CN105568801A - 路口辅助车辆直行系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路口辅助车辆直行系统，包括主体、驱动机构和板块；主体包括第一直向区域、第一反向区域、第二直向区域和第二反向区域；第一直向区域与第一反向区域平行设置；第二直向区域和第二反向区域平行设置；第一直向区域与第二直向区域交叉设置；驱动机构包括第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构和第四移位机构；板块包括第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块和第二反向板块；第一直向驱动机构驱动第一直向板块沿着第一直向区域从一端至另一端。有益效果是：本装置实现板块运送模式取代现有的自由通行模式，从而提高通行效率、改善路口的交通状况。

Description

路口辅助车辆直行系统

技术领域

本发明涉及交通领域，特别是一种路口辅助车辆直行系统。

背景技术

现有的交通路口，主要为交叉路面结合交通信号灯的使用，以利于车辆通行。

这种路口，其车辆为自由通行模式，即驾驶人决定了路口的通行效率。

发明内容

为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种路口辅助车辆直行系统，增设本装置，实现板块运送模式取代现有的自由通行模式，从而提高通行效率、改善路口的交通状况。

本发明解决上述现有的技术问题，提供一种路口辅助车辆直行系统，包括主体、驱动机构和板块；所述主体包括第一直向区域、第一反向区域、第二直向区域和第二反向区域；所述第一直向区域与所述第一反向区域平行设置；所述第二直向区域和所述第二反向区域平行设置；所述第一直向区域与所述第二直向区域交叉设置；所述驱动机构包括第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构和第四移位机构；所述板块包括第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块和第二反向板块；所述第一直向驱动机构驱动所述第一直向板块沿着所述第一直向区域从一端至另一端，同步的，所述第一反向驱动机构驱动所述第一反向板块沿着所述第一反向区域从一端至另一端；所述第一移位机构驱动所述第一直向板块从所述第一直向区域至所述第一反向区域；同步的，所述第二移位机构驱动所述第一反向板块从所述第一反向区域至所述第一直向区域。

本发明更进一步的改进如下所述。

所述第二直向驱动机构驱动所述第二直向板块沿着所述第二直向区域从一端至另一端，同步的，所述第二反向驱动机构驱动所述第二反向板块沿着所述第二反向区域从一端移动至另一端；所述第三移位机构驱动所述第二直向板块从所述第二直向区域至所述第二反向区域，同步的，所述第四移位机构驱动所述第二反向板块从所述第二反向区域至所述第二直向区域；待通过路口的车辆有序驶上至静止状态的第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块或第二反向板块，由第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块或第二反向板块载着通过路口，再从静止状态的第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块或第二反向板块驶离。

包括第一补充板块、第二补充板块、第三补充板块和第四补充板块；所述第一直向板块与所述第一补充板块分处于所述第一直向区域的两端；所述第一反向板块与所述第二补充板块分处于所述第一反向区域的两端；所述第二直向板块与所述第三补充板块分处于所述第二直向区域的两端；所述第二反向板块与所述第四补充板块分处于所述第二反向区域的两端。

包括控制单元，所述控制单元分别与所述第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构、第四移位机构连接。

所述驱动机构为齿轮传动。

分别在第一直向区域、第一反向区域、第二直向区域和第二反向区域的进车口、出车口设置指示信号灯。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：增设本装置，实现板块运送模式取代现有的自由通行模式，从而提高通行效率、改善路口的交通状况。

附图说明

图1为本发明路口辅助车辆直行系统的直向或反向移动的结构示意图。

图2为所述路口辅助车辆直行系统移位时的结构示意图。

图3为所述路口板块布局的示意图。

图4为假定一现有的路口其车辆通过数量图。

图5为假定一路口及其车辆在使用本系统时的车辆通过数量图。

图6为图4与图5数据对比图。

主体11第一直向区域111

第一反向区域112

第二直向区域113

第二反向区域114

驱动机构12

板块13第一直向板块131

第一反向板块132

第二直向板块133

第二反向板块134

第一补充板块135

第二补充板块136

第三补充板块137

第四补充板块138

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图6所示，一种路口辅助车辆直行系统，包括主体11、驱动机构12和板块13。该主体11设置于十字交叉的路口，用于提高路口的通行效率。驱动机构12提供动力，促使板块13有序运行。主体11包括第一直向区域111、第一反向区域112、第二直向区域113和第二反向区域114；第一直向区域111与第一反向区域112平行设置；第二直向区域113和第二反向区域114平行设置。按照右侧通行的交通规则为例，处于第一直向区域111的车辆由左向右通过，处于第一反向区域112的车辆由右向左通过，处于第二直向区域113的车辆由上向下通过，处于第二反向区域114的车辆由下向上通过，即第一直向区域111与第二直向区域113交叉设置。驱动机构12包括第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构和第四移位机构；板块13包括第一直向板块131、第一反向板块132、第二直向板块133和第二反向板块134。

第一直向驱动机构驱动第一直向板块131沿着第一直向区域111从一端至另一端，这样置于第一直向板块131的车辆即由左向右通过路口，同步的，第一反向驱动机构驱动第一反向板块132沿着第一反向区域112从一端至另一端，这样置于第一反向板块132的车辆即由右向左通过路口。待第一直向板块131到达右端以后，第一移位机构驱动第一直向板块131从第一直向区域111至第一反向区域112；同步的，第二移位机构驱动第一反向板块132从第一反向区域112至第一直向区域111，这样第一直向板块131、第一反向板块132即由第一直向驱动机构、第一移位机构、第一反向驱动机构、第二移动机构带动在第一直向区域111和第一反向区域112内循环运送车辆通过路口。

同理，第二直向驱动机构驱动第二直向板块133沿着第二直向区域113从一端至另一端，这样置于第二直向板块133的车辆即由上向下通过路口，同步的，第二反向驱动机构驱动第二反向板块134沿着第二反向区域114从一端至另一端，这样置于第二反向板块134的车辆即由下向上通过路口。待第二直向板块133到达下端以后，第三移位机构驱动第二直向板块133从第二直向区域113至第二反向区域114；同步的，第四移位机构驱动第二反向板块134从第二反向区域114至第二直向区域113，这样第二直向板块133、第二反向板块134即由第二直向驱动机构、第三移位机构、第二反向驱动机构、第四移动机构带动在第二直向区域113和第二反向区域114内循环运送车辆通过路口。

这样，待通过路口的车辆有序驶上至静止状态的第一直向板块131、第一反向板块132、第二直向板块133或第二反向板块134，由第一直向板块131、第一反向板块132、第二直向板块133或第二反向板块134载着通过路口，再从静止状态的第一直向板块131、第一反向板块132、第二直向板块133或第二反向板块134驶离。

为了进一步提高通行效率，本发明路口辅助车辆直行系统包括第一补充板块135、第二补充板块136、第三补充板块137和第四补充板块138。第一直向板块131与第一补充板块135分处于第一直向区域111的两端；第一反向板块132与第二补充板块136分处于第一反向区域112的两端；第二直向板块133与第三补充板块137分处于第二直向区域113的两端；第二反向板块134与第四补充板块138分处于第二反向区域114的两端。

当第一直向驱动机构驱动第一直向板块131沿着第一直向区域111从一端至另一端的同时，第一移位机构驱动第一补充板块135从第一直向区域111至第一反向区域112；当第一反向驱动机构驱动第一反向板块132沿着第一反向区域112从一端至另一端的同时，第二移位机构驱动第二补充板块136从第一反向区域112至第一直向区域111；当第二直向驱动机构驱动第二直向板块133沿着第二直向区域113从一端至另一端的同时，第三移位机构驱动第三补充板块137从第二直向区域113至第二反向区域114；当第二反向驱动机构驱动第二反向板块134沿着第二反向区域114从一端至另一端的同时，第四移位机构驱动第四补充板块138从第二反向区域114至第二直向区域113。

由此，第一直向板块131、第一补充板块135、第一反向板块132和第二补充板块136即由第一直向驱动机构、第一移位机构、第一反向驱动机构、第二移动机构带动在第一直向区域111和第一反向区域112内循环运送车辆通过路口。第二直向板块133、第三补充板块137、第二反向板块134和第四补充板块138即由第二直向驱动机构、第三移位机构、第二反向驱动机构、第四移动机构带动在第二直向区域113和第二反向区域114内循环运送车辆通过路口。

本发明的各个板块有序传送车辆经过路口，本发明路口辅助车辆直行系统包括控制单元，控制单元分别与第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构、第四移位机构连接，在时序上，由控制单元控制各个驱动机构12有序运行，实现板块有序运行，从而实现板块运行通车模式。

本发明的驱动机构12为齿轮传动，也可能采用本领域悉知的其它传动方式。

本发明在交通的十字路口增设本装置，实现板块运送模式取代现有的自由通行模式，从而提高通行效率、改善路口的交通状况，可降低车辆拥堵的情况。

本发明分别在第一直向区域111、第一反向区域112、第二直向区域113和第二反向区域114的进车口、出车口设置指示信号灯。待通过路口的车辆，按照即定的行车习惯行驶至第一直向区域111、第一反向区域112、第二直向区域113或第二反向区域114所在的车道，有序排队等待驶上第一直向板块131、第一反向板块132、第二直向板块133或第二反向板块134。当指示信号灯为绿灯时，待通过路口的车辆有序驶上板块，当板块上已停满待通过车辆，未上板块的车辆即停车等待下一次驶上板块，依次批量高效让待通过路口的车辆通过路口；或者是，当指示信号灯为红色时，待通过路口的车辆不可上板块，须停车等变指示信号灯。停在板块上的车辆当通过路口时，指示信号灯为绿灯时，驶离板块。采用本系统运输待通过路口的车辆，能够提高路口的通行效率。

以下通过一个实际道路路口分别分析加装本系统前后的该路口通行能力。

首先在未加装本系统时，假定一个典型的现有十字道路路口为：

A:路口长度为50x50米；

B:单向通行双车道。

假定通车的车辆为：

A:车辆单车长度为5米；

B:车辆从0-100km/h需要时间为10秒；

C:车辆从静止开始起动间隔为2秒；

D:车辆通过路口的速度限制为最高40km/h。

E:车辆从静止开始加速起动，当速度达到40km/h时匀速通过路口。

车辆在路口的通行能力为：

在初速度为0的匀加速运动中速度(v)与时间(t)和加速度(a)的关系为：

v＝at

可得车辆的加速度：

a＝v/t＝[(100×1000)/3600]/10＝2.78m/s²

在通常情况下，车辆通过路口最高速度为40km/h(40km/h≈11m/s)，那么车辆从0-11m/s需时约4秒(t＝v/a＝11/2.78≈4s)，所经过的位移是22米(s＝1/2at²＝1/2×2.78×4²≈22m)，剩余路程匀速通过。因此，第n辆车通过路口的时间Tn可以通过下式来计算：

Tn＝4+(n-1)×启动间隔+[50+(n-1)×单车长度-22]/11

也就是：

第1辆车通过时间：4+0+(50-22)÷11＝6.5s；

第2辆车通过时间：4+2+(55-22)÷11＝9s；

第3辆车通过时间：4+4+(60-22)÷11＝11.5s；

第4辆车通过时间：4+6+(65-22)÷11＝13.9s；

假设路口为双车道通行，通过车辆数加倍，所以一分钟内车辆通过的时间如下表所示。

上表中的车辆与时间的对应关系参见图4，能够得出，30s可通过20辆车；60s可通过46辆车。

通过现场勘查一个相同大小的单向双车道路口(深圳市南山区沙河西路与留仙大道交汇处)，发现1分钟通过的车辆数量约为45辆，这与假定的道路路口通行能力分析极为吻合。

如果加装本系统，车辆通过路口则将由车驶上板块等待通过(装车)、板块载车直行通过路口、车驶离板块(卸车)、以及板块平移补位四部分循环往复而构成。加装本系统后的路口，假定：

A:路口长度为50米，两边等候区各长30米。

B:单向通行双车道。

C:单个板块长度为10米；宽度为5米。

D:在路口车辆等候区共预设3个板块，其后板块循环使用；

E:每个板块单车道同时运送2辆车；

F:各板块直行从静止开始起动间隔为1秒；

G:板块通过路口的速度限制为最高40km/h。

H:板块从静止开始加速起动，当速度达到40km/h时匀速通过路口。

在车驶上板块时，车辆启动，慢上，停止，考虑加速行驶15米再减速行驶15米，加速度仍为前述的2.78m/s²，由于s＝1/2at²，可知：

加速阶段： $t=\sqrt{2S/a}=\sqrt{2*15/2.78}\≈3.3s$

减速阶段： $t=\sqrt{2S/a}=\sqrt{2*15/2.78}\≈3.3s$

则第一辆车上至板块最前端所用时间为6.6s。

若再考虑后车启动间隔为1s，那么6辆车完全运行上板块所用时间为6.6+5＝11.6s。

在板块载车直行通过路口的情况下，板块通过路口最高速度为40km/h(40km/h≈11m/s)，那么板块从0-11m/s需时约4秒(t＝v/a＝11/2.78≈4s)，所经过的位移是22米(s＝1/2at²＝1/2×2.78×4²≈22m)，剩余路程匀速通过。开始进入卸车区(剩余30米)时做出减速直至速度降为0。

在末速度为0的匀减速运动中初速度(v0)与时间(t)和位移(S)的关系为：

t＝2S/v0

可得板块减速所需要的时间为：

t＝2S/v0＝2×30/11≈5.6s

匀速区段行驶所用时间为：

t＝s/v＝(50-22)/11≈2.6s

则第一块板块通过路口所需要的时间为：

4s(加速)+2.6s(匀速)+5.6s(减速)＝12.2s

由于板块之间启动间隔为1s，所以三板块完全通过路口所需要时间为14.2s(12.2+2＝14.2)。

在车驶离板块时，考虑车辆只需启动和快速驶离，因此在加速度仍为前述的2.78m/s²的情况下行驶30米的时间为：

加速驶离阶段： $t=\sqrt{2S/a}=\sqrt{2*30/2.78}\≈4.7s$

同样考虑后车启动间隔为1s，那么6辆车完全驶离板块所用时间为4.7+5＝9.7s。

在板块平移补位时，当平移补位目标区域的直(反)向板块一旦载车驶离，本系统的移位机构立即动作使补充板块次第快速补充到位。由于补充板块空载，板块平移补位能快速运行，因此可保证在直(反)向板块载车驶来时补充板块已完全移走到位。

以图3为例整体运行状态可描述如下：第一直向区域111和第一反向区域112的车辆在板块带动下左右通过路口(耗时14.2s)，此刻不仅同时完成第一直向区域111和第一反向区域112的板块平移补位，而且在第二直向区域113和第二反向区域114也能同时完成装车(耗时11.6s)和卸车(耗时9.7s)，之后当第二直向区域113和第二反向区域114的车辆在板块带动下上下通过路口并且完成该区域板块的平移补位时，同样的，在第一直向区域111和第一反向区域112同时进行装车和卸车并完成。后续依次依序循环往复。

可见，本系统运送一次车辆的时间为14.2s，也就是说东西(左右)方向运行14.2s之后南北(上下)方向即可通行，等待南北方向运行14.2秒之后东西方向装车完毕又继续运行。因此若每次运送每车道可通过3个板块(6辆车)，双车道则通过12辆车，那么一分钟可进行4.2次运送，则一分钟双方向一共可通过50.4辆车。

根据图6的对比图可以看出，本系统的通车量，每个时段都比现有运行的通车量要多，而且随着时间的推移，两者之间的差距会越来越大，说明本系统对路口长远的运行有很大的改善，其提高了路口的通行效率。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种路口辅助车辆直行系统，其特征在于：包括主体、驱动机构和板块；

所述主体包括第一直向区域、第一反向区域、第二直向区域和第二反向区域；所述第一直向区域与所述第一反向区域平行设置；所述第二直向区域和所述第二反向区域平行设置；所述第一直向区域与所述第二直向区域交叉设置；

所述驱动机构包括第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构和第四移位机构；

所述板块包括第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块和第二反向板块；

所述第一直向驱动机构驱动所述第一直向板块沿着所述第一直向区域从一端至另一端，同步的，所述第一反向驱动机构驱动所述第一反向板块沿着所述第一反向区域从一端至另一端；所述第一移位机构驱动所述第一直向板块从所述第一直向区域至所述第一反向区域；同步的，所述第二移位机构驱动所述第一反向板块从所述第一反向区域至所述第一直向区域。

2.根据权利要求1所述的路口辅助车辆直行系统，其特征在于：所述第二直向驱动机构驱动所述第二直向板块沿着所述第二直向区域从一端至另一端，同步的，所述第二反向驱动机构驱动所述第二反向板块沿着所述第二反向区域从一端移动至另一端；所述第三移位机构驱动所述第二直向板块从所述第二直向区域至所述第二反向区域，同步的，所述第四移位机构驱动所述第二反向板块从所述第二反向区域至所述第二直向区域；待通过路口的车辆有序驶上至静止状态的第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块或第二反向板块，由第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块或第二反向板块载着通过路口，再从静止状态的第一直向板块、第一反向板块、第二直向板块或第二反向板块驶离。

3.根据权利要求2所述的路口辅助车辆直行系统，其特征在于：包括第一补充板块、第二补充板块、第三补充板块和第四补充板块；所述第一直向板块与所述第一补充板块分处于所述第一直向区域的两端；所述第一反向板块与所述第二补充板块分处于所述第一反向区域的两端；所述第二直向板块与所述第三补充板块分处于所述第二直向区域的两端；所述第二反向板块与所述第四补充板块分处于所述第二反向区域的两端。

4.根据权利要求3所述的路口辅助车辆直行系统，其特征在于：包括控制单元，所述控制单元分别与所述第一直向驱动机构、第一反向驱动机构、第二直向驱动机构、第二反向驱动机构、第一移位机构、第二移位机构、第三移位机构、第四移位机构连接。

5.根据权利要求4所述的路口辅助车辆直行系统，其特征在于：所述驱动机构为齿轮传动。

6.根据权利要求1所述的路口辅助车辆直行系统，其特征在于：分别在第一直向区域、第一反向区域、第二直向区域和第二反向区域的进车口、出车口设置指示信号灯。