好减速慢行的准备,也能在夜间道路照明不良的情况下,让行人迅速发现斑马线,并且灯光约束规定斑马线的区域,以及引导行人的主动靠右前进,避免诸多重大交通安全隐患,提高通行速度。
[0012] 此方案在极大地提升城市道路夜间交通安全的情况下,同时给城市的夜间道路增加了一道低碳、节能、环保的优美景观照明。
发明内容
[0013] 一:夜间道路路面LED灯光照明总系统工作模式说明
[0014] 本发明主要是应用于夜间模式下,路面照明引导系统,方便车辆行走,保护行人和车辆的安全;
[0015] 如图1所示,车辆从起始位置出发,双黄线中间每间隔50cm有一个太阳能LED埋地灯(红色灯光)发出红光(灯具方形、长方形、圆形、箭头等形状不一一列举说明),车辆可以快速识别,红色灯光警示车辆不要越过双黄线。同向的车道分界线上,在白线之间的虚线上面埋设置有一个太阳能LED埋地灯(黄色灯光),可以使车辆识别同向车道分界线;
[0016] 车辆到达三车道标线,三车道标线周围的双黄线上还是一样安装有红色的太阳能LED埋地灯,同时前面的夜间LED灯光指示导向箭头系统能够用灯光清楚标示出车道的方向,车辆选择需要去的方向,沿着车道分界线的灯光引导系统向前行驶。
[0017] 在车辆停止线之前还有一次夜间LED灯光指示导向箭头提醒车辆正确的前进方向。
[0018] 如果前方人行道是红灯提示禁止行人通行的时候,车辆通行无阻,直接按照导向箭头指不如进。
[0019] 如果人行道指示绿灯,车辆禁止通行,在停车线之前停下来,行人自由通过斑马线的时候,道路照明系统采取如下措施引导和保护行人和车辆:
[0020] 1,双黄线上红灯和车道分界线上黄灯始终亮起,提示车辆车道分界线,不要越道;
[0021] 2,夜间LED灯光引导箭头始终亮起,提示车辆的前进方向;
[0022] 3,安装于停车线和斑马线(人行道)边缘线中间位置的激光幕墙开启,红色的光幕从地面升起,最终光墙高度在Im处停止,一方面警示车辆提前发现人行道通行情况,不要越过停车线;另外一方面也是提示和限制行人通行的区域;
[0023] 4,斑马线的LED灯光引导系统工作情况:
[0024] 显示红灯禁止行人通过的时候,行人通行线显示红色,红色后方为等待区域,黄色灯光显示;
[0025] 显示绿灯表示行人可以通行,车辆禁止通行的时候,行人通行线变为绿色,斑马线与道路中心线垂直的边缘(车辆通行指示灯)红灯亮起,标示斑马线的边缘;中间的绿色LED靠右行驶指示箭头亮起,流水滚动效果向前,引导行人主动靠右行进;
[0026] 5,当红绿灯显示斑马线的行人通行时间快结束的时候,激光幕墙的光幕缓缓降下至地面消失,斑马线上所有灯光熄灭,斑马线的行人通行线显示红色,行人禁止通行,车辆向前通行无阻;
[0027] 二:夜间道路路面LED灯光照明系统中夜间LED灯光导向箭头说明[0028] 本发明主要是应用于夜间模式下,路面照明引导系统,通过LED灯光勾勒出道路分道导向箭头标志,清晰明确地标示出车道前进方向,让行驶的车辆和驾驶员能够快速准确识别车道方向,避免走错车道;
[0029] 如图2所示,图2中I标示的是左转箭头,图2中2标示的右转转向箭头,图2中3标示的直行导向箭头,各导向箭头在马路上的位置请参考图中13和图1中9。
[0030] 图2中4所表示的是直行导向箭头的放大图,本发明所采用的是图2中5所示,在导向箭头的周围一圈密布LED发光灯(黄色灯光),通过保护装置,安装与路面之中,发光面与路面齐平。右转和左转参考直行方案,周围一圈密布LED灯即可。(也可以使得整个导向箭头上排布LED灯,导向更加明显)其保护装置外壳部分由高强度的合金铸铁而成,透光面采用高强度、耐压、耐磨、透光性好的透明的PC材料组合制作而成,保护LED灯不会被过往车辆压坏。
[0031] LED导向箭头配置有光线感应装置,白天环境亮度较好的情况下,自动关闭;夜晚环境亮度不良的情况下,能自动开启。也可以采用与路灯同步的模式控制开关亮灭情况。
[0032] 本LED灯光导向箭头的供电系统采用市电供电,可以直接连接到路边路灯供电系统上,也可以采用路面太阳能以及其他供电模式独立安装供电,方便本系统的推广,最大限度范围的应用,保护车辆安全。
[0033] 三:太阳能LED埋地灯(红色、黄色以及其他多种色彩)系统
[0034]目前市场上景观照明灯、路灯的安装一般高于路面,有灯杆或灯架等支撑结构。景观效果一般,灯具本身也会占大量空间,影响车辆和行人通行。少数埋在路面上,与路面齐平的景观指示照明灯,采用的是市电供电的方式,耗能大,施工成本高,地下埋入电线也存在漏电等安全隐患,后期维护难度更大。
[0035] 本发明是一种新型的太阳能LED埋地灯,可用于灯光照明、灯光指示和景观灯光,其特点如下:
[0036] 1,本发明的太阳能景观灯体积小,独立安装,自带太阳能供电系统,不需要市电额外供电,安装维护简单;
[0037] 2,灯体埋入地面,发光面向上,与路面齐平,能指示道路和满足照明需求,不会影响过往行人、车辆的安全,景观效果良好;
[0038] 3,本发明太阳能电池独立供电,太阳光白天正常照射3小时,可以保持6天以上照明。本发明的景观灯将太阳能电池片、N1-MH(镍氢)电池、LED灯及其驱动电路进行一体式封装,太阳能电池片为N1-MH电池充电,N1-MH电池为LED及其控制、驱动电路供电,镍氢电池能量密度大,储电能力极强,而且其自放电率低、可循环充电次数500〜800次。另外由于LED照明耗能较低,采用的LED功率较小,一次充电可以使用6个晚上;
[0039] 4,本太阳能LED埋地灯可白天自动熄灭,夜晚自动点亮,无需人工控制:本太阳能LED埋地灯内置控制模块,可通过检测太阳能电池片的输出控制LED灯的亮灭情况,在环境亮度是白天的时候,会自动关闭照明系统;环境亮度较暗,夜晚降临时,自动点亮;
[0040] 5,本太阳能LED埋地灯采用高强度合金钢外壳,照明透光材料采用高强度高透光的PC材料,灯体埋入地面后,抗压、耐冲击、耐腐蚀、耐高温、防水防潮;
[0041] 6,本发明中的太阳能LED埋地灯可提供多色彩模式,多亮度模式供选择,亮度柔和,不会对车辆和行人的眼睛造成光线刺激;[0042] 7,本埋地灯维护装置在灯的上部,维护保养灯具的时候,只需要简单操作即可,不需要将整个灯具从路面挖起来;
[0043] 8,本发明中的太阳能LED埋地灯可广泛应用于景区道路照明,景观灯光色彩氛围,道路指示,普通的交通道路路面照明,道路边沿提示;
[0044] 太阳能LED埋地灯产品说明如下:
[0045] 太阳能电池片为N1-MH电池充电,电池给LED灯及其控制、驱动电路供电,将上述各部分整体封装在金属外壳中,发光面为高强度的透光PC材料,发光面向上,电池片位于发光面正下方,使用时将灯体齐平埋于路面上即可,周围用与路面相近的混凝土浇筑固定即可。
[0046] 在夜间道路路面LED灯光引导系统中,此太阳能LED埋地灯采用红色和黄色两种灯的情况,其中红色的埋地灯埋于道路中间双黄线中间位置上,每隔50cm埋设一个,夜间自动开启,组合显示成红色的灯光带,警示过往车辆不要越过中间双黄线,以免危险。黄色的埋地灯埋于车道分解线上,每隔50cm埋设一个,组合成黄色的灯带,警示过往车辆车道界限。(请参考图6以及说明)
[0047] 四:人行道(斑马线)路面LED灯光引导系统工作模式说明
[0048] 在道路人行道(以下简称:斑马线,如图7所示)放置LED指示灯,LED灯布局分布如图8所示。斑马线纵向边沿(与马路中心线平行)为行人通行指示灯(图8中b)。
[0049] 横向边沿(与马路中心线垂直)为车辆通行指示(图8中a)。
[0050] 路面为行人通行方向指示灯(图8中c)。
[0051] 单个行人方向指示灯如图9所示。行人方向指示灯组合起来分为A、B两组,A组箭头从左向右,B组相反,各占斑马线一半区域。
[0052] 可通过单片机等微控制器编程控制各部分LED灯点亮模式,控制原理如图10所示,指引行人有序安全通过斑马线。
[0053] 斑马线有红绿灯指示行人通行时,
[0054] 当斑马线红绿灯指示绿灯时,车辆禁行,行人通行,斑马线LED指示系统显示如下(两种模式任选其一)
[0055] 模式一:行人通行指示灯熄灭(或者转为绿灯),表示行人可以通过斑马线;
[0056] 车辆通行指示灯(图8中a)亮(红色),表示车辆禁止通过斑马线;
[0057] 所有行人通行指示灯亮起,33%的指示亮度,指示箭头四个一组,100%亮度,向前流水滚动,
[0058] 指示行人主动靠右前进。
[0059] 模式二:如图6所示,行人通行指示灯熄灭,表示行人可以通过斑马线;
[0060] 车辆通行指示灯(图6中e)亮(红色),表示车辆禁止通过斑马线;
[0061] A、B两组行人通行方向指示灯(绿色)每组分别以亮度依次递减的四个箭头为一整体(图6中a/b/c/d)流水滚动向前,引导行人主动靠右前进;
[0062] 当红绿灯指示红灯,行人禁行,车辆通行,斑马线LED指示系统状态如图12所示,
[0063] 行人通行指示灯亮(红色),表示行人禁止在斑马线上通行,在行人等待区域等待;
[0064] 车辆通行指示灯和行人通行方向指示灯熄灭,车辆可以通过斑马线;[0065] 斑马线无红绿灯指示行人通行时:
[0066] 如图13显示:车辆通行指示灯(黄色)(图8中a)不间断闪烁,提醒过往车辆,前方有斑马线,注意提前减速慢行;
[0067] A、B两组行人通行方向指示灯(图13中b)点亮(黄色),标示通过区域和靠右前进方向,也让行人在夜间快速找到人行道;
[0068] 五:停车线激光幕墙系统
[0069] 本发明的光幕系统和交通灯同步变化,交通灯红灯时,行人禁止通行,车辆可以通行,光幕系统关闭;交通灯绿灯时,行人可以通行,车辆禁止通行,光幕系统启动,形成Im高的红色激光光幕,警示通行车辆提前刹车,不要越过停车线,挤占行人的通行空间。
[0070] 光幕系统由两根灯柱组成,两根灯柱分别安装于马路两边人行横道和停车线之间的位置(图1中12),灯柱间的连线与马路中心线垂直,第一根灯柱内部安装光源、光学子系统、控制子系统,作用为发出光幕,并且根据交通灯的状态控制光幕系统的启动与关闭,同时设定光幕的模式;第二根灯柱内部只安装光学子系统,用来反射第一根灯柱发出的光幕。
[0071] 光幕系统的光源为小功率的红色激光灯,整个系统工作时不会形成集中的光点,对行人和环境不会造成任何伤害,而且由于激光光源相较普通光源能量集中、准直性好的优点,即使大雾、沙尘天气依然醒目,可为行人及通行车辆营造更为安全的通行环境。
[0072] 光学子系统由聚光透镜、反射镜等光学元件组成,子系统I安装在第一根灯柱中,用来将激光灯发出的光束变为光幕,子系统2安装在第二根灯柱中,用来将第一根灯柱发出的光幕反射回去,不使光幕逸散。
[0073] 控制子系统包括了光幕系统与红绿灯的接口、光幕系统的启动控制、光幕模式选择三部分,其中接口部分用来接收交通灯的信号,识别交通灯的状态,启动控制部分根据交通灯的状态启动或关闭光幕,同时添加感光模块,夜间自动开启,无需人工控制,轻松实现交通指示系统智能化。光幕模式选择部分可根据需求调节光幕的发光模式,可瞬间形成光幕,也可从底端缓缓升起或者从灯柱中心向底端和顶端双向延伸。
[0074] 每根灯柱整体为一空心圆柱体,夕卜壳为合金钢(图中B部分),正对光源发光面的部分为高强度透光材料(图中A部分),光幕系统的光学子系统和控制子系统都封装在灯柱体部;整个系统安装时只须用膨胀螺丝通过底座(图中C部分)上的固定螺丝孔(图中D部分)固定于路面,接通电源,将控制子系统中的交通灯接口与交通灯的控制板相连即可。
[0075] 本光幕系统还可根据各地实际情况采用太阳能供电、市电/太阳能互补供电或其他供电方式。
附图说明
[0076] 图1.道路示意图
[0077] 图1中1.斑马线(人行道图)
[0078] 图1中2.停车线(车辆停止线)
[0079] 图1中3.左转导向箭头
[0080] 图1中4.直行导向箭头
[0081] 图1中5.右转导向箭头
[0082] 图1中6.导向车道线[0083] 图1中7.双黄线(道路中心双黄线)
[0084] 图1中8.车道分界线
[0085] 图1中9.导向箭头(起始位置)
[0086] 图1中10.三车道标线
[0087] 图1中11.斑马线(人行道)LED夜间引导系统
[0088] 图1中12.激光幕墙系统位置
[0089] 图1中13.夜间LED灯光(黄色)导向箭头系统
[0090] 图1中14.太阳能LED埋地灯(夜间/红色灯光)(安装于双黄线之间)
[0091] 图1中15.太阳能LED埋地灯(夜间/黄色灯光)(安装于车道分界线双黄线)
[0092] 图2.夜间LED灯光(黄色)导向箭头示意图
[0093] 图2中1.车辆左转转向箭头
[0094] 图2中2.车辆右转转向箭头
[0095] 图2中3.车辆直行箭头
[0096] 图2中4.车辆直行箭头局部放大
[0097] 图2中5.车辆直行箭头布置安装LED灯光(黄色)系统后局部放大(图中小圆圈标示LED灯)
[0098] 图2中5.车辆直行箭头布置安装LED灯光(黄色)系统全部部放大示意图
[0099] 图3.太阳能LED埋地灯功能结构框图
[0100] 图4.太阳能LED埋地灯产品结构说明
[0101] 图4中a.金属外壳
[0102]图 4 中 b.LED 灯
[0103] 图4中c.LED光圈
[0104] 图4中d.太阳能电池片
[0105] 图5.太阳能LED埋地灯安装说明
[0106] a.高强度透光材料
[0107] b.太阳能电池片
[0108] c.LED 光圈
[0109] d.LED驱动、控制PCB板
[0110] e.镍氢电池
[0111] f.金属外壳
[0112] 图6.太阳能LED埋地灯安装位置示意说明
[0113] a.双黄线(实线)
[0114] b.双黄线中间空白间隔
[0115] c.双黄线上太阳能LED埋地灯(红色)安装位置示意(每隔50cm安装一个)
[0116] d.车道分界线上太阳能LED埋地灯(黄色)安装位置示意(每隔50cm安装一个)
[0117] 图7.人行道(斑马线)示意图
[0118] a.道路
[0119] b.斑马线不刷白线区域
[0120] c.斑马线刷白线区域[0121] d.斑马线行人等待区域
[0122] 图8.斑马线导引灯LED分布
[0123] a.车辆通行指示灯
[0124] b.行人通行指示灯
[0125] c.行人通行方向指示灯
[0126] 图9.斑马线LED导引灯排列局部放大示意图(部分方式)
[0127] 图10.斑马线LED导引灯功能框图
[0128] 图11.斑马线有红绿灯,指示绿灯,行人可以通过,箭头指示向前流水效果:
[0129] a/b/c/d:行人通行方向指示灯(绿灯)组合亮起,向前移动
[0130] e:车辆通行指示灯(红灯)亮起
[0131] 图12.斑马线有红绿灯指示行人通行时,红绿灯指示红灯:行人通行指示灯亮(红色),其余灯熄灭
[0132] 图13.斑马线无红绿灯指示行人通行时状态
[0133] a.车辆通行指示灯(黄色)闪烁效果
[0134] b.行人通行方向指示灯(黄色)
[0135] 图14.停车线激光幕墙系统激光灯柱结构示意图
[0136] A为高强度透光材料
[0137] B为灯柱的合金钢外壳
[0138] C为固定灯柱的底座
[0139] D为灯柱底座的固定螺丝孔
[0140] 灯柱整体为一空心圆柱体,光源、光学子系统、控制子系统都安装在灯柱内部具体实施方式
[0141] 本发明主要由供电系统、LED灯阵列驱动和控制系统和道路防护安装系统组成来实现斑马线LED灯光引导系统、激光幕墙系统、太阳能(可以转换成市电交流电供电的模式)LED埋地灯(包括红色、黄色等等)、夜间LED灯光导向箭头显示系统组成而成。
[0142] 其中太阳能(可以转换成市电交流电供电的模式)LED埋地灯(包括红色、黄色等等)、夜间LED灯光导向箭头显示系统,在夜间模式下,始终处于开启状态,当环境亮度显示为白天的情况下,感光装置(或者是时间设定装置)自动调节,自动关闭。
[0143] 斑马线LED灯光引导系统、激光幕墙系统与交通信号灯系统同步信号,限制和提醒过往车辆,引导行人前行。更好地保障道路交通的安全。
[0144] 本系统中供电系统主要采用市电交流电供电模式,也可以采用结合太阳能电池组灯其它模式供电;
[0145] LED灯阵列驱动和控制系统,通过AC/DC电源转换模块给控制模块、驱动模块、LED灯阵供电,控制模块采用单片机编程控制LED变化模式的方案,其实现效果已经在发明内容里面详细阐述。
[0146] 本发明中都是采用高强度抗压、耐腐蚀、耐高温、防水的合金钢材料和高分子材料相结合,保护装置和透光材料,使得灯光指示系统能在斑马线、道路上长时间使用,同时模块化组装施工,便于快速组装和更换发光和透光材料。

Claims (5)

1.本发明中的夜间LED灯光导向箭头、太阳能LED埋地灯、人行道(斑马线)路面LED灯光引导、停车线激光幕墙等子系统可根据实际情况选择其中部分(包括全部)组合使用,亦可添加后续作为功能补充的子系统。
2.本发明可根据实际情况调整夜间LED灯光导向箭头、太阳能LED埋地灯、人行道(斑马线)路面LED灯光引导、停车线激光幕墙等子系统的控制模式,包括采用功能更为完善的微控制器、提出更为易于安装维护的整体方案和调整灯光的变化模式。
3.本发明可根据实际情况调整夜间LED灯光导向箭头、太阳能LED埋地灯、人行道(斑马线)路面LED灯光引导、停车线激光幕墙等子系统中LED灯、激光灯的数量、分布、外观及规格。
4.本发明可根据实际情况选择市电、太阳能、市电/太阳能互补以及其他成熟的绿色新能源作为供电方式。
5.本发明可根据实际情况采用OLED (有机发光二极管)等其他更为高效节能且发展成熟的替换光源。
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