CN106498874A - 一种隔离栏、车道调整系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种隔离栏、车道调整系统及方法。所述隔离栏包括方形立柱、箱体、护栏；所述方形立柱安装在所述箱体上；所述方形立柱内安装主控模块、图像获取模块、无线串口模块、超声波模块；所述方形立柱顶部安装有太阳能电池充电模块、天线；所述护栏以铰接的方式安装在所述方形立柱上；所述箱体内部设置有电机、驱动装置；所述箱体底部设置有车轮；所述电机与所述主控模块电连接；所述电机的输出端与所述驱动装置的受力端相连；所述驱动装置的出力端与所述车轮相连。采用本发明的隔离栏、车道调整系统及方法能够使得隔离栏可以在没有人为干涉的情况下自主的决策动作，在不同时间合理的分配车道宽度。
Description
技术领域
本发明涉及交通领域，特别是涉及一种隔离栏、车道调整系统及方法。
背景技术
随着我国经济的发展及城镇化的推进，我国汽车拥有量在快速增加，同时伴随着城市规模的越来越大，城市中心土地价值的不断攀升，越来越多的人选择在市区工作、市郊居住的生活模式，由此形成了上下班高峰时段进出市区的潮汐交通流。这种早晚高峰单向潮汐性拥堵为世界性难题。为了解决这个问题，出现了“潮汐车道”的设计方法，希望车道可以根据道路的车流量大小来实时实现车道的合理分配，从而可以缓解拥堵，减少燃油的消耗量和车辆尾气的排放，达到节能减排，低碳交通的目的。"潮汐车道"是指根据早晚交通流量不同情况，根据可变车道对有条件的道路，使得某一车道在不同时段内的行驶方向发生变化。例如，早晨从城外往城里走的车多，就可以通过增加某一道路进城方向车道、减少出城方向车道的方式，缓解交通压力，疏导交通。晚高峰时分则可以采取与之相反的车道调配疏导车辆出城。
目前，在国内潮汐车道的实现主要有以下两种类型：第一种类型是型号为QZ40的自走式隔离栏。此系统不能达到完全的自动控制，即不能自动停止，没有检查周围障碍物的能力；而且其信号接收为近距离接收信号，不能接受计算机远距离控制，给交通管理者到来不便；另外，系统没有自检功能，不能报告其自身功能完整性，具有一定的隐患；第二种类型是利用电子交通牌来实现。分为两种方案，一种是通过线圈信号检测系统控制分道灯，还有一种是通过远程与公安网通信实现交警对车道控制灯的实时控制。利用车道控制灯的这种方法要求司机精神高度集中，并且由于没有隔离栏，在双向车道上，有车辆行驶错误，后果不堪设想。在国外，美国洛杉矶用拉链车来实现潮汐车道。这种拉链车行走缓慢只有8英里每小时，而且每次只能更换一个车道，浪费了拉链车司机大量的时间。例如，旧金山金门大桥和纽约进入曼哈顿岛设置的潮汐隔离护栏，需要人为的控制动作时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔离栏、车道调整系统及方法，使得隔离栏可以在没有人为干涉的情况下自主的决策动作，在不同时间合理的分配车道宽度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种隔离栏，方形立柱、箱体、护栏；
所述方形立柱安装在所述箱体上；
所述方形立柱内安装主控模块、图像获取模块、无线串口模块、超声波模块；
所述方形立柱顶部安装有太阳能电池充电模块、天线；
所述图像获取模块、无线串口模块、超声波模块、太阳能电池充电模块与所述主控模块电连接；
所述护栏以铰接的方式安装在所述方形立柱上；
所述箱体内部设置有电机、驱动装置；
所述箱体底部设置有车轮；
所述电机与所述主控模块电连接；
所述电机的输出端与所述驱动装置的受力端相连；
所述驱动装置的出力端与所述车轮相连。
可选的，所述的隔离栏，还包括：照明模块；
所述照明模块安装在所述方形立柱上，根据所述主控模块上的光强传感器的检测信号，在环境光线较暗时，对所述图像获取模块进行补光，提高车道识别的准确性。
可选的，所述的隔离栏，还包括：电源模块；
所述电源模块与所述主控模块电连接；
所述电源模块与所述电机电连接；
所述电源模块为锂蓄电池，与所述太阳能电池充电模块相连。
一种车道调整系统，包括：控制端、路况信息采集系统、隔离栏、中继器；
所述控制端，用于与所述路况信息采集系统远程通信，还用于对隔离栏运行状态进行实时控制；
所述中继器用于所述控制端与所述隔离栏系统之间进行数据传输，形成环形无线通讯模式。
一种车道调整方法，根据权利要求1-3所述的隔离栏进行车道调整，包括：
获取交通路况数据；
根据所述交通路况数据得到每天路段车流量高峰期的时间；
判断当前时间是否到达所述车流量高峰期时间，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示当前时间到达所述车流量高峰期时间时，向隔离栏发送移动信号，以使所述隔离栏向车流量低于第一设定值的车道移动，进而拓宽车流量高于第二设定值的车道。
可选的，在向所述隔离栏发送移动信号之前，还包括：
检测是否存在障碍物，得到第二判断结果；
当第二判断结果表示不存在障碍物时，向所述隔离栏上的指示灯发送开启信号。
可选的，在所述向所述隔离栏发送移动信号之后，还包括：
判断所述隔离栏是否在所述标志线的中点，得到第三判断结果；
当所述第三判断结果表示所述隔离栏没有在所述标志线的中点，所述隔离栏继续移动；
当所述第三判断结果表示所述隔离栏在所述标志线的中点，将所述隔离栏的停止位置发送到控制端进行显示。
可选的，在向所述隔离栏发送移动信号之前，还包括：
向每个隔离栏发送检测信号；
判断所述中继器是否在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，得到第四判断结果；
当所述第四判断结果表示为所述中继器在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，确定每个隔离栏都在正常工作状态；
当所述第四判断结果表示为所述中继器没有在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，则向控制端发出警报信号。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明以铰接的方式将护栏安装在隔离栏上，当所述隔离栏接收到控制端的运行指令时，能够快速移动隔离栏，以拓宽车道，使得所有隔离栏也可以在没有人为干涉的情况下自主的决策动作，在不同时间合理的分配车道宽度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的隔离栏结构图；
图2为本发明实施例的车道调整方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种隔离栏、车道调整系统及方法，使得所有隔离栏也可以在没有人为干涉的情况下自主的决策动作，在不同时间合理的分配车道宽度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例的隔离栏结构图，如图1所示，一种隔离栏，方形立柱101、箱体102、护栏103；
所述方形立柱101安装在所述箱体102上；
所述方形立柱内安装主控模块1011、图像获取模块1012、无线串口模块、超声波模块1013；
所述方形立柱101顶部安装有太阳能电池充电模块1014、天线1015；
所述图像获取模块1012、无线串口模块、超声波模块1013、太阳能电池充电模块1014与所述主控模块1011电连接；
所述护栏103以铰接的方式安装在所述方形立柱101上；
所述箱体内部设置有电机、驱动装置；
所述箱体底部设置有车轮104；
所述电机与所述主控模块1011电连接；
所述电机的输出端与所述驱动装置的受力端相连；
所述驱动装置的出力端与所述车轮104相连。
其中，具体的，所述主控模块1011所使用的主控芯片是采用STM32F407ZET6作为控制芯片。STM32F407ZET6基于ARM Cortex M4内核，数据总线宽度32bit，最大时钟频率168MHz，程序存储器大小512KB，数据RAM大小192KB。性能好，功能强大，满足设计要求。
具体的，所述图像获取模块1012，选用的型号是ov2640,其具有高灵敏度、高灵活性、支持JPEG输出等特色。并且可支持曝光、白平衡、色调、饱和度、对比度等众多参数设置。支持JPEG/RGB565格式输出，可以满足不同场合需求。
图像获取模块1012是隔离栏系统的最重要的环节，是保证隔离栏可以准确的移动到自己应该移动到的位置的必要条件，图像获取模块1012可以为摄像机。
具体的，所述超声波模块1013为了防止隔离栏在移动过程中有障碍物出现，本发明中设计了双面的超声波模块。超声波模块的作用是在执行动作命令之前，若超声波模块1013检测到前方0.5m的扇形区域内有障碍物（可以是还未离开车道的车辆），则电机停止移动。系统会继续检测障碍物信息，当再次检测到没有障碍物的时候，再重启CUP，执行动作命令。这里我们选用的XKC-ME007Y-TX-X型号的防水超声波传感器模块，体积小，电压低，测量精度高。
具体的，本隔离栏中使用的无线串口模块是E34-TTL-100。E34-TTL-100是一款基于100mW的无线数传模块,工作在2400-2518MHz频段，传输距离远，最远通信距离可达1000米，同时具有抗干扰能力强的优势。此模块具有数据加密和压缩功能。数据压缩功能有概率减小传输时间，减小受干扰的概率,提高可靠性和传输效率。
具体的，所述车轮是由驱动装置驱动，所述车轮的直径为15-20CM，外圈为有花纹的橡胶，能够增大摩擦，使得车轮滚动平稳，在隔离栏移动过程中不会出现左右摇晃、受到障碍物的阻碍容易倒地等问题。
本发明采用上述隔离栏结构，护栏通过铰接的方式将每个隔离栏铰接在一起，能够使得隔离栏不用人为控制，自主的进行移动。
具体的，所述的隔离栏，还包括：照明模块；
所述照明模块安装在所述方形立柱101上，根据所述主控模块1011上的光强传感器的检测信号，在环境光线较暗时，对所述图像获取模块1012进行补光，提高车道识别的准确性。
具体的，所述照明模块所用射灯采用的是YS-MR16型号。
具体的，所述的隔离栏，还包括：电源模块；
所述电源模块与所述主控模块1011电连接；
所述电源模块与所述电机电连接；
所述电源模块为锂蓄电池，与所述太阳能电池充电模块相连。
所述电源模块用来给主控模块与电机供电，本发明采用是48V的锂蓄电池，其具有优良的体积与功率之比。同时，为了可以尽量减少蓄电池的更换次数并节约能源，系统中设置了硅系列的太阳能电池充电模块，在晴天的时候给蓄电池进行补充充电。
所述隔离栏应用于一种车道调整系统，包括：控制端、路况信息采集系统、隔离栏、中继器；
所述控制端，用于与所述路况信息采集系统远程通信，还用于对隔离栏运行状态进行实时控制；
所述中继器用于所述控制端与所述隔离栏系统之间进行数据传输，形成环形无线通讯模式
具体的，所述路况信息采集系统可以为智能交通系统、。
图2为本发明实施例的车道调整方法流程图，如图2所示，一种车道调整方法，所述方法应用于所述车道调整系统，包括：
步骤S201：获取交通路况数据；
步骤S202：根据所述交通路况数据得到每天路段车流量高峰期的时间；
步骤S203：获取当前时间；
步骤S204：判断所述当前时间是否到达所述车流量高峰期时间，得到第一判断结果；当第一判断结果为是时，执行步骤205；否则，执行步骤203。
步骤S205：向隔离栏发送移动信号，以使所述隔离栏向车流量低于第一设定值的车道移动，进而拓宽车流量高于第二设定值的车道；
本发明采用该车道调整方法能够快速移动隔离栏，以拓宽目标车道，使得所有隔离栏也可以在没有人为干涉的情况下自主的决策动作，在不同时间合理的分配车道宽度。
具体的，在所述向所述隔离栏发送移动信号之后，还包括：
判断所述隔离栏是否在所述标志线的中点，得到第三判断结果；
当所述第三判断结果表示所述隔离栏没有在所述标志线的中点，所述隔离栏继续移动；
当所述第三判断结果表示所述隔离栏在所述标志线的中点，将所述隔离栏的停止位置发送到控制端进行显示。
判断所述隔离栏是否达到所述标志线的中点具体步骤为：
当摄像头在工作时，根据测试好的隔离栏移动到位需要的时间进行判断。例如整个运动过程的时间为6秒，当摄像头工作时，隔离栏在运行5.5秒时，这时隔离栏已经移动到了第一位置，这时候开始检测车道上的白线边缘，求出白线的边缘坐标取中值，即求出栏杆应该运动到的第二位置，与当前栏杆的位置进行比较，用差值算出还需要移动的步数进而控制电机驱动，使得车轮行动相同的所需步数，从而控制隔离栏能准确到达目标位置。
具体的，在向所述隔离栏发送移动信号之前，还包括：
向每个隔离栏发送检测信号；
判断所述中继器是否在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，得到第四判断结果；
当所述第四判断结果表示为所述中继器在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，确定每个隔离栏都在正常工作状态；
当所述第四判断结果表示为所述中继器没有在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，则向控制端发出警报信号。
判断所有隔离栏是否正常接收信号具体步骤为：
在第一个隔离栏接收到中继器预备动作控制信号后，顺次将所述控制信号传递给下一个相邻的隔离栏，当最后一个隔离栏收到信号后，将信号返回给中继器，以此告知中继器每个隔离栏都确保自己工作正常并正常接收到信号。之后当中继器发送动作信号后，所有隔离栏同时前行。通过这样的控制策略来保证每个隔离栏都可以收到动作信息并同时动作。对于故障情况报警的实现，系统通过在中继控制发送命令后设定一个规定的时间，如果隔离栏发生故障（例如无线串口模块出现问题等），没有将信号向相邻的隔离栏传递，导致最后一个隔离栏没能够在规定的时间内发给中继器信号，则向主机（控制端）报警。
在接收信号过程中，当控制信号传递给隔离栏时，隔离栏内的部件会做出相应的动作，例如：图像采集模块会对周围环境进行摄像，查看图像采集模块是否发生故障；车轮会轻微滑动，以确保车轮可以正常滑动；超声波模块会检测周围环境是否存在障碍物，并将检测数据发送回中继器等。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种隔离栏，其特征在于，包括：方形立柱、箱体、护栏；
所述方形立柱安装在所述箱体上；
所述方形立柱内安装主控模块、图像获取模块、无线串口模块、超声波模块；
所述方形立柱顶部安装有太阳能电池充电模块、天线；
所述图像获取模块、无线串口模块、超声波模块、太阳能电池充电模块与所述主控模块电连接；
所述护栏以铰接的方式安装在所述方形立柱上；
所述箱体内部设置有电机、驱动装置；
所述箱体底部设置有车轮；
所述电机与所述主控模块电连接；
所述电机的输出端与所述驱动装置的受力端相连；
所述驱动装置的出力端与所述车轮相连。
2.如权利要求1所述的隔离栏，其特征在于，还包括：照明模块；
所述照明模块安装在所述方形立柱上，根据所述主控模块上的光强传感器的检测信号，在环境光线较暗时，对所述图像获取模块进行补光，提高车道识别的准确性。
3.如权利要求1所述的隔离栏，其特征在于，还包括：电源模块；
所述电源模块与所述主控模块电连接；
所述电源模块与所述电机电连接；
所述电源模块为锂蓄电池，与所述太阳能电池充电模块相连。
4.一种车道调整系统，其特征在于，包括：控制端、路况信息采集系统、如权利要求1-3任一项所述的隔离栏、中继器；
所述控制端，用于与所述路况信息采集系统远程通信，还用于对隔离栏运行状态进行实时控制；
所述中继器用于所述控制端与所述隔离栏系统之间进行数据传输，形成环形无线通讯模式。
5.一种车道调整方法，其特征在于，所述方法应用于所述车道调整系统，包括：
获取交通路况数据；
根据所述交通路况数据得到每天路段车流量高峰期的时间；
判断当前时间是否到达所述车流量高峰期时间，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示当前时间到达所述车流量高峰期时间时，向隔离栏发送移动信号，以使所述隔离栏向车流量低于第一设定值的车道移动，进而拓宽车流量高于第二设定值的车道。
6.如权利要求5所述的车道调整方法，其特征在于，在向所述隔离栏发送移动信号之前，还包括：
检测是否存在障碍物，得到第二判断结果；
当第二判断结果表示不存在障碍物时，向所述隔离栏上的指示灯发送开启信号。
7.如权利要求6所述的车道调整方法，其特征在于，在所述向所述隔离栏发送移动信号之后，还包括：
判断所述隔离栏是否在所述标志线的中点，得到第三判断结果；
当所述第三判断结果表示所述隔离栏没有在所述标志线的中点，所述隔离栏继续移动；
当所述第三判断结果表示所述隔离栏在所述标志线的中点，将所述隔离栏的停止位置发送到控制端进行显示。
8.如权利要求7所述的车道调整方法，其特征在于，在向所述隔离栏发送移动信号之前，还包括：
向每个隔离栏发送检测信号；
判断所述中继器是否在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，得到第四判断结果；
当所述第四判断结果表示为所述中继器在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，确定每个隔离栏都在正常工作状态；
当所述第四判断结果表示为所述中继器没有在规定时间内获得所有隔离栏对应于所述检测信号的反馈信号，则向控制端发出警报信号。
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