CN104021692B - 基于道路监测的公路交通引导方法及公路交通引导系统 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种由车辆定位系统、车载信号机、路面信号机、智能道路交通标志牌、中心监控器、通信传输系统组成的基于道路监测的公路交通引导系统所实现的公路交通引导方法，在常规天气及雾霾天气状态下，能够实现在公路路面车行道上对运行车辆进行交通引导及车辆接近间距标识预告，在高速路路面出现突发性地面积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，对行驶车辆及时发出远方显示预警，避免引发更大的事故，达到辅助安全行车及提高高速公路利用率的目的，且具有实施方便、实用性强的特点。

Description

基于道路监测的公路交通引导方法及公路交通引导系统

技术领域

本发明为基于道路监测的公路交通引导方法及道路交通引导系统，属于公路交通监控领域。

背景技术

在现有的公路交通控制信号系统中，以及在在现有的辅助公路交通控制系统中，如路口交通红绿灯及闯红灯摄像系统、摄像头监视系统、电子牌信息通告、路灯、广播电台通告，都是用于平面交叉或局部范围内交通的控制，并且设置在特定的地点位置，都不能实现对线状路面车行道的当前状态进行远距离、连续、动态地予以显示，当大气能见度条件恶劣时，如出现雾霾天气时，依靠车辆照明灯、路灯、现有公路信号系统及反光标识都不能及时向车辆驾驶员清楚地显示车行道走向及道路状态，当高速路路面出现突发性异常时，如地面积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，因受驾驶员视距限制不能及时了解前方道路情况，容易引起更大的交通事故。

发明内容

为方便叙述，对本说明中的个别名称、参数符号及相关关系作如下介绍：

安全刹车间距：在常规条件及状态下行驶车辆开始刹车位置至停车位置之间的距离，处于车辆行车方向的相反方向，即车辆行车相反方向；根据行车限速、路面状况、行驶车型予以综合考虑后选择设定，如附图5中的Lr；在小于这个间距的车距情况下行车及刹车是都是不安全的，因此作为禁止行驶区、或禁行区间，信号灯灯显为红灯区；

安全保障间距：大于安全刹车距离，小于安全行车间距的一段距离，处于安全刹车间距之后的一段区间，或处于车辆行车方向的相反方向，即车辆行车相反方向、禁行区间之后的一段区间；根据最小行车密度安排予以设置；如附图5中的Ly；在这个区间中的车辆行车或刹车是安全的，但因其紧随安全刹车起始点，需要避免车距小于安全刹车间距的情况出现，因此作为车辆缓行区、或缓行区间，信号灯灯显为黄灯区；

安全行车间距：大于安全保障间距(离)的路段，处于安全行车间距之后，或处于车辆行车方向的相反方向，即车辆行车相反方向、缓行区间之后的一段区间；根据最小行车密度安排予以设置；如附图5中的Lg；在这个区间内车辆可以按正常方式行使，因此作为正常行驶区、安全行车间距，信号灯灯显为绿灯区；

行车引导区：大于安全刹车间距的区间，根据行车限速、路面、车型予以综合考虑后选择设定，也可以选择在常规雾霾天气状态下普通驾驶员对最远地面信号机的判定距离，如附图5中的L；在省电工作模式下该区间中车载信号机及路面信号机按照所设定的灯显模式开启信号灯显示工作状态；

灯显模式：即对信号灯所设定的颜色及点亮方式：如颜色有红、黄、绿，点亮方式有长亮、快闪、慢闪；在不考虑节电工作模式时，选择灯显模式即为设定色彩及点亮方式后开启灯光显示；

开启灯显：即信号灯按照设定的灯显模式进行灯光显示，即信号灯按照设定的颜色及点亮方式开启灯光显示工作；

车辆位置信息码：标示出该对应车辆的当前行驶方向、速度、所在道路里程及所在车行道；车行道：道路上划分的行车道，对各个车行道可以分别编号为车行道1或车行道2或车行道3或车行道4或车行道n，以表示对于的车行道；也可以定义为超车道、行车道、慢车道、应急车道、停车道；

车载信号机状态码：含有该车载信号机的地址码、用于数据传输转发站进行定位的定位码、表示本车载定位信号机的工作状态的编码，含当前供电状态码、行车方向及速度信息码、当前灯显状态码内容；

地面信号机工作状态码：含有该地面信号机地址码、设置位置码、供电状态码及对应的当前灯显模式码；

通信传输系统：由相关无线通信模块、有线通信模块、基站、转发站及传输线缆所构成的通信传输系统，可以是有线传输网、无线传输网、无线局域网、光纤传输网、WIFI传输系统、Zigbee传输系统，或者为其混合构成的通信传输系统；

鉴于以上背景技术中所述的原因及问题，本发明的目的在于提供一种基于道路监测的公路交通引导方法及公路交通引导系统，使得在常规天气及雾霾天气状态下，能够实现对公路路面车行道进行实时监测，并根据监测结果上对运行车辆进行交通引导及车辆接近间距标识预告预警，达到辅助安全行车及提高高速公路利用率的目的，且具有实施方便、实用性强的特点。

为达到上述目的，本发明介绍一种基于道路监测的公路交通引导方法，包含有由车辆定位系统、车载信号机、路面信号机、数据传输转发站、中心监控器、通信传输系统组成的公路交通引导系统，其特征在于所述的公路交通引导系统设备选择采用以下工作方法：

(1)采用车辆定位系统对各个行驶车辆进行定位，得出各个车辆所处的道路位置，包括所在的道路里程及所在车行道；车辆定位系统将各个车辆位置码通过通信传输系统及数据传输转发站发送给各个路面信号机；

(2)在各个路面信号机中设置温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值；

(3)各个路面信号机实时采集温度参数值、液体参数值、位移参数值，并根据温度参数值、液体参数值、位移参数值与温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值比较结果得到参数比较值，设定对应路面信号机及车载信号机灯显模式；当某个路面信号机的检测温度参数值或液体参数值或位移参数值超出温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值及该路面信号机与相邻路面信号机的通信传输中断时，对该路面信号机设定为路面告警信号机；各个路面信号机将本机地址码、当前温度参数值、液体参数值、位移参数值、参数比较值及灯显模式进行编码得到对应的路面信号机工作状态码，并将路面信号机工作状态码通过通信传输系统发送到相邻的路面信号机及数据传输转发站；各个路面信号机将收到的其他路面信号机的工作状态码进行处理，选择设定本机灯显模式；

(4)车载信号机及路面信号机的灯显模式有红、黄、绿三色、关闭、长亮或闪亮工作方式；路面告警信号机及处于行车相反方向上、与路面告警信号机处于安全刹车间距中，标示同一车行道的路面信号机及车载信号机选择的灯显模式为红色，即标示该车行道的这段距离为禁行区间；处于行车相反方向上、路面告警信号机安全保障间距中，标示同一车行道的路面信号机及车载信号机选择的灯显模式为黄色，即标示该车行道的这段距离为缓行区间；处于行车相反方向上、路面告警信号机安全行车间距中，标示同一车行道的路面信号机及车载信号机选择的灯显模式为绿色，即标示该车行道的这段距离为安全行车区间；

(5)各个路面信号机将路面信号机的工作状态码通过数据传输转发站及通信传输系统发送给中心监控器存储及显示；当中心监控器未能收到某个路面信号机的工作状态码时，中心监控器予以告警；

(6)数据传输转发站通过通信传输系统将各个路面信号机的工作状态码发送给车载信号机，车载信号机根据收到的路面信号机工作状态码选择相应的灯显模式及音声播报；

(7)根据各个车辆位置码，各个车载信号机及处于各个车载信号机或各个车辆前方行车引导区内的路面信号机按照所设定的灯显模式开启信号灯显示；各个车载信号机的语音播报及灯显与本机前方行车引导区内的路面信号机的信号灯显示同步；

(8)中心监控器将各个参数设置及控制指令、灯显模式设定指令、灯显开启指令通过通信传输系统及数据传输转发站发送给各个路面信号机、车载信号机；路面信号机、车载信号机按照收到的各个参数设定及控制指令、选择灯显模式设定指令、灯显开启指令进行相应的操作。

为实现上述基于道路监测的公路交通引导方法，本发明介绍一种基于道路监测的公路交通监控引导系统，含通信传输系统、车辆定位系统，其特征在于有多个车载信号机、多个数据传输转发站、多个路面信号机、一个中心监控器；在每个车载信号机中有一个无线通信模块、一个显示及音声告警器、一个微处理系统，其中的无线通信模块、显示及音声告警器的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；在每个数据传输转发站中有一个无线通信模块、一个有线通信模块、一个微处理系统，其中的无线通信模块、有线通信模块的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；在每个路面信号机中有一个无线通信模块、一个有线通信模块、一个温度传感器、一个液体传感器、一个位移传感器、一个彩色信号灯、一个微处理系统，其中的无线通信模块、有线通信模块、温度传感器、液体传感器、位移传感器、彩色信号灯的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；各个路面信号机沿车行道设置，各个数据传输转发站沿公路线设置；各个车载信号机、数据传输转发站、路面信号机、车辆定位系统、中心监控器之间通过由无线通信模块或有线通信模块及传输线路构成的通信传输系统相互连接。

本发明的工作原理为：各个车载信号机分别设置在各个车辆上，在路面各个车行道中心线或车行道分界线或车行道边缘线上，按一定间距连续设置各个路面信号机用于标示各个车行道，数据传输转发站按一定间隔沿公路线设置，其无线通信范围相互链接覆盖整个公路路面所有车行道；通过车辆定位系统的监测，随时获得道路上各个行驶车辆的位置信息，包括有行驶里程、速度及所处的车行道，通过通信传输系统将获得的车辆位置信息传输给各个车载信号机及路面信号机，车载信号机及路面信号机根据车辆位置信息设定灯显启闭工作状态；在所设置的路面信号机中设置有各类传感器，用于监测积水积液的液体传感器、监测路面结冰或事故火灾状态的温度传感器、监测路面塌陷形变的位移传感器，当某个路面信号机采集的传感器监测数据超出了所设置的限定值，则该路面信号机设置成为路面告警信号机，路面告警信号机将其状态数据通过通信传输系统将告警信息及灯显模式设定信息传输给其他的路面信号机，路面告警信号机及以路面告警信号机为参考点，在道路行进方向相反的、同一车行道上划分出禁行区间、缓行区间及安全行车区间，以路面告警信号机为起始点或终点的区间为禁行区间，禁行区间以远的相邻区间为缓行区间，超出缓行区间的为安全行车区间；路面告警信号机及处于禁行区间且在同一车行道的路面信号机灯显模式为红色，处于缓行区间且在同一车行道的路面信号机灯显模式为黄色，处于安全行车区间且在同一车行道的路面信号机灯显模式为绿色；各个车辆行驶前方行车引导区间内的各个路面信号灯按照设定的灯显模式开启信号灯显示，各个车载信号机也做出与路面信号机相应的显示并产生音声提示；这样，当道路车行道某处出现积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，由其相邻的路面信号机通过相应的传感器采集到异常数据，将该异常数据与设定的限定值进行比较确认后，将该路面信号机设定为路面告警信号机工作状态，并将该预警工作状态通过通信传输系统发送到其他的路面信号机，则以该路面告警信号机为参考点将同一车行道划分出禁行区间、缓行区间及安全行车区间，并由相关的路面信号机予以显示预报及预警，则接近该路面告警信号机的车辆根据路面信号机及车载信号机的显示、告警状态，及时调整行车车行道路线及速度，即可避免发生事故；由于采用的是路面信号机显示方式，因此在天气能见度差的情况下也能及时发现及辨认，确保安全行车。

附图说明

图1是本发明一实施例的公路交通引导系统构成图；

图2是本发明一实施例的公路交通引导系统中的路面信号机的构成电原理图；

图3是本发明一实施例的公路交通引导系统中的数据传输转发站的构成电原理图；

图4是本发明一实施例的公路交通引导系统中的车载信号机的构成电原理图；

图5是本发明中对个别名称术语的图示解释；

在图1、图2、图3及图4中，对于具有同一功能的部件在各附图中采用相同的编号来表示，以避免编号过多而带来混乱。

具体实施方式

下面以附图为例说明本发明的实施例：

本实施例以采用无线定位系统的公路交通引导系统为实施对象予以说明；

图1是本发明一实施例的公路交通引导系统构成图，其中：

A1-An为路面信号机，路面信号机沿各个车行道中心线排列设置，或沿各个车行道两边排列、即沿各个车行道分界线和各个车行道边缘线排列设置路面信号机；B1-Bn为数据传输转发站，数据传输转发站按一定间隔沿公路线设置，其无线通信范围相互链接覆盖整个公路路面所有车行道；C1-Cn为车载信号机，设置在进入公路路面的车辆上；D为中心监控器，设置在道路管理中心控制室内，采用计算机服务器及相应的通信传输系统、软件构成；各个车载信号机、路面信号机、数据传输转发站及中心监控器之间采用相应的通信传输系统相连接，并由相应的供电系统为各个设备提供电力供应；

图2是本发明一实施例的公路交通引导系统中的路面信号机的构成电原理图；其中:

A1-An为路面信号机，其中的G1为无线传输模块，可采用WIFI传输模块，G2为微处理器，可采用单片机系统构成，在该单片机系统中，还包含有温度传感器、液体传感器、位移传感器，温度传感器、液体传感器、位移传感器的数据输出端与单片机系统的数据采集端分别相连接；G3为有线传输模块，可采用RS485传输模块及光传输模块构成，G4为信号灯模块，采用LED显示灯及相应的驱动电路；其中的无线通信模块、有线通信模块、彩色信号灯、的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；在路面各个车行道中心线或车行道分界线及车行道边缘线上，按一定间距连续设置各个路面信号机，用于标示各个车行道；

图3是本发明一实施例的公路交通引导系统中的数据传输转发站的构成电原理图；其中：B1-Bn为数据传输转发站，其中：F1为无线传输模块，可采用WIFI传输模块，F2为微处理器，可采用单片机系统构成，F3为有线传输模块，可采用RS485传输模块及光传输模块构成；其中的无线通信模块、有线通信模块的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；数据传输转发站按一定间隔沿公路线设置，其无线通信范围相互链接覆盖整个公路路面所有车行道；

图4是本发明一实施例的公路交通引导系统中的车载信号机的构成电原理图；其中：

C1-Cn为车载信号机，其中：E1为无线传输模块，可采用WIFI传输模块，E2为微处理器，可采用单片机系统构成，E3为显示及音声告警器；由LED显示模块及音声报播模块构成,E4为位移及速度传感器及定位模块；各个车载信号机分别设置在各个车辆上；

各个车载信号机、数据传输转发站、路面信号机、中心监控器之间通过由无线通信模块或有线通信模块及传输线路构成的通信传输系统相互连接；

按照上述说明及附图所标示的连接关系将各个部件、模块予以连接，并对各个微处理器按照所述的工作方法编制工作软件即可实现及完成本发明的实施例。

本发明所述的公路交通监控引导系统，还可以是其特征在于车辆定位系统的相关模块及部件，分别设置在所述的车载信号机、数据传输转发站及路面信号机中；即在采用车辆定位系统时，其相应的模块及部件分别设置在所述的车载信号机、数据传输转发站及路面信号机中，如采用GPS定位系统时，则在车载信号机及路面信号机中设置有GPS定位模块，在数据传输转发站中设置差分模块。

本发明介绍了一种由车辆定位系统、车载信号机、路面信号机、智能道路交通标志牌、中心监控器、通信传输系统组成的基于道路监测的公路交通引导系统所实现的公路交通引导方法，在常规天气及雾霾天气状态下，能够实现在公路路面车行道上对运行车辆进行交通引导及车辆接近间距标识预告，在高速路路面出现突发性地面积水积液、结冰、事故火灾及路面坍塌形变时，对行驶车辆及时发出远方显示预警，避免引发更大的事故，达到辅助安全行车及提高高速公路利用率的目的，且具有实施方便、实用性强的特点。

Claims (3)

1.一种基于道路监测的公路交通引导方法，包含有由车辆定位系统、车载信号机、路面信号机、数据传输转发站、中心监控器、通信传输系统组成的公路交通引导系统，其特征在于所述的公路交通引导系统设备选择采用以下工作方法：

（1）采用车辆定位系统对各个行驶车辆进行定位，得出各个车辆所处的道路位置，包括所在的道路里程及所在车行道；车辆定位系统将各个车辆位置码通过通信传输系统及数据传输转发站发送给各个路面信号机；

（2）在各个路面信号机中设置温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值；

（3）各个路面信号机实时采集温度参数值、液体参数值、位移参数值，并根据温度参数值、液体参数值、位移参数值与温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值比较结果得到参数比较值，设定对应路面信号机及车载信号机灯显模式；当某个路面信号机的检测温度参数值或液体参数值或位移参数值超出温度参数限定值、液体参数限定值、位移参数限定值及该路面信号机与相邻路面信号机的通信传输中断时，对该路面信号机设定为路面告警信号机；各个路面信号机将本机地址码、当前温度参数值、液体参数值、位移参数值、参数比较值及灯显模式进行编码得到对应的路面信号机工作状态码，并将路面信号机工作状态码通过通信传输系统发送到相邻的路面信号机及数据传输转发站；各个路面信号机将收到的其他路面信号机的工作状态码进行处理，选择设定本机灯显模式；

（4）车载信号机及路面信号机的灯显模式有红、黄、绿三色、关闭、长亮或闪亮工作方式；路面告警信号机及处于行车相反方向上、与路面告警信号机处于安全刹车间距中，标示同一车行道的路面信号机及车载信号机选择的灯显模式为红色，即标示该车行道的这段距离为禁行区间；处于行车相反方向上、路面告警信号机安全保障间距中，标示同一车行道的路面信号机及车载信号机选择的灯显模式为黄色，即标示该车行道的这段距离为缓行区间；处于行车相反方向上、路面告警信号机安全行车间距中，标示同一车行道的路面信号机及车载信号机选择的灯显模式为绿色，即标示该车行道的这段距离为安全行车区间；

（5）各个路面信号机将路面信号机的工作状态码通过数据传输转发站及通信传输系统发送给中心监控器存储及显示；当中心监控器未能收到某个路面信号机的工作状态码时，中心监控器予以告警；

（6）数据传输转发站通过通信传输系统将各个路面信号机的工作状态码发送给车载信号机，车载信号机根据收到的路面信号机工作状态码选择相应的灯显模式及音声播报；

（7）根据各个车辆位置码，各个车载信号机及处于各个车载信号机或各个车辆前方行车引导区内的路面信号机按照所设定的灯显模式开启信号灯显示；各个车载信号机的语音播报及灯显与本机前方行车引导区内的路面信号机的信号灯显示同步；

（8）中心监控器将各个参数设置及控制指令、灯显模式设定指令、灯显开启指令通过通信传输系统及数据传输转发站发送给各个路面信号机、车载信号机；路面信号机、车载信号机按照收到的各个参数设定及控制指令、选择灯显模式设定指令、灯显开启指令进行相应的操作。

2.一种用于如权利要求1所述的基于道路监测的公路交通引导方法的公路交通监控引导系统，含通信传输系统、车辆定位系统，其特征在于有多个车载信号机、多个数据传输转发站、多个路面信号机、一个中心监控器；在每个车载信号机中有一个无线通信模块、一个显示及音声告警器、一个微处理系统，其中的无线通信模块、显示及音声告警器的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；在每个数据传输转发站中有一个无线通信模块、一个有线通信模块、一个微处理系统，其中的无线通信模块、有线通信模块的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；在每个路面信号机中有一个无线通信模块、一个有线通信模块、一个温度传感器、一个液体传感器、一个位移传感器、一个彩色信号灯、一个微处理系统，其中的无线通信模块、有线通信模块、温度传感器、液体传感器、位移传感器、彩色信号灯的工作控制端及数据输入输出端分别与微处理系统的控制或数据输入输出端相连接；各个路面信号机沿车行道设置，各个数据传输转发站沿公路线设置；各个车载信号机、数据传输转发站、路面信号机、车辆定位系统、中心监控器之间通过由无线通信模块或有线通信模块及传输线路构成的通信传输系统相互连接。

3.如权利要求2所述的公路交通监控引导系统，其特征在于车辆定位系统的相关模块及部件，分别设置在所述的车载信号机、数据传输转发站及路面信号机中。