CN106228816A - 一种干道出入口减速警示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通信号控制系统。一种干道出入口减速警示系统，包括感应单元，综合协调控制模块以及减速警示单元，所述感应单元由小区出入口门禁装置或/和红外线检测器、车辆转向检测装置组成；所述减速警示单元包括设置在主干道上靠近小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯①以及设置在主干道上远离小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯②；综合协调控制模块接收小区出入口门禁装置④或/和红外线检测器、车辆转向检测装置的检测信号，判断驶出小区车辆右转或左转，输出控制信号至减速警示单元，从而使黄闪警示灯①工作，或黄闪警示灯①和②均工作，提醒主干道上的车辆减速，从而保障小区驶出的车辆能快速、安全地通过交叉口。

Description

一种干道出入口减速警示系统

技术领域

本发明涉及一种交通信号控制系统，尤其是涉及一种干道出入口减速警示系统。

背景技术

目前城市建设日新月异，高等级道路不断修建，城市建设不断推进。一些临街/路的居住小区、中小型企业、单位等（下述以居住小区为例）为满足自身的交通便捷，往往在主干道的一侧直接开口形成了“T”型交叉口。由于从小区驶出来的车辆较少，达不到设置信号灯的条件，而这样的交叉口又往往存在视距不足的情况，因此从小区出来的车辆，尤其是夜间出来的车辆，较易与主干道车辆相撞而发生交通事故。小区出入口车辆与主干道交通流直接连通，使快慢交通流的衔接缺乏一定的缓冲空间，加大了事故发生的概率。

为了解决这一问题，一些学者和专家对此进行了研究。任俊伟、吴晶晶等在交叉口视距评价中，阐述了二维停车视距模型的计算方法，给出了不同类型交叉口的视距评价方法，并对具体的交叉口展开了视距安全评价，提出了改善措施，为保障交叉口视距要求和改善交叉口安全状况提供了参考{基于道路平面交叉口安全的视距评价[J]. 现代交通技术，2014-11(4): 68-70}。童文聪、汪涛、马万达等采用道路空间利用、进出通道管理等技术，对道路各类典型开口进行比较分析，提出了路段隔离开口的设计方法，通过在单位开口前设置缓冲区，为进出单位的车辆提供缓冲和加速的空间，缓解了低速交通流直接接入高速交通流带来的交通问题{城市郊区主干道路段开口设计方法[J]. 公路，2010(11): 117-122}。李先锋、郭嘉一、陈剑威等提出了《一种用于交通警示的自感知变频黄闪灯及方法》（公告号：CN104637314A， 2015-05-20），适用于高等级道路和低等级道路相交叉的路段，通过转换黄闪灯的闪烁频率及触发警示扬声器向低等级道路上的车辆、行人发出警示。

上述学者对交叉口安全停车视距和快慢交通流衔接问题分别进行了研究，提出了改善措施和解决办法，改善了城市快慢交通流的衔接。但是上述方法中，设置缓冲区需要拓宽出专用的缓冲车道，在一些城市道路中难以具备选择的条件。自感知变频黄闪灯警示装置仅适用于十字型交叉口，而且其地磁感应装置的埋设有一定的距离要求，在小的出入口难以设置这样的警示装置。

发明内容

本发明基于以上分析，考虑小区出口直接与城市主干道相连所带来的交通安全隐患，依据智能控制理论和停车视距模型，提出了一种以小区出入口门禁装置、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯、综合协调控制模块为基本组成部分的干道出入口减速警示系统。

通过预先在单片机中设定好控制程序使门禁装置、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯相互协调工作，最终达到当小区有车辆驶出时，能够提醒主干道车辆减速，甚至安全停车的目的，从而保障小区驶出的车辆能快速、安全地通过交叉口，避免交通事故的发生。

本发明所采用的技术方案：

一种干道出入口减速警示系统，包括感应单元，综合协调控制模块以及减速警示单元；

所述感应单元由小区出入口门禁装置或/和红外线检测器、车辆转向检测装置组成；所述减速警示单元包括设置在主干道上靠近小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯①以及设置在主干道上远离小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯②；综合协调控制模块接收小区出入口门禁装置④或/和红外线检测器、车辆转向检测装置的检测信号，判断驶出小区车辆右转或左转，输出控制信号至减速警示单元，从而使黄闪警示灯①工作，或黄闪警示灯①和②均工作，提醒主干道上的车辆减速，从而保障小区驶出的车辆能快速、安全地通过交叉口。

所述的干道出入口减速警示系统，小区出入口门禁装置为出口和入口各有一个门禁，感应单元通过出口门禁的开关状态获得车辆的驶出信号并传输到综合协调控制模块。

所述的干道出入口减速警示系统，小区出入口门禁装置为出口和入口共用一个门禁，采用两组红外线检测器与门禁装置联动，两组红外线检测器分别设置于所述门禁装置栏杆固定装置的内侧和外侧，两组红外线检测器所发出的红外光束与门禁装置横杆平行，两组红外线检测器覆盖范围与门禁装置横杆长度相同，当内侧的红外线检测器先被遮挡而外侧的红外线检测器后被遮挡时说明有车辆驶出小区，反之，则说明有车辆进入小区。

所述的干道出入口减速警示系统，车辆转向检测装置由红外测距传感器B₁、B₂和支架组成，所述支架包括立柱和横杆，两个红外测距传感器B₁和B₂并排安装于固定在小区出口处的立柱上的横杆上，两个红外测距传感器B₁和B₂垂直向下发射红外线；当红外测距传感器B₁和B₂先后被遮挡并又同时被遮挡，并且检测距离小于检测器到地面的距离时，认为有左转车辆通过。

本发明的有益效果：

1、本发明干道出入口减速警示系统，针对小区出口直接与主干道相连而产生的交通安全问题提出了一种将门禁与警示灯联动的智能警示装置设计方案，旨在提醒主干道车辆减速，并在紧急情况下能安全停车，避免主干道车辆与小区出入车辆产生冲突，造成交通事故。该系统主要由门禁、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯、综合控制系统五部分组成。通过在综合控制系统中预先设定各部分的工作程序，使门禁、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯有序协调工作。以主干道一侧有小区出入口为例，当有车辆从小区驶出时，小区近端主干道一侧警示灯闪烁，提醒近侧主干道车辆减速；当车辆转向检测装置检测到车辆左转时，小区远侧主干道警示灯闪烁，提醒远侧主干道车辆减速，保证从小区驶出的左转车辆安全、快捷的通过冲突区，汇入主干道车流中。实物模型制作表明：该设计方案可行，能有效减少主干道小区出口处因视距不足及快慢交通衔接不合理所造成的交通事故的发生。

2、本发明干道出入口减速警示系统，针对小区、中小型企业、单位等的出入口直接与城市主干道相连所产生的一系列交通问题，结合实际情况，以现有成熟技术为基础，提出了一种智能黄闪警示灯设计方案。实物模型验证表明，该方案可以在预先设定好的程序下实现门禁装置、车辆转向检测装置、黄闪警示灯正常有序工作，达到了对主干道车辆进行提醒、警示的目的，有效地避免了小区驶出车辆与主干道车辆发生冲突，在实际应用中可减少交通事故的发生。

1）采用综合协调控制模块协调控制门禁、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯，当小区有车辆驶出时，能够灵活提醒主干道车辆减速，既提高了小区出口与城市干道相交处的通行效率，又降低了事故率。

2）对于出入口共用一个门禁的驶入驶出车辆的判断，本发明在门禁栏杆内外两侧各设置一条红外线，根据红外线被遮挡的先后顺序来判断车辆的驶入驶出，采用了较为简单的办法解决了本研究中的关键问题。

3）左转车辆检测是本研究的难点，本发明采用两个红外线距离传感器来进行左转车辆的检测，根据不同位置的红外线是否同时被遮挡和同时被遮挡的时间来检测左转车辆，设计方法巧妙，易于实施。

4）对于黄闪灯①和黄闪灯②位置的确定，本发明根据停车视距模型确定了主干道车辆紧急制动时的安全停车视距，从而确定了黄闪警示灯到交叉口的距离，即确定了黄闪灯①和黄闪灯②的具体位置。

5）对于黄闪灯①和黄闪灯②闪烁时间的确定，本研究依据车辆从小区门禁出口到达交叉口的时间以及车辆安全通过交叉口的时间进行确定，并从安全角度考虑，分别给出3秒的预留值。

3、本发明干道出入口减速警示系统，旨在改善小区出入口等与城市主干道衔接不合理所导致的交通安全问题，实物制作说明，本设计达到了这一目的。相对于在主干道开口处设置缓冲区，本研究装置占地面积少、安装便捷、便于实施、对景观影响也较小。

4、本发明干道出入口减速警示系统，所涉及的各项装置成本低廉，总造价较低，有利于推广实施。以尽可能不影响驾驶员的驾驶习惯为设计原则，设计思路清晰，设计方案切实可行。

附图说明

图1是本发明干道出入口减速警示系统的构成及布置示意图；

图2是临近干道的小区出入口门禁装置形式，其中a是出口和入口各有一个门禁，b是出口和入口共用一个门禁；

图3是车辆转向检测装置结构及布置示意图，其中a是主视图，b是俯视图；

图4是本发明干道出入口减速警示系统的停车视距模型示意图；

图5是本发明干道出入口减速警示系统的总体构成电路原理示意图；

图6是本发明干道出入口减速警示系统的工作流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1、图5，本发明公开了一种干道出入口减速警示系统，包括感应单元，综合协调控制模块以及减速警示单元，其中：感应单元由小区出入口门禁装置或/和红外线检测器、车辆转向检测装置组成；减速警示单元包括设置在主干道上靠近小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯以及设置在主干道上远离小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯；综合协调控制模块接收小区出入口门禁装置或/和红外线检测器、车辆转向检测装置的检测信号，判断驶出小区车辆右转或左转，输出控制信号至减速警示单元，从而使黄闪警示灯工作，或黄闪警示灯①和均工作，提醒主干道上的车辆减速，从而保障小区驶出的车辆能快速、安全地通过交叉口。

实施例2

参见图2（a），本实施例的干道出入口减速警示系统，与实施例1的不同之处在于：对于小区出入口门禁装置为出口和入口各有一个门禁的情况，感应单元通过出口门禁的开关状态获得车辆的驶出信号并传输到综合协调控制模块。

实施例3

参见图2（b），本实施例的干道出入口减速警示系统，与实施例2的不同之处在于：小区出入口门禁装置为出口和入口共用一个门禁，采用两组红外线检测器与门禁装置联动，两组红外线检测器分别设置于所述门禁装置栏杆固定装置的内侧和外侧，两组红外线检测器所发出的红外光束与门禁装置横杆平行，两组红外线检测器覆盖范围与门禁装置横杆长度相同，当内侧的红外线检测器先被遮挡而外侧的红外线检测器后被遮挡时说明有车辆驶出小区，反之，则说明有车辆进入小区。

实施例4

参见图3，本实施例的干道出入口减速警示系统，与前述各实施例的不同之处在于：所述车辆转向检测装置由红外测距传感器B₁、B₂（图中标号）和支架组成，所述支架包括立柱和横杆，车辆转向检测装置采用两个红外测距传感器B₁和B₂并排固定安装于固定在小区出口处的立柱上的横杆上，两个红外测距传感器B₁和B₂垂直向下发射红外线；当红外测距传感器B₁和B₂先后被遮挡（即B₁先被遮挡，B₂后被遮挡）并又同时被遮挡，并且检测距离小于检测器到地面的距离时（检测距离小于检测器到地面的距离是为了避免红外线照射到地面上，如果红外线照射到地面上，此时车辆转向检测装置将时时刻刻认为有左转车辆通过。小于到地面的距离是为了保证红外线能够照射到车辆的车身上，但并不能照射到地面上，这样才能够检测出左转车辆），认为有左转车辆通过。

实施例5

本实施例的干道出入口减速警示系统，与实施例4的不同之处在于：为了保证B₁、B₂准确检测左转车辆，横杆与小区出口方向保持一定的角度，横杆的长度不小于小区出口道路宽度的1/2。

车辆转向检测装置的结构及布置如图3（a）、图3（b）所示，车辆转向检测装置的立柱距离出口右侧路缘石的距离为a₀，根据《道路交通信号灯设置与安装规范》，给出a₀的参考值1.4m。立柱距离主干道近端非机动车道路缘石的距离为b₀，其长度与横杆长度以及横杆和小区出口道方向的夹角有关，设置时应根据实际情况确定。立柱的高度参考《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB14886-2006），给出参考值6m。横杆的长度，具体设计值视小区出口道路宽度而定。

传感器B₁距离出口右侧路缘石的距离为a₁，为保证传感器B₁能够有效检测到驶出小区的车辆，a₁的值依据下式计算：

（1）

其中，L_路宽指小区出口道路的宽度。

传感器B₂设置于传感器B₁的外侧，传感器B₁、B₂的横向间距a₂取1.5m（一般小轿车宽度在1.5m～2m），纵向间距b₂取4.5m（标准小汽车车长5m），横杆与小区出口方向的夹角α：

（2）

实际应用时，a₂和b₂的值及横杆与水平方向的夹角应根据小区出口宽度以及通过预通行实验来确定。红外测距传感器B₂位于支架横杆上的位置应满足红外线垂直于路面发射时，反射点位于小区出口道路中心线上或适当偏左，保证能够检测到左转车辆。另外，为避免红外测距传感器B₂受到主干道上非机动车的干扰，红外测距传感器B₂距小区近端非机动车道路缘石的距离应保持在0.5～1m范围内，本例中给出参考值1m。由上述推算可确定立柱的具体位置。

实施例6

本实施例的干道出入口减速警示系统，与前述各实施例不同的是：如图4所示，采用停车视距法合理设置警示灯的位置，根据运动学公式：

（3）

式中：v为干道车辆的车速，m/s；t为驾驶员的平均反应时间，通常取1.2s，

（4）

式中：φ为汽车轮胎与路面间的摩阻系数；i为道路纵坡；则：

（5）

只有合理确定警示灯的位置，才能够有效发挥红外传感器与警示灯联动系统的作用，所述停车视距模型中，S _t为停车视距，S ₁为反应距离，S ₂为制动距离，S₃为安全距离，安全距离通常取3～5 m。

实施例7

本实施例的干道出入口减速警示系统，与前述各实施例不同的是：进一步公开了警示灯闪烁时间的确定方法：

假设小区门禁到主干道内边缘的直线距离为L ₁，小区驶出车辆的安全车速为v ₀，那么小区驶出车辆到主干道的行驶时间t ₁为：

（6）

为保证小区驶出的车辆能够安全地汇入主干道，黄闪警示灯①的闪烁时间T ₁不应低于t ₁，即T ₁≥t₁，本设计给出3s的预留值，可取T ₁=t ₁+3s，即黄闪警示灯①于小区出口门禁打开时开始闪烁，闪烁T ₁秒后停止。

如图1所示，已知红外测距传感器B₂到小区近端非机动车道路缘石的距离为1m，由此可确定红外测距传感器B₂到双向机动车分隔带中线间的距离L ₄：

（7）

式中：ｄ 表示主干道机动车道及非机动车道总宽度。

则小区驶出车辆从红外测距传感器B₂到对向主干道最内侧行车道的行驶时间t ₂可按下式计算：

（8）

同理，为了保证小区驶出的左转车辆能够安全地汇入主干道内侧车道，黄闪警示灯②的闪烁时间T ₂不应低于t ₂，即T ₂≥t ₂，本设计给出3s的预留值，可取T ₂=t ₂+3s，即黄闪警示灯②于红外距离传感器B₁、B₂检测到车辆左转时开始闪烁，闪灯T ₂秒后停止。

本发明干道出入口减速警示系统，针对小区出口直接与主干道相连所产生的快慢交通衔接问题及交通安全问题，从安全和运行效率的角度分析，提出由门禁系统、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯、综合协调控制模块组成的一种智能黄闪灯警示减速系统。通过在单片机中预先设定好控制程序使各部分相互协调工作，最终达到提醒主干道车辆减速，保证小区驶出车辆安全、高效通过交叉口的目的。

小区出入口示意图如图1所示，其中①、②为警示灯，③为车辆转向检测装置传感器，④为门禁装置。各组成部分基本功能如下：

a.门禁装置：

门禁装置即小区出入口的门禁系统，其形式有两种，第一种为出口和入口各有一个门禁，第二种为出口和入口共用一个门禁，这两种门禁装置的示意图如图2所示。当出口和入口各有一个门禁装置时，如图2中的形式一，通过不同门禁装置的开关即可判断车辆的进出。当出口和入口共用一个门禁装置时，如图2中的形式二，可用红外线检测器（一端为发射端，另一端为接收端）来判断车辆的驶入和驶出。形式二中，共有两组红外线检测器与门禁系统联动，门禁栏杆与红外线检测器的相对位置如图2中的形式二所示，红外线检测器分别设置于门禁栏杆固定装置的内侧和外侧，内侧用A₁表示，外侧用A₂表示，A₁和A₂所发出的红外光束与门禁横杆平行，覆盖范围与门禁横杆长度相同，当A₁先被遮挡A₂后被遮挡时说明有车辆驶出小区，反之，则说明有车辆进入小区。

b.车辆转向检测装置：车辆转向检测装置包括两个红外测距传感器B₁和B₂，B₁和B₂并排安装于出口处的横杆上，垂直向下发射红外线。B₁和B₂的具体位置如图1所示。二者先后被遮挡（即B₁先被遮挡，B₂后被遮挡）并又同时被遮挡，另外检测距离小于检测器到地面的距离时，认为有左转车辆通过。

c.黄闪警示灯：如图1所示，黄闪警示灯包括警示灯①和警示灯②。警示灯①提醒主干道上靠近小区一侧行车方向上的车辆减速，警示灯的具体闪烁形式为“T”形。警示灯②提醒主干道上远离小区一侧行车方向上的车辆减速，闪烁的具体形式也为“T”形。警示灯①与门禁系统联动，当有车辆从小区驶出时，警示灯①即闪烁。警示灯②与车辆转向检测装置联动，当车辆转向检测装置检测到有车辆左转时，警示灯②闪烁。

d.综合协调控制模块：综合协调控制模块通过协调控制门禁系统、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯，使各部分按照一定的规则工作。

依据上述基本思路，本发明提出了智能黄闪警示灯减速提示装置的设计方案，其各组成部分及工作流程如下：

1、门禁系统

根据现状小区门禁系统的基本类型有两种。形式一为小区出口和入口分开设置，形式二为小区出口和入口共用。针对小区出入口形式一，可仅将出口的门禁系统与警示灯①联动，出口门禁启动则警示灯①闪烁；针对小区出入口形式二，即出入口共用一个门禁系统的情况，在门禁栏杆的内侧和外侧各设置一个红外线检测器，内侧用A₁表示，外侧用A₂表示，A₁先被遮挡A₂后被遮挡说明有车辆驶出小区，门禁启动警示灯①进行闪烁；反之，则说明有车辆进入小区，门禁启动警示灯①不闪烁。

2、车辆转向检测装置

（1）车辆转向检测装置的组成

车辆转向检测装置示意图如图3（a）、图3（b）所示。该装置由红外测距传感器B₁、B₂和支架组成。支架包括立柱和横杆，测距传感器B₁、B₂固定于支架横杆上。立柱和横杆的组合形式与悬臂式信号灯支架类似，但为了保证B₁、B₂准确检测左转车辆，横杆应与小区出口方向保持一定的角度，如图3（b）所示。对于立柱的高度，参考《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB14886-2006）第7.10.1条“采用悬臂式安装时，信号灯安装高度为5.5m至7m，在实际安装过程中应根据交叉口具体地理位置特点进行选择”，本设计给出参考值6m。对于横杆的长度，应不小于小区出口道路宽度的1/2，具体设计值视小区出口道路宽度而定。

（2）检测装置的位置

如图3所示，车辆转向检测装置的立柱距离出口右侧路缘石的距离为a₀，根据《道路交通信号灯设置与安装规范》的要求，a₀取值范围为0.8～2.0m，为保证立柱埋设稳定且不对行人造成影响，本设计给出a₀的参考值为1.4m。立柱距离主干道近端非机动车道路缘石的距离为b₀，其长度与横杆长度以及横杆和小区出口道方向的夹角有关，设置时应根据实际情况确定。

传感器B₁距离出口右侧路缘石的距离为a₁，为保证传感器B₁能够有效检测到驶出小区的车辆，a₁的值依据下式计算：

（1）

注：①L_路宽指的是小区出口道路的宽度。

②实际设置时a₁的值根据小区出口的道路宽度的不同而改变。

传感器B₂设置于传感器B₁的外侧，对于传感器B₁、B₂的间距，确定方法如下：B₁、B₂间的横向间距a₂取1.5m（一般小轿车宽度在1.5m～2m），纵向间距b₂取4.5m（标准小汽车车长5m），则横杆与小区出口方向的夹角α的计算公式为：

（2）

式中：a₂表示传感器B₁、B₂间的横向间距；b₂表示传感器B₁、B₂间的纵向间距。

实际应用时，间距a₂和b₂的值及横杆与水平方向的夹角应根据小区出口宽度以及通过预通行实验来确定。红外测距传感器B₂位于支架横杆上的位置应满足红外线垂直于路面发射时，反射点位于小区出口道路中心线上或适当偏左，保证能够检测到左转车辆。另外，为避免红外测距传感器B₂受到主干道上非机动车的干扰，红外测距传感器B₂距小区近端非机动车道路缘石的距离应保持在0.5～1m范围内，本例中给出参考值1m。这样根据B₁、B₂的间距，以及小区近端非机动车道路缘石距离B₂的距离即可以确定立柱距离小区近端非机动车道路缘石的距离b₀，最终可由a₀和b₀确定立柱设置的具体位置。

3、黄闪警示灯

（1）警示灯的位置

合理设置警示灯的位置才能够有效发挥红外传感器与警示灯联动系统的作用，下面就如何确定警示灯的安装位置来进行说明。

警示灯位置的确定采用停车视距法。如图4所示，在停车视距模型中，S ₁为反应距离，是指驾驶员从发现障碍物到采取停车措施这一段时间内汽车所行驶的距离。S ₂为制动距离，是指驾驶员采取制动措施到汽车完全停止这段时间内汽车行驶的距离。S₃为安全距离，是指汽车完全停止后与障碍物之间的安全距离，这段距离通常取3～5 m。

根据运动学公式：

（3）

式中：v为干道车辆的行驶速度，m/s；t为驾驶员的平均反应时间，通常取1.2s；

（4）

式中：φ为汽车轮胎与路面间的摩阻系数；i为道路纵坡；其它符号意义同前。则停车视距：

（5）

如图1所示，L ₂为主干道内侧警示灯①至出入口的距离，为保证主干道车辆紧急制动时不和小区驶出的车辆相撞，需L ₂≥S _t。L ₃为主干道外侧警示灯②至交叉口的距离，同理，为保证主干道车辆紧急制动时不和小区出口左转汇入主干道的车辆发生相撞，需L ₃≥S _t。

（2）警示灯闪烁时间

假设小区门禁到主干道内边缘的直线距离为L ₁，小区驶出车辆的安全车速为v ₀，那么小区驶出车辆到主干道的行驶时间t ₁为：

（6）

为保证小区驶出的车辆能够安全地汇入主干道，黄闪警示灯①的闪烁时间T ₁不应低于t ₁，即T ₁≥t₁，本设计给出3s的预留值，可取T ₁=t ₁+3s，即黄闪警示灯①于小区出口门禁打开时开始闪烁，闪烁T ₁秒后停止。

如图1所示，已知红外测距传感器B₂到小区近端非机动车道路缘石的距离为1m，由此可确定红外测距传感器B₂到双向机动车分隔带中线间的距离L ₄，其计算公式为：

（7）

式中：ｄ 表示主干道机动车道及非机动车道总宽度。

小区驶出车辆的安全车速为v ₀，那么小区驶出车辆从红外测距传感器B₂到对向主干道最内侧行车道的行驶时间t ₂可按下式计算：

（8）

同理，为了保证小区驶出的左转车辆能够安全地汇入主干道内侧车道，黄闪警示灯②的闪烁时间T ₂不应低于t ₂，即T ₂≥t ₂，本设计给出3s的预留值，可取T ₂=t ₂+3s，即黄闪警示灯②于红外距离传感器B₁、B₂检测到车辆左转时开始闪烁，闪灯T ₂秒后停止。

（3）警示灯闪烁形式及参数

黄闪警示灯由8×8的LED点阵组成，每一个黄闪灯分别由一个单片机控制，通过预先设定程序进行行列扫描，在警示灯闪烁时显示出“T”形，提示驾驶员前方“T”形路口有车辆通过，注意减速。

本设计所述的黄闪警示灯可选用每个功率为1w，正向电压为2.8-3.4V，色温为3000-4450K，光通量为80-90lm，发光角度为110-120度的LED灯作为灯源，亦可根据实际情况及需求进行参数的更改。

4、综合协调控制模块

综合协调控制模块指通过控制程序中的单片机，即中央处理器，协调控制门禁、红外线检测器、车辆转向检测装置、黄闪警示灯，使各部分按照预先设定好的程序工作。综合协调控制模块的总体电路图如图5所示，当有汽车经过门禁时，传感器1（图中用开关K₁表示）接收到信号，向单片机传输信号，使单片机P_1.1口变为低电平（图中为开关K₁闭合），当汽车再经过传感器2时，P_3.2口也变为低电平，当两个传感器都接收到信号且传感器1先收到信号，传感器2后收到信号（确定是驶出车辆）时，U₁，U₂交替8次向点阵输入数据，“T”型黄闪灯①开始闪烁。在路口处有传感器3与传感器4，当汽车左转时，首先经过传感器3，P_1.1口接收到信号转换为低电平，接着传感器4接收到信号，P_3.2变为低电平，U₃，U₄交替8次向点阵输入数据，使“T”型黄闪灯②开始闪烁。实物模型验证表明，本设计可达到预期功能。

系统工作流程如图6所示。对于出入口共用一个门禁的小区，在门禁内外两侧贴近栏杆处各设置一个红外线检测器，内侧用A₁表示，外侧用A₂表示，若A₁先被遮挡，A₂后被遮挡，表明有车辆从小区驶出，在栏杆启动的同时触发警示装置，警示灯①闪烁。若车辆转向检测装置的B₂传感器在T₁时间里没有检测到有车辆通过，则说明此车辆为右转车辆且已经安全通过，此时警示灯①可自行熄灭；若车辆检测装置的两个距离传感器中，B₁传感器发射的红外线先被遮挡，其后B₂传感器发射的红外线又同时被遮挡，且检测距离均小于检测装置到地面的距离，说明有左转车通过，干道另一侧的警示灯②的信号触发，警示灯②闪烁提醒干道另一侧车辆减速，警示灯②闪烁T₂时间后熄灭。针对出口和入口各采用一个门禁装置控制的小区，仅仅将出口的门禁系统与警示灯①联动即可，其余方案设计同上即可实现上述功能。

Claims (7)

1.一种干道出入口减速警示系统，包括感应单元，综合协调控制模块以及减速警示单元，其特征在于：

所述感应单元由小区出入口门禁装置或/和红外线检测器、车辆转向检测装置组成；

所述减速警示单元包括设置在主干道上靠近小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯①以及设置在主干道上远离小区一侧行车方向的车辆减速黄闪警示灯②；

综合协调控制模块接收小区出入口门禁装置④或/和红外线检测器、车辆转向检测装置的检测信号，判断驶出小区车辆右转或左转，输出控制信号至减速警示单元，从而使黄闪警示灯①工作，或黄闪警示灯①和②均工作，提醒主干道上的车辆减速，从而保障小区驶出的车辆能快速、安全地通过交叉口。

2.根据权利要求1所述的干道出入口减速警示系统，其特征在于：小区出入口门禁装置为出口和入口各有一个门禁，感应单元通过出口门禁的开关状态获得车辆的驶出信号并传输到综合协调控制模块。

3.根据权利要求1所述的干道出入口减速警示系统，其特征在于：小区出入口门禁装置为出口和入口共用一个门禁，采用两组红外线检测器与门禁装置联动，两组红外线检测器分别设置于所述门禁装置栏杆固定装置的内侧和外侧，两组红外线检测器所发出的红外光束与门禁装置横杆平行，两组红外线检测器覆盖范围与门禁装置横杆长度相同，当内侧的红外线检测器先被遮挡而外侧的红外线检测器后被遮挡时说明有车辆驶出小区，反之，则说明有车辆进入小区。

4.根据权利要求1、2或3所述的干道出入口减速警示系统，其特征在于：车辆转向检测装置由红外测距传感器B₁、B₂和支架组成，所述支架包括立柱和横杆，两个红外测距传感器B₁和B₂并排安装于固定在小区出口处的立柱上的横杆上，两个红外测距传感器B₁和B₂垂直向下发射红外线；当红外测距传感器B₁和B₂先后被遮挡并又同时被遮挡，并且检测距离小于检测器到地面的距离时，认为有左转车辆通过。

5.根据权利要求4所述的干道出入口减速警示系统，其特征在于：车辆转向检测装置的横杆安装方向与小区出口方向呈一定的角度，横杆的长度不小于小区出口道路宽度的1/2；设车辆转向检测装置的立柱距离出口右侧路缘石的距离为a₀，根据《道路交通信号灯设置与安装规范》，给出a₀的参考值1.4m；立柱距离主干道近端非机动车道路缘石的距离为b₀，其长度与横杆长度以及横杆和小区出口道方向的夹角有关；立柱的高度参考《道路交通信号灯设置与安装规范》，给出参考值6m；

传感器B₁距离出口右侧路缘石的距离为a₁，为保证传感器B₁能够有效检测到驶出小区的车辆，a₁的值依据下式计算：

（1）

其中，L_路宽指小区出口道路的宽度；

传感器B₂设置于传感器B₁的外侧，传感器B₁、B₂的横向间距a₂取1.5m，纵向间距b₂取4.5m，横杆与小区出口方向的夹角α：

（2）

实际应用时，a₂和b₂的值及横杆与水平方向的夹角应根据小区出口宽度以及通过预通行实验来确定：红外测距传感器B₂位于支架横杆上的位置应满足红外线垂直于路面发射时，反射点位于小区出口道路中心线上或适当偏左，保证能够检测到左转车辆；另外，为避免红外测距传感器B₂受到主干道上非机动车的干扰，红外测距传感器B₂距小区近端非机动车道路缘石的距离应保持在0.5～1m范围内，本例中给出参考值1m，由上述推算确定立柱的具体位置。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的干道出入口减速警示系统，其特征在于：采用停车视距模型合理设置警示灯的位置，根据运动学公式：

（3）

式中：v为干道车辆的车速，m/s；t为驾驶员的平均反应时间，通常取1.2s，

（4）

式中：φ为汽车轮胎与路面间的摩阻系数；i为道路纵坡；则：

（5）

只有合理确定警示灯的位置，才能够有效发挥红外传感器与警示灯联动系统的作用，所述停车视距模型中，S _t为停车视距，S ₁为反应距离，S ₂为制动距离，S₃为安全距离，安全距离通常取3～5 m。

7.根据权利要求6所述的干道出入口减速警示系统，其特征在于：警示灯闪烁时间采用如下方式确定：假设小区门禁到主干道内边缘的直线距离为L ₁，小区驶出车辆的安全车速为v ₀，那么小区驶出车辆到达主干道的行驶时间t ₁为：

（6）

为保证小区驶出的车辆能够安全地汇入主干道，黄闪警示灯①的闪烁时间T ₁不应低于t ₁，即T ₁≥t₁，本设计给出3s的预留值，可取T ₁=t ₁+3s，即黄闪警示灯①于小区出口门禁打开时开始闪烁，闪烁T ₁秒后停止；

已知红外测距传感器B₂到小区近端非机动车道路缘石的距离为1m，由此可确定红外测距传感器B₂到双向机动车分隔带中线间的距离L ₄：

（7）

式中：ｄ 表示主干道机动车道及非机动车道总宽度；

则小区驶出车辆从红外测距传感器B₂到对向主干道最内侧行车道的行驶时间t ₂可按下式计算：

（8）

同理，为了保证小区驶出的左转车辆能够安全地汇入主干道内侧车道，黄闪警示灯②的闪烁时间T ₂不应低于t ₂，即T ₂≥t ₂，本设计给出3s的预留值，可取T ₂=t ₂+3s，即黄闪警示灯②于红外距离传感器B₁、B₂检测到车辆左转时开始闪烁，闪灯T ₂秒后停止。