CN107190671A - 车道隔离警示柱及其警示方法 - Google Patents

车道隔离警示柱及其警示方法 Download PDF

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Abstract

一种车道隔离警示柱及其警示方法，属于道路交通设备领域，尤其是车道隔离装置的技术领域。本发明包括埋设在车道线上的底座、下端与底座上端相匹配的柱体，所述底座包括扶壁、基座，基座的下部外周设置扶壁，基座上部纵向设置孔，孔内设置弹簧，弹簧的上端设置与柱体的下端相匹配的活动面板；孔的侧壁上横向布置与柱体的下端相匹配的空槽；所述柱体的下部呈T型，上部包括位于柱体顶部的爆闪灯、蜂鸣器和毫米波雷达。警示柱主要包括毫米波雷达处理系统和警报系统，可实现对检测范围内车辆的实时监察。本发明实现了既轻便又稳定且可以灵活拆除，嵌入式可移动，具有感应报警功能可以有效防止车辆违规变道。

Description

车道隔离警示柱及其警示方法
技术领域
本发明专利属于道路交通设备领域，尤其是车道隔离装置的技术领域。
背景技术
随着城市交通的发展和道路交通管理手段的丰富化，可变车道、道路设施维养、专用车道等需要硬性隔离车道的情况时有发生，如何尽可能快速封闭路段、避免车辆违规变道、保障行车安全，成为了车道隔离中不可缺少的一部分。对于长路段的隔离仅仅依靠少量的交通信号、交通标志提醒很难有效阻止驾驶员误入或侵占被隔离的车道。同时，护栏等常规硬隔离又具有难以移动、不够灵活的缺点。且现有的隔离设备很难根据实时的车辆行驶状况对驾驶员进行提示，及时纠正驾驶员的违规行为。
发明内容
本发明目的是提供一种既轻便又稳定，使用时能够快速安装到位；无需使用时，可迅速拆除；操作简单，不易倾倒；具有质量轻、体积小、易于携带，具有感应报警的功能，能够检测出违规变道车辆并给出实时的警告的车道隔离警示柱及其警示方法。
一种车道隔离警示柱，包括埋设在车道线上的底座、下端与底座上端相匹配的柱体，所述底座包括扶壁、基座，基座的下部外周设置扶壁，基座上部纵向设置孔，孔内设置弹簧，弹簧的上端设置与柱体的下端相匹配的活动面板；孔的侧壁上横向布置与柱体的下端相匹配的空槽；所述柱体的下部呈T型，具体为圆柱外伸两个凸块。柱体上部包含能够感应车辆行驶方位的毫米波雷达，能够根据雷达传递的信息进行警报的爆闪灯和蜂鸣器。为实现感应、警报功能，警示柱内部须设可移动供电系统和控制系统。
本发明活动面板的长度方向与空槽的长度方向之间形成一定的夹角。
本发明的活动面板为超高分子量聚乙烯板材。
本发明的柱体为空心塑料件。
本发明柱体的表面贴有红黄相间的反光晶格片反光膜。
本发明的毫米波雷达感应器用24GHz雷达传感器，可采用FMCW(调频连续波)模式。其基本原理为，发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。雷达接收的回波的频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，但发射波与回波存在一个时间差，利用这个微小的时间差可计算出目标距离。辐射范围为一般为200m左右能够基本满足本发明的需求。天线采用相控阵天线技术。射频可以使用现阶段投入量产的S iGe MM IC技术。控制层包括阵列天线的波束形成算法、信号检测、测量算法、分类和跟踪算法。该雷达可以实现检测、测距、测速和角度测量的功能。当系统启动后，系统不断的向外发射毫米波，探测前方是否有障碍物。当有障碍物时，接收天线接收反射的回波，计算获得目标车辆的距离、方位信息后，判断雷达覆盖范围内是否出现了违规变道的车辆。
本发明的毫米波雷达判断是否违规变道的原理包括四个步骤，
●确定坐标系：建立雷达投影坐标系O-xy，原点O为雷达探测中心点在地面上的投影点，x轴为雷达平面方向，y轴雷达平面的法向量方向。
●确定标准平面：警示柱2雷达检测范围内存在一个位置基本不变的障碍物(警示柱1)，则将警示柱1、警示柱2连线所成的平面作为检测的标准平面，标准平面在建立的雷达坐标系中表现为斜率为α的一条直线。
●确定目标车辆方位：雷达可以检测到障碍物的方位和距离，拟合采集到的数据反映在坐标轴上为一条变化的曲线。
●判断是否违规变道：目标车辆的轨迹拟合曲线若与斜率为α的直线相交，则判断车辆违规变道。
本发明包括的可移动供电系统可实现充电供电式、太阳能供电式两种模式。蓄电池存在两个蓄能模块。第一模块与太阳能供电模块相连接，实现太阳能与蓄电池中化学能的转换。第二模块与充电接口相连，可实现外界充电。控制器是系统的核心部分，其主要作用为对蓄电池的充放电条件加以规定和控制，并按照负载要求对负载进行电能输出。在使用时，负载优先使用第一模块中的电能，在太阳光供电不足时，启动第二模块紧急供电。
本发明提供了一种可标准固定又可以临时拆卸的车道隔离警示柱，在长路段给予驾驶员沿途警示。本发明的底座嵌在所需封闭车道的车道线处。需要使用时，警示柱可快速安装到位；无需使用时，警示柱可迅速拆除。
本发明提供了一种可以实时报警的警示柱，一旦有车辆违规变道则控制系统启动警报系统，爆闪灯发光，蜂鸣器发出警报。以提示该违规车辆回归正确车道。同时可与LED显示屏通信，提示沿途所有驾驶员注意安全。
本发明的底座包括活动面板、弹簧和空槽，在未使用装置时，活动面板与地面齐平，不影响车辆正常通行；在需要使用时，使用者将柱体与底座活动面板形状相合后压入底座，旋转任意角度，直至柱体下端卡在底座的空槽中，组合完成。本发明采用旋转固定的方式，具有操作简单，不易倾倒的优点。
本方案的柱体包括毫米波雷达、爆闪灯和蜂鸣器。内置控制系统和可移动供电系统。毫米波雷达检测覆盖范围内的目标车辆，判断其是否存在违规变道行为。若存在，则开启爆闪灯和蜂鸣器，提示违规驾驶员回到正确车道。爆闪灯和蜂鸣器启动半分钟后自动停止。
附图说明
图1是本发明底座的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明柱体的结构示意图。
图4是本发明安装状态示意图。
图5是本发明使用状态示意图。
图6是本发明的正常行驶状态示意图。
图7是本发明的违规变道状态示意图。
图8是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1、图2、图3、图4所示，一种车道隔离警示柱，包括埋设在车道线上的底座1、下端与底座上端相匹配的柱体2，所述底座1包括扶壁1-1、基座1-2，基座1-2的下部外周设置扶壁1-1，基座1-2上部纵向设置孔1-3，孔1-3内设置弹簧1-4，弹簧1-4的上端设置与柱体2的下端相匹配的活动面板1-5；孔1-3的侧壁上横向布置与柱体2的下端相匹配的空槽1-6；所述柱体2的下部呈T型，柱体2的顶部设置有爆闪灯2-1、毫米波雷达2-2、蜂鸣器2-3。
本发明主要包括嵌入地表的底座1和可插入底座1的柱体2：
底座：底座1整体嵌入地面，顶面与路面齐平。底座1开口直径为20cm，与车道标线宽度基本一致，不会影响车辆行驶。底座1主要包括基座1-2、活动面板1-5和弹簧1-4。
底座1的基座1-2采用钢制块状构件，内有空槽。为防止锈蚀，钢制块件应做抛丸除锈预处理，再喷环氧类防锈底漆和丙烯酸聚氨酯面漆。此外，基座1-2四周设置有扶壁1-1，能够更好地承受上部压力。同时由于扶壁1-1的作用，在铺设路面时，基座1-2可更好地固定于道路内部。
活动面板1-5选用耐压性、防滑耐磨性较好的超高分子量聚乙烯板材。此材料制成的高分子临时道路铺路面板常作为临时路面在道路施工或者恶劣自然条件下使用。因此选用超高分子量聚乙烯板材可满足车辆荷载对活动面板的要求。
活动面板1-5和基座1-2之间有弹簧1-4相连，未使用时，活动面板1-5与地面齐平，可有效减少泥沙、雨水的进入。如图4所示，本发明在使用时，使用者先将柱体2与活动面板1-5相结合，再将柱体2下压到一定程度后，旋转柱体2，借助弹簧1-4的弹力，则柱体2底部被顶在空槽1-6的上壁。此时柱体卡死在底座1-2的空槽1-6中，且固定后的柱体可保持稳定直立。
柱体：柱体2为空心塑料，表面贴有红黄相间的反光晶格片反光膜，使夜晚或隧道内行车时更容易发现。柱体2的底部呈T型，为空心塑料外裹一定厚度的橡胶面层，具有一定的弹性。柱体2的顶部设置有爆闪灯2-1、毫米波雷达2-2、蜂鸣器2-3。毫米波雷达得到的信息经过内部控制器处理后，若发现有违规变道的情况则警报系统启动，爆闪灯闪烁同时蜂鸣器发出警报。
如图5、图6、图7所示，警示柱的雷达覆盖范围为单侧，用于检测迎面驶来的汽车。雷达横向覆盖所有车道，主要检测标准平面相邻车道的车辆。雷达主要检测是否有从轻车流方向跨越标准平面到重车流方向的违规变道行为。路段需预先配备底座，使用时将可移动警示柱插入底座中。所需预设的底座间隔根据超车视距计算。考虑到毫米波雷达的探测范围，间隔不得超过200m。
S1为加速行驶距离，S2为超车汽车在对向车道上行驶的距离，S3为超车完成后与警示柱之间的安全距离，SC为最小必要超车视距。v0为被超汽车的速度。t1为加速时间，a为平均加速度。v为超车汽车的速度，t2为在对向车道的行驶时间。
S3＝15～100m (3)
SC＝S1+S2+S3 (4)
设被超车的速度v0比设计速度低5～20km，各阶段的行驶时间根据实测t1＝2.9～4.5s，t2＝9.3～10.4s。
计算得到警示柱的放置间隔(底座预设间隔)，同时限制上限为200m，则警示柱间隔如表1所示。
表1不同设计速度的警示柱间隔表
各城市道路根据其不用的道路等级和功能确定的设计速度选取警示柱的放置间隔。
如图8所示，基于本发明的车道隔离警示柱的警示方法，包括如下步骤：
步骤一：雷达确定标准平面：安装在柱体2上的毫米波雷达2-2检测到第一警示柱的位置，建立以第二警示柱为原点的坐标系，将第一警示柱的位置转化为坐标系内的一个坐标值，与原点的连线为坐标系中的一条直线，此直线代表现实中的标准面，直线左侧为标准面左侧，直线右侧为标准面右侧；
步骤二：雷达确定目标车辆轨迹：若将后续所有毫米波雷达反射回的点的位置转换到坐标系中，则为坐标系中的若干点；毫米波雷达连续跟踪一辆车，则可按时间在坐标系中拟合为一条曲线，这条拟合曲线表示目标车辆的运行轨迹；
步骤三：内部处理分析：将步骤二的拟合曲线与步骤一的标准面直线进行相交分析，若两线存在交点，且拟合曲线从直线右侧穿致直线左侧，即被检测车辆从标准面右侧穿致标准面左侧；若判断为是，则表示被检测车辆违规变道；若判断为否，则表示被检测车辆为正常行驶；
步骤四：根据步骤三内部处理分析的结果，若判断为违规变道，则爆闪灯闪烁、蜂鸣器报警(半分钟后自动停止)；若判断为正常行驶，则控制系统继续监测下一辆车辆。

Claims (6)

1.一种车道隔离警示柱，其特征在于包括埋设在车道线上的底座（1）、下端与底座上端相匹配的柱体（2），所述底座（1）包括扶壁（1-1）、基座（1-2），基座（1-2）的下部外周设置扶壁（1-1），基座（1-2）上部纵向设置孔（1-3），孔（1-3）内设置弹簧（1-4），弹簧（1-4）的上端设置与柱体（2）的下端相匹配的活动面板（1-5）；孔（1-3）的侧壁上横向布置与柱体（2）的下端相匹配的空槽（1-6）；所述柱体（2）的下部呈T型，柱体（2）的顶部设置有爆闪灯（2-1）、毫米波雷达（2-2）、蜂鸣器（2-3）。
2.根据权利要求1所述的车道隔离警示柱，其特征在于上述活动面板（1-5）的长度方向与空槽（1-6）的长度方向之间形成一定的夹角。
3.根据权利要求1所述的车道隔离警示柱，其特征在于上述活动面板（1-5）为超高分子量聚乙烯板材。
4.根据权利要求1所述的车道隔离警示柱，其特征在于上述柱体（2）为空心塑料件。
5.根据权利要求1所述的车道隔离警示柱，其特征在于上述柱体（2）的表面贴有红黄相间的反光晶格片反光膜。
6.基于权利要求1所述的车道隔离警示柱的警示方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：雷达确定标准平面：安装在柱体（2）上的毫米波雷达（2-2）检测到第一警示柱的位置，建立以第二警示柱为原点的坐标系，将第一警示柱的位置转化为坐标系内的一个坐标值，与原点的连线为坐标系中的一条直线，此直线代表现实中的标准面，直线左侧为标准面左侧，直线右侧为标准面右侧；
步骤二：雷达确定目标车辆轨迹：若将后续所有毫米波雷达反射回的点的位置转换到坐标系中，则为坐标系中的若干点；毫米波雷达连续跟踪一辆车，则可按时间在坐标系中拟合为一条曲线，这条拟合曲线表示目标车辆的运行轨迹；
步骤三：内部处理分析：将步骤二的拟合曲线与步骤一的标准面直线进行相交分析，若两线存在交点，且拟合曲线从直线右侧穿致直线左侧，即被检测车辆从标准面右侧穿致标准面左侧；若判断为是，则表示被检测车辆违规变道；若判断为否，则表示被检测车辆为正常行驶；
步骤四：根据步骤三内部处理分析的结果，若判断为违规变道，则爆闪灯闪烁、蜂鸣器报警；若判断为正常行驶，则控制系统继续监测下一辆车辆。
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