CN106758915B - 一种液压升降智能检伪减速带装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压升降智能检伪减速带装置及其方法，它包括测速装置、智能处理装置、液压升降装置、减速带。测速装置通过压力传感器测量通过车辆的信号，传递给智能处理装置，智能处理装置根据信号计算出车速及减速带应该抬升的高度，进而发出控制指令给液压升降装置，液压升降装置驱动液压缸顶起减速带至对应的高度，以实现对不同车速的智能减速效果。该减速带装置可以正确识别车辆通过信息，剔除虚假的车辆通过信号，具有检伪功能。该减速带装置避免了未超速车辆的强制振荡，保障了合法司机及乘客的权益，同时也可以保留减速带的警示减速作用。

Description

一种液压升降智能检伪减速带装置及其方法

技术领域

本发明属于预防道路交通事故的减速带技术领域，具体涉及一种液压升降智能检伪减速带装置及其方法。

背景技术

近年来，减速带被广泛地应用到厂区、小区、校园、单位等人流密集或交通特殊地段，辅助完成道路限速、车辆降速功能。但是，目前国家并未出台有关减速带的国家标准，行业内一般的生产标准是：减速带宽度不得超过30厘米，厚度(高度)不得超过5厘米，且根据道路路面的宽窄有25厘米和1米两种长度，带体应覆盖有黑黄两种颜色的条纹，以便与路面的颜色区别开来。

减速带的主要功用是强制使通过该减速带的车辆减速，使其以低于规定速度的车速通过。目前，减速带多为铸铁或者橡胶结构，质地坚硬，这就造成对通过车辆的巨大颠簸。尤其是遵守交通规则，已经把车辆降低到规定车速的车辆，司机和乘客还得遭受颠簸之苦。这对车上司机和乘客的人身安全造成了很大的影响，尤其是有心脑血管等方面疾病的人士，或者是受伤需要平稳送往医院急救的病人。另一方面，对于通过该减速带的自行车、电动车等非机动车辆，产生的颠簸更大，危害性更强。

为了使得满足规定速度的车辆平稳通过减速带，同时保证减速带对超速车辆的减速功能，国内外已研究出部分可根据车速自动升降的减速带。如雷达测速、红外测速、气压驱动等多种类型的可升降减速带。但是，雷达测速成本高昂，难以大面积推广；红外测速装置容易受电动车、自行车等干扰，或多人同时通过多个红外检测点时，容易产生误判断；气压驱动则会由于车辆质量不同，造成驱动气腔内压力不均匀，对气压系统会产生损害性的冲击。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种液压升降智能检伪减速带装置及其方法，解决车辆在满足限制车速时通过减速带依旧颠簸，存在安全隐患的问题，同时可以保证对超速车辆的强制限速、减速功能；同时，正确识别车辆通过信息，剔除虚假的车辆通过信号，具有检伪功能，避免非超速车辆的强制振荡，保障合法司机及乘客的权益，同时也可以保留减速带的警示减速作用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种液压升降智能检伪减速带装置，包括依次连接的测速装置、智能处理装置、液压升降装置和减速带；

所述液压升降装置包括电磁换向阀及通过油管连接的设置于地面下方的液压缸，所述液压缸与地面上方设置的所述减速带通过垫片连接，驱动其上升下降；

所述电磁换向阀通过两根油管分别连接所述液压缸的上下端，驱动液压活塞上下升降运动。

进一步的，所述测速装置包括与地面平齐设置的钢板及其下方固连的压力传感器；所述测速装置安装在距离所述减速带为5-8米的位置。

进一步的，所述智能控制装置包括单片机和电源。

进一步的，所述单片机还连接有与所述电磁换向阀并联的蜂鸣器、LED灯及显示器，所述蜂鸣器设置在减速带旁边，所述LED灯设置若干个，设置在减速带路两侧。

进一步的，所述液压升降装置包括依次连接的液压油箱、液压马达、单向阀、电磁换向阀、油管和液压缸，同时，所述液压油箱还直接与所述电磁换向阀连接。

上述的液压升降智能检伪减速带装置的方法为：测速装置获取车辆的压力信号，传递给智能处理装置，进行阈值分析和数值分析，向与之连接的液压升降装置发送相应的驱动控制信号；具体包括以下步骤：

1)测速装置的压力传感器获取车辆的压力信号，通过导线传递给智能处理装置；

2)所述智能处理装置的单片机对所述车辆压力信号首先进行阈值处理，判断是否是汽车通过，通过检伪处理后，计算车速，与规定车速进行比较运算，得出电磁换向阀(13)的控制信号，通过控制线传输给液压驱动系统的电磁换向阀；

3)所述电磁换向阀接收到驱动控制信号，进行通电并计时，液压油箱内的液压油经液压马达、单向阀、及所述电磁换向阀再经油管到达液压缸，驱动液压缸上下运动，通过垫片驱动其上方设置的减速带上升或下降；

到达所述智能控制装置的规定时间后，所述电磁换向阀断电，液压缸停止运动，所述减速带(17)随之停止，保持在设置的位置。

进一步的，所述减速带通过垫片和液压缸连接在一起，液压缸完全下降时，减速带和地面平齐；当液压缸上升时，推动减速带上升。

进一步的，步骤2)中，所述智能处理装置的单片机进行阈值处理并计算车速的具体方法为：设单片机获取到的压力传感器上物体通过的重量是W，系统设置的质量阈值为T，是否有车辆通过压力传感器的逻辑变量为C，则有如下判别规则：

C＝0表示判断结果为没有车辆通过，继续等待其他指令；

C＝1表示判断结果为有车辆通过，则计时器开始计时，即为前轮通过时的时间，此时记时间为t₁；

后轮通过时即为第二个压力传感器信号接收到的时间，此时计录时间为t₂，则计算的车辆速度V_C：

其中，L为汽车前后轮距离即轴距。

进一步的，步骤2)中，所述智能处理装置的单片机进行智能检伪的具体方法为：假设减速带最低限制速度为Vx(m/s)，超过此速度则需降速，减速带开始上升，则在限制速度下前后轮通过压力传感器的时间Tx(s)为：

a)若单片机在接收到第一个压力传感器的信号后，过了Tx时间后一段时间仍未接收到第二个压力传感器信号，则判断第一个压力传感器信号为伪信号，非汽车通过；此时，把第一个压力传感器信号清除，单片机对部分参数复位，继续等待车辆通过信息；

b)若单片机在接收到第一个压力传感器的信号后，在Tx时间内接收到第二个压力传感器信号，则判断为汽车通过，并且车辆速度超速，需要进行减速带上升操作。

进一步的，所述减速带升降的高度的具体计算方法为：根据车辆速度计算减速带应该升起的高度H(cm)，判别规则如下：

单片机进一步计算电磁换向阀通电的时间t_d(s)，判别规则如下：

有益效果：本发明提供的液压升降智能检伪减速带装置及其方法，其有益效果在于，解决满足限制车速通过减速带依旧颠簸、存在安全隐患的问题，同时可以保证对超速车辆的强制限速、减速功能，提高了安全性；同时，该装置能正确识别车辆通过信息，剔除虚假的车辆通过信号，具有检伪功能。该减速带装置避免了非超速车辆的强制振荡，保障了合法司机及乘客的权益，同时也可以保留减速带的警示减速作用。另一方面，所述装置采用的设备，如测速采用的压力传感器等成本低廉，液压驱动平稳安全，成本低，易于大规模推广，具有较大的市场前景和推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例的液压升降智能检伪减速带装置结构示意图；

图2是本发明实施例的智能处理装置中单片机正常工作流程图；

图3是本发明实施例的判断车辆通过原理图，其中图3(a)所测压力传感器数据低于阈值T，判断非汽车通过；图3(b)所测压力传感器数据超过阈值T，判断是汽车通过；

图4是本发明实施例的减速带最高和最低位置示意图，是图1中部分结构的放大示意图，其中图4(a)减速带最低位置；图4(b)减速带最高位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明为一种液压升降智能检伪减速带装置及其方法，它包括测速装置、智能处理装置、液压升降装置、减速带。测速装置通过压力传感器测量通过车辆的信号，传递给智能处理装置，智能处理装置根据信号计算出车速及减速带应该抬升的高度，进而发出控制指令给液压升降装置，液压升降装置驱动液压缸顶起减速带至对应的高度，以实现对不同车速的智能减速效果。该减速带可以根据车速的不同升高到对应的高度，如车速低于限制车速，则减速带与地面平齐，车辆平稳通过；反之则减速带升高至对应的高度，强制降低车速。该减速带装置可以能正确识别车辆通过信息，剔除虚假的车辆通过信号，具有检伪功能。该减速带装置避免了遵守限速车辆的强制振荡，保障了合法司机及乘客的权益，同时也可以保留减速带的警示减速作用。

本发明的一种液压升降智能检伪减速带装置包括测速装置、智能处理装置、液压升降装置、减速带。测速装置的压力传感器安装在距离减速带5-8米的地面上，与地面平齐。压力传感器获取的压力信号通过导线传递给智能处理装置。智能处理装置对压力传感器获得的信号进行阈值分析并运算，计算出车辆速度，并和规定车速进行对比、运算，最终计算出驱动电磁换向阀的控制信号。电磁换向阀通电后，液压油会进入液压缸，驱动减速带上升或者降低到规定的高度，完成智能调节。

测速装置包括钢板、压力传感器、数据线。钢板和地面平齐，边缘处与地面紧密结合，缝隙较小；压力传感器和钢板固定在一起，以保证正常测量通过车辆的重量；数据线在地面下方，连接到智能控制装置。

智能控制装置包括单片机、电源、蜂鸣器、LED灯、显示器等。单片机对测速装置传递过来的车辆重量信号首先进行阈值处理，判断是否是汽车通过。进而计算出车辆通过速度，与规定车速进行比较运算，得出电磁换向阀的控制信号。该控制信号通过控制线传输给液压驱动系统的电磁换向阀。

单片机工作原理和判断车辆通过原理如图2、图3所示，其中图3(a)所测压力传感器数据低于阈值T，判断非汽车通过；图3(b)所测压力传感器数据超过阈值T，判断是汽车通过。

设单片机获取到的压力传感器上物体通过的重量是W，系统设置的质量阈值为T，是否有车辆通过压力传感器的逻辑变量为C，则有如下判别规则：

C＝0表示判断结果为没有车辆通过，继续等待其他指令。C＝1表示判断结果为有车辆通过，则计时器开始计时，此时记时间为t₁，并等待下一个车轮通过压力传感器。此处，设置有智能检伪功能，如果是类似于车辆的重物突然挤压压力传感器，造成误识别，此时单片机会根据下一次压力传感器获取的信号，判断车辆真伪。

假设减速带最低限制速度为Vx(单位m/s)，超过这个速度则需要降速，减速带开始上升。设汽车前后轮距离即轴距为L，则在限制速度下前后轮通过压力传感器的时间Tx(单位s)应该为：

若单片机在接收到第一个压力传感器的信号后，过了Tx时间后一段时间仍未接收到第二个压力传感器信号，则可以判断第一个压力传感器信号为伪信号，非汽车通过。此时，把第一个压力传感器信号清除，单片机对部分参数复位，继续等待车辆通过信息。

若单片机在接收到第一个压力传感器的信号后，在Tx时间内接收到第二个压力传感器信号，则判断有车辆通过，并且车辆速度超速，需要进行减速带上升操作。此时计录时间为t₂，则计算的车辆速度

蜂鸣器由单片机输出口置1通电、置0断电控制，通电时发出蜂鸣声音，用于报警以提醒超速车辆，设置在减速带旁边。

LED灯由单片机输出口置1通电、置0断电控制，通电时发出亮光，用于提示有车辆通过，设置在减速带路两侧明显位置，可设置若干个LED灯同时显示。

液压升降装置包括液压油箱、液压马达、液压缸、单向阀、电磁换向阀、油管等。智能控制装置传递过来的控制信号输入给电磁阀，电磁阀通电并计时，液压油经液压油箱、液压马达、电磁换向阀到达液压缸，驱动液压缸运动。到达单片机规定时间后，电磁阀断电，液压缸停止运动。

根据车辆速度计算减速带应该升起的高度H(单位cm)，此处可以设置H的判别规则如下：

该判别规则也可根据实际需要进一步细化。

单片机进一步计算电磁阀应该通电的时间t_d(单位s)，电磁阀通电时间受液压泵、油管口径、液压缸等具体参数影响，以实际测试时间为准。此处可以设置t_d的判别规则如下：

当车辆通过减速带后，单片机对主要参数复位处理，并将减速带高度将为0，和地面平齐，即恢复到初始位置，等待下一辆车通过。如图4所示，其中图4(a)减速带最低位置；图4(b)减速带最高位置。

减速带和液压缸固定在一起，液压缸完全下降时，减速带和地面平齐，车辆可以平稳通过，不产生颠簸。当液压缸上升时，推动减速带上升。在初始位置液压缸完全下降，减速带和地面平齐，不会对过往车辆产生颠簸。

实施例

本实施例适用于一般轿车的减速设置，减速带最高提升高度是5cm，宽度是30cm，减速带初始位置高度是0cm，与地面平齐。其他车型可根据具体条件调整部分参数以实现智能减速。

参照附图1，本实施例的液压升降智能检伪减速带装置，它包括测速装置、智能处理装置、液压升降装置、减速带17。测速装置的压力传感器2安装在距离减速带17约5-8米的地面上，与地面18平齐。测速装置通过测量两个车轮通过压力传感器2的时间来计算其通过速度，故后轮通过时为信号采集结束时间。而此时车身最前部距离减速带17应该保留一定的距离，以利于减速带17升降。同时，也应考虑节省车辆通过减速带17的距离空间。因一般汽车车身长3.5-5米，前后轮距离2.5-3.5之间，故将压力传感器2安装在距离减速带17约5-8米的位置。

测速装置包括钢板1、压力传感器2、数据线3。钢板1和地面18平齐，边缘处与地面18紧密结合，缝隙较小；压力传感器2和钢板1固定在一起，以保证正常测量通过车辆的重量；数据线3在地面下方，连接到智能控制装置。

本实施例中，压力传感器2采用高精度合金钢传感器。因一般轿车总重量在1.1到1.4吨左右，前后轮单次通过压力传感器的重量在0.6-0.8吨左右。为提高测量范围且保证测量精度，本实施例中选用量程2吨的高精度合金钢悬臂称重传感器。

智能控制装置包括单片机4、电源5、蜂鸣器6、LED灯7等。单片机采用流行的89C51单片机，可以大大降低成本，对测速装置传递过来的车辆重量信号进行阈值处理，以判断是否是汽车通过。本实施例中阈值设置为0.6吨，也可根据具体条件进行调整。如车辆重量超过0.6吨，则判断是重量较大的汽车通过，如果车辆重量低于0.6吨，则判断是普通的自行车、电动车或者行人踩踏通过。

单片机4判断有车辆通过后，记录下通过时间，并等待记录后轮通过时间；同时，通过LED灯7提示将要有车辆通过减速带17。

LED灯7用于提示有车辆通过，设置在减速带17路两侧明显位置，可设置若干个。

单片机4根据汽车前后轮间距和车轮通过传感器的时间，可以得到该车辆的实时速度。然后将该车辆实时速度和规定车速进行比较运算。

本实施例中，假设该减速带所在路段限速20km/h，计算得到车辆的实时速度是31km/h，超过该限速的50％，因而单片机4需要发出减速带17提升指令和蜂鸣器6报警指令，且确定要求减速带17提高到5cm高度。

本实施例中，经实际测试，电磁换向阀13需要通电5s，液压缸15才能升起减速带17到5cm高度，进而确定电磁换向阀13通电时间为5s。单片机4通过控制线8、9发出通电、断电信号。

单片机4同时发出蜂鸣器6控制指令，报警发声以提醒超速车辆。本实施例中设置蜂鸣器6报警发声时间为5s。

单片机将通电信号通过控制线9传递给液压驱动系统的电磁换向阀13。

液压升降装置包括液压油箱10、液压马达11、单向阀12、电磁换向阀13、油管14、液压缸15等。

本实施例中，电磁换向阀13采用三位四通电磁换向阀，接收控制信号后右侧通电。液压油经液压油箱10、液压马达11、单向阀12、电磁换向阀13通过油管14到达液压缸15，驱动液压缸15向上运动。减速带17压在垫片16上，垫片16和液压缸15固定在一起，在最高位置时保持和减速带17的紧密结合。到达单片机规定时间后，电磁换向阀13断电，液压缸15停止运动，保持在当前位置。

本实施例测试过程中，能够有效地检测出车辆通过信息，并及时根据车辆速度升降减速带17，在车辆到达减速带前有效提升减速带17到5cm位置，减速效果明显，有效率高。同时，智能检测功能可以剔除出虚假车辆通过信息，如人为踩踏压力传感器2、重物误压压力传感器2等。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种液压升降智能检伪减速带装置，其特征在于：包括依次连接的测速装置、智能处理装置、液压升降装置和减速带(17)；

所述测速装置包括与地面平齐设置的钢板(1)及其下方固连的压力传感器(2)；所述测速装置安装在距离所述减速带(17)为5-8米的位置；

所述智能处理装置包括单片机(4)和电源(5)；

所述液压升降装置包括电磁换向阀(13)及通过油管(14)连接的设置于地面下方的液压缸(15)，所述液压缸(15)与地面上方设置的所述减速带(17)通过垫片(16)连接，驱动其上升下降；所述液压升降装置还包括依次连接的液压油箱(10)、液压马达(11)、单向阀(12)、电磁换向阀(13)、油管(14)和液压缸(15)，同时，所述液压油箱(10)还直接与所述电磁换向阀(13)连接；

所述电磁换向阀(13)通过两根油管(14)分别连接所述液压缸(15)的上下端，驱动液压活塞上下升降运动；

该液压升降智能检伪减速带装置的方法为：测速装置获取车辆的压力信号，传递给智能处理装置，进行阈值分析和数值分析，向与之连接的液压升降装置发送相应的驱动控制信号；具体包括以下步骤：

1)测速装置的压力传感器(2)获取车辆的压力信号，通过导线传递给智能处理装置；

2)所述智能处理装置的单片机(4)对所述车辆压力信号首先进行阈值处理，判断是否是汽车通过，通过检伪处理后，计算车速，与规定车速进行比较运算，得出电磁换向阀(13)的控制信号，通过控制线传输给液压驱动系统的电磁换向阀(13)；

3)所述电磁换向阀(13)接收到驱动控制信号，通电并计时，液压油箱(10)内的液压油经液压马达(11)、单向阀(12)、及所述电磁换向阀(13)再经油管(14)到达液压缸(15)，驱动液压缸(15)上下运动，通过垫片(16)驱动其上方设置的减速带(17)上升或下降；

到达所述智能控制装置的规定时间后，所述电磁换向阀(13)断电，液压缸(15)停止运动，所述减速带(17)随之停止，保持在设置的位置。

2.根据权利要求1所述的液压升降智能检伪减速带装置，其特征在于：所述单片机(4)还连接有与所述电磁换向阀(13)并联的蜂鸣器(6)、LED灯(7)及显示器，所述蜂鸣器(6)设置在减速带旁边，所述LED灯(7)设置若干个，设置在减速带路两侧。

3.根据权利要求1所述的液压升降智能检伪减速带装置，其特征在于：所述减速带(17)通过垫片(16)和液压缸(15)连接在一起，液压缸(15)完全下降时，减速带(17)和地面平齐；当液压缸(15)上升时，推动减速带(17)上升。

4.根据权利要求1所述的液压升降智能检伪减速带装置，其特征在于：步骤2)中，所述智能处理装置的单片机(4)进行阈值处理并计算车速的具体方法为：设单片机(4)获取到的压力传感器(2)上物体通过的重量是W，系统设置的质量阈值为T，是否有车辆通过压力传感器的逻辑变量为C，则有如下判别规则：

C＝0表示判断结果为没有车辆通过，继续等待其他指令；

C＝1表示判断结果为有车辆通过，则计时器开始计时，即为前轮通过时的时间，此时记时间为t₁；

后轮通过时即为第二个压力传感器信号接收到的时间，此时计录时间为t₂，则计算的车辆速度V_C：

其中，L为汽车前后轮距离即轴距。

5.根据权利要求4所述的液压升降智能检伪减速带装置，其特征在于：步骤2)中，所述智能处理装置的单片机(4)进行智能检伪的具体方法为：假设减速带最低限制速度为Vx(m/s)，超过此速度则需降速，减速带开始上升，则在限制速度下前后轮通过压力传感器的时间Tx(s)为：

a)若单片机在接收到第一个压力传感器的信号后，过了Tx时间后一段时间仍未接收到第二个压力传感器信号，则判断第一个压力传感器信号为伪信号，非汽车通过；此时，把第一个压力传感器信号清除，单片机对部分参数复位，继续等待车辆通过信息；

b)若单片机在接收到第一个压力传感器的信号后，在Tx时间内接收到第二个压力传感器信号，则判断为汽车通过，并且车辆速度超速，需要进行减速带上升操作。

6.根据权利要求1所述的液压升降智能检伪减速带装置，其特征在于：步骤3)中，所述减速带(17)升降的高度的具体计算方法为：根据车辆速度计算减速带(17)应该升起的高度H(cm)，判别规则如下：

单片机进一步计算电磁换向阀(13)通电的时间t_d(s)，判别规则如下：