CN108010324B - 高速公路及应急车道交通警示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速公路及应急车道交通警示系统，高速公路交通线及应急车道线由若干个首尾相连的独立的高速公路交通线及应急车道线模块装置组成，每个高速公路交通线及应急车道线模块装置呈扁平状盒状，其长度为2m至3m之间，并嵌固在高速公路地面以下，露出表面且上部同地面齐平；每个高速公路交通线及应急车道线模块装置中的压力传感器将机动车对交通线产生压力获得的实时数据，连同其高速公路交通线及应急车道线模块装置的身份编号一起上传至高速公路交通数据库系统，高速公路交通数据库系统通过接收数据信息，分析得出机动车所在的位置所对应的交通线及应急车道线模块装置编号，从而获得机动车压线行驶的位置。

Description

高速公路及应急车道交通警示系统

技术领域

本发明涉及一种高速公路及应急车道交通警示系统，尤其是一种基于压力感应和高速公路及应急车道交通警示系统，属于道路车辆的交通控制系统领域。

背景技术

随着我国国民经济和交通业的不断发展，以及机动车拥有量不断提高，人们选择高速公路自驾出行的频率越来越高，同时国家在某些节假日实行高速公路免费政策，这些客观原因都在一定程度上加大了全国高速公路的运送客流量，这也会导致各种高速公路交通事故频发，以及一些道路违规违法犯罪行为的发生，相应地也促进了相关道路交通警示技术的发展。

现有最基本的高速公路警示方法是依靠高速道路边设置的警示灯警示驾驶员；同时在恶劣天气时通过电子显示屏和路边临时警示牌对车辆驾驶员进行警示；进一步地，出现了通过采集车辆图像以及距离等信息，进行三维建模生成预警信息的道路预警方法，还出现了能够对车辆进行引导以及道路预警的一种基于卫星定位的道路预警方法系统，以及一种将蜂鸣警报器、电子字幕显示屏和警示灯结合起来进行预警的技术方法。

我国部分高速公路通过全路段测速或者局部路段测速的、设置减速带、设置电子显示屏警示以及设置警示灯等方式提醒机动车驾驶员注意安全，并不要占用应急车道。非法占用应急车道有可能造成严重的后果，所以必须严重警告机动车驾驶员，严禁非法占用应急车道。

通过查阅资料对比发现，单纯的传统警示灯以及电子显示屏难以有效地对高速公路上高速行驶的车辆驾驶员起到很好的警示效果；通过采集车辆和道路的图像进行分析再给出预警信息的方法面临着需要复杂的图像分析处理过程的问题，对于高速公路上高速行驶的车辆以及瞬息万变的交通形势，此方法可能会大大降低预警效率以及预警的准确性和时效性，同时恶劣天气也会对图像拍摄的效果造成不同程度的影响；通过卫星系统对车辆进行定位的方法造价成本高，而且仅仅能够对车辆之间的运动分布情况进行分析处理，应用范围具有很大的局限性；在高速公路上，一些机动车违法占用应急车道，但是当事车辆却得不到及时有效的提醒，特别是在高速口堵车中，如果此情况得不到及时的解决，当事车辆得不到严厉的警告，可能会造成严重后果。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，以及道路上高速行驶的车辆可能出现的违规违法行为，以及违法占用应急车道行驶的行为，提供一种基于压力感应和高速公路及应急车道交通警示系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高速公路及应急车道交通警示系统，包括高速公路交通线及应急车道线、高速公路交通数据接收处理中心、高速公路交通数据库系统、交管部门终端，所述高速公路交通线及应急车道线由若干个首尾相连的独立的高速公路交通线及应急车道线模块装置组成，每个高速公路交通线及应急车道线模块装置呈扁平状盒状，其长度为2m至3m之间，并嵌固在高速公路地面以下，露出表面且上部同地面齐平；每个高速公路交通线及应急车道线模块装置中设置有蜂鸣器、警报灯、压力传感器，每个高速公路交通线及应急车道线模块装置中的压力传感器将机动车对交通线产生压力获得的实时数据，连同其高速公路交通线及应急车道线模块装置的身份编号一起上传至高速公路交通数据库系统，高速公路交通数据库系统通过接收数据信息，分析得出机动车所在的位置所对应的交通线及应急车道线模块装置编号，从而获得机动车压线行驶的位置；所述交管部门终端从高速公路交通数据库系统中收集每个高速公路交通线及应急车道线模块装置传来的数据，得到相应时刻机动车的压线位置，以及持续违规行驶的机动车的实时位置信息，并通过高速公路交通数据库系统起动高速公路上设置的高清摄像头拍摄违规机动车的车牌号、车型图像以供交管部门备案；所述高速公路交通线及应急车道线感应接收前后300m内的机动车压线位置信号，并亮警示灯和响蜂鸣器，对车辆自身驾驶员进行警示，适用于车速快，车辆之间的间距大、交通信号灯少，道路上没有非机动车和行人的高速公路；所述高速公路交通线及应急车道线模块装置在高速公路的拐弯处排布成平面扇环形状，或组合起来形成树杈状，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。

所述高速公路交通数据库系统与物联网相连接，能够进行相关数据信息的交换共享。

所述高速公路上每隔一段距离设置电子显示屏，电子显示屏与高速公路交通数据库系统相连，所述高清摄像头拍摄到的图像经由高速公路交通数据库系统处理过后，输送至电子显示屏，把违规机动车的车牌号显示在电子显示屏上以提醒驾驶员。

所述警报灯和蜂鸣器根据压力传感器接收并分析得到的车辆位置信息，确定警报器声频率、响度和警报灯闪烁频率、亮度、颜色。

所述高速公路交通线及应急车道线中的的高速公路交通线及应急车道线模块装置连接在一个太阳能电池板上，通过太阳能电池板将太阳能转化成电能来提供高速公路交通线及应急车道线模块装置的用电量，可保证高速公路交通线及应急车道线模块装置在遇到下雨天和停电情况下的正常运行。

本发明的有益效果是：

本发明将原始的高速公路交通线和应急车道线设计成一段段扁平的近似长方体状的模块单元，它们之间首尾相连接，通过高速公路交通线和应急车道线模块装置中的压力传感器接收通行车辆的位置信息，并将其转化成电信号向两侧不断传递给相邻的高速公路交通线模块装置，并且将所有模块收集到的数据信号都集中上传至一个高速公路交通数据库系统；同时上传至物联网，以便分析得出压线通行的车辆的位置，也可供交管部门对道路交通数据信息进行动态分析及日常备案；通过分析车辆连续通过高速公路交通线及应急车道线的综合数据，得到车辆的行驶速度；通过在机动车道和非机动车道之间设置一条具有警示灯和警报功能的高速公路交通线或应急车道线，能够根据后方车辆碾压交通线位置以采取不同闪灯频率和警报声频率提醒前方一定距离内的机动车，以便及时采取避让等措施，同时也警告了本车辆驾驶员；高速公路交通线能够定位压线机动车所在位置地点，通过相应位置高清摄像机拍摄持续违规违章行驶的机动车，并在相应电子字幕显示屏上警告，这样即使在恶劣天气条件下无法清晰拍摄图像，也能够通过地面交通线来警示驾驶员；设置地面交通线每一段距离为一小段，机动车在高速公路交通线及应急车道线上向前行驶的过程中，每一段交通线的闪灯频率和警报声频率随着机动车体的靠近而提高，实现了对道路上有可能给应急车道以及其他行车道形成潜在危险的交通情况的及时预警；系统具有双向预警功能，能够防止车辆逆行带来的危险；每一段交通线出现故障都能够单独更换修理，不会对整个交通线的功能造成影响；道路上每隔一段距离设置一个太阳能发电板以给这一段道路上的交通线、摄像机以及电子显示屏供电，能够避免恶劣天气或者紧急情况对道路供电系统的破坏；对于持续占用应急车道行驶的机动车，能够通过闪灯和警报声及时警示，并通过电子显示屏进一步警告能够尽量保证应急车道的畅通无阻；高速公路交通线及应急车道线设计成树杈形，由一个个模块装置组成，这样能够防止车辆长时间跨线行驶而不压线，从而能够警示驾驶员不要占道行驶以及占用应急车道。

附图说明

图1为本发明的高速公路及应急车道交通警示系统结构图；

图2为本发明的高速公路及应急车道交通警示系统数据信息传递流程图；

图3为高速公路交通线及应急车道线树杈状外形示意图；

其中，(a)为直树杈状，(b)为斜树杈状。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，2所示，一种高速公路及应急车道交通警示系统，包括高速公路交通线及应急车道线、高速公路交通数据接收处理中心、高速公路交通数据库系统、交管部门终端、高清摄像机、电子显示屏等。

高速公路交通线及应急车道线由若干个独立的实体模块装置组成，每个装置的外观为长2m至3m，宽15cm，高5cm的扁平状盒状物，每个实体模块装置中安装有一个蜂鸣器，一个警报灯，一个压力传感器。每个模块装置具体的尺寸大小以及内外部颜色、工艺等可根据实际情况确定。装置的宽度和高度可根据道路实际情况、具体工程施工中所遇到的各种问题以及相关部门规定而改变；而颜色可根据需要设计成黄色，放置在马路中央替代传统的交通双黄线。每个模块装置都嵌固在地面以下，露出表面且上部同地面齐平。每个独立的模块装置首尾相连接，一定数量的模块装置同时工作即可形成一条交通线及应急车道线。每个模块装置通过安装在其中的压力传感器接收机动车车轮碾压的信息，判断每个时刻是否有机动车压线行驶。当有机动车压到模块装置时，此模块装置中的高速公路交通数据接收处理中心会将此信号传递至此模块装置中的蜂鸣器和警报灯，并下达工作的命令，即时起，蜂鸣器和警报灯开始工作。每个模块装置中的高速公路交通数据接收处理中心接收到有机动车压线行驶的数据信号时，同时会沿着交通线向前后两个方向同时进行数据信号的传递，相邻的模块装置中的信息接收处理中心之间相互传递信息，并且这个传递方向是双向的。每个接受到相邻模块装置传递过来数据信息的模块装置，都会立刻将相关信息传递给本模块装置中的蜂鸣器和警报灯，并下达工作命令使其开始工作。每个模块装置在接收到相邻模块装置传递过来的数据信息，同时将信息沿着原传递方向继续传递下去。每个模块装置中的高速公路交通数据接收处理中心都会将所有接受到的信息数据，包括相邻模块装置传递过来的数据信息和自身模块通过压力传感器接收到的数据信息，全部上传到上一级的高速公路交通数据库系统。每个模块装置在上一级的高速公路交通数据库系统中都有各自唯一的编号，所有传输到高速公路交通数据库系统中的数据信息都会携带所属模块装置的身份编号信息。每个模块装置中的压力传感器能够将机动车对交通线产生压力获得的实时数据，连同其模块装置的身份编号一起上传至高速公路交通数据库系统，高速公路交通数据库系统通过接收数据信息，分析得出机动车所在的位置所对应的交通线及应急车道线模块装置编号，从而获得机动车压线行驶的位置。交通数据库系统与物联网相连接，能够进行相关数据信息的交换共享。交管部门终端通过高速公路交通数据库系统中由每个模块装置上传上来的数据，得到相应时刻机动车的压线位置，以及持续违规行驶的机动车的实时位置信息。此信息将会发送给道路上设置的高清摄像头以拍摄违规机动车的车牌号、车型等图像以供交管部门备案。

高速公路上每隔一段距离设置的电子显示屏与交通数据库系统相连，高清摄像头拍摄到的图像经由交通数据库系统处理过后，将会把违规机动车的车牌号显示在电子显示屏上以提醒驾驶员。

一条道路上每一定数量的模块装置连接在一个太阳能电池板上，通过太阳能电池板将太阳能转化成电能来提供与它连接的所有模块装置的电量，这样，遇到下雨天和停电情况，也能保证交通线及应急车道线模块装置正常运行不受影响。

高速公路交通线及应急车道线模块装置在高速公路的拐弯处排布成平面扇环形状，或组合起来形成树杈状，如图3(a)，(b)所示，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。

本发明的具体特点是：

1、高速公路地面交通线及应急车道线不再是传统的一层涂料，而是变成一个立体的扁平的模块化装置，每个交通线模块中设置有压力传感器、蜂鸣警报器、闪烁警报灯，各个模块化装置之间首尾相连接。每个高速公路交通线及应急车道线实体模块装置的长度设置在2m至3m之间，具体情况可参照高速公路及路口车流量等情况灵活设置，如在靠近收费站附近的地方以及高速公路出入口处设置高速公路交通线及应急车道线模块装置的长度较小，相反，在通行压力较小的高速公路普通行驶路段以及原理收费站和出入口的地方设置长度为较大值，也能够设置为每段长度相同。交通线及应急车道线由一定数量的模块装置组成树杈状，而不是一条简单的直线或曲线，可防止机动车跨线而不压线行驶的情况发生。

2、警报器和警报灯能够根据压力传感器接收并分析得到的车辆位置信息，确定警报器声频率、响度和警报灯闪烁频率、亮度、颜色。

3、相邻高速公路交通线及应急车道线模块装置之间互相传递车辆信息，比如车辆在A位置，编号为A的模块装置就会将此信息传给模块装置B，B接收到之后再传给模块装置C，以此类推，每隔很短时间(如0.001s至0.005s)就会进行一次信息传递，以便每个交通线及应急车道线模块都能接受到最新的车辆信息。

4、交通线及应急车道线模块之间的信号传递是双向的，从车辆压过的模块开始向两侧传递，同时每个模块把数据信息通过电信号传送到一个高速公路交通数据库系统。

5、从距离车辆最近的交通线及应急车道线模块开始朝两个方向，距离越远，警报声频率越低响度越小，警报灯闪烁频率越低亮度越低越暗。

6、高速公路上交通信号灯较少，道路上没有非机动车和行人，只需要对车辆自身驾驶员进行警示，但是高速公路上的车速普遍较快，车辆之间的间距相对较大，所以控制机动车压线位置前后300m内的模块装置进行报警，包括亮警示灯和响蜂鸣器。

7、每个交通线及应急车道线模块装置之间为一个独立的实体，能够单独拆卸维修或更换。

8、交通线及应急车道线模块之间在线路上为并联连接，某一个交通线模块装置出现故障时，不会影响到其他交通线及应急车道线模块装置正常工作。

9、所有的交通线及应急车道线模块装置都由太阳能电池板供电，每间隔一段距离设置一个。

10、每个交通线及应急车道线模块装置都有自己的编号和在整个交通线中的位置信息，所有的交通线模块都将数据传送到车联网系统，以便分析得出压线通行的车辆的位置，也可供交管部门对道路交通数据信息进行动态分析及日常备案。

11、得到违规车辆位置信息之后，还能够通过车辆位置前方道路设置的电子显示屏对驾驶员进行提醒。

12、可根据高速公路上不同车道规定行车速度的不同，设置警报灯变化随距离的变化频率，以及蜂鸣器声音变化随距离的变化频率。

13、交通线及应急车道线实体模块装置的外形根据道路实际情况需要来确定，比如拐弯处可根据情况采用扇环形状的。

14、各个交通线及应急车道线实体模块装置之间首尾相连，但是一定数量的模块装置组合起来形成树杈状，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。

Claims (5)

1.一种高速公路及应急车道交通警示系统，包括高速公路交通线及应急车道线、高速公路交通数据接收处理中心、高速公路交通数据库系统、交管部门终端，其特征在于：所述高速公路交通线及应急车道线由若干个首尾相连的独立的高速公路交通线及应急车道线模块装置组成，每个高速公路交通线及应急车道线模块装置呈扁平状盒状，其长度为2m至3m之间，并嵌固在高速公路地面以下，露出表面且上部同地面齐平；每个高速公路交通线及应急车道线模块装置中设置有蜂鸣器、警报灯、压力传感器，每个高速公路交通线及应急车道线模块装置中的压力传感器将机动车对交通线产生压力获得的实时数据，连同其高速公路交通线及应急车道线模块装置的身份编号一起上传至高速公路交通数据库系统，高速公路交通数据库系统通过接收数据信息，分析得出机动车所在的位置所对应的交通线及应急车道线模块装置编号，从而获得机动车压线行驶的位置；所述交管部门终端从高速公路交通数据库系统中收集每个高速公路交通线及应急车道线模块装置传来的数据，得到相应时刻机动车的压线位置，以及持续违规行驶的机动车的实时位置信息，并通过高速公路交通数据库系统起动高速公路上设置的高清摄像头拍摄违规机动车的车牌号、车型图像以供交管部门备案；所述高速公路交通线及应急车道线感应接收前后300m内的机动车压线位置信号，并亮警报灯和响蜂鸣器，对车辆自身驾驶员进行警示，适用于车速快，车辆之间的间距大、交通信号灯少，道路上没有非机动车和行人的高速公路；所述高速公路交通线及应急车道线模块装置在高速公路的拐弯处排布成平面扇环形状，或组合起来形成树杈状，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。

2.根据权利要求1所述的高速公路及应急车道交通警示系统，其特征在于：所述高速公路交通数据库系统与物联网相连接，能够进行相关数据信息的交换共享。

3.根据权利要求1所述的高速公路及应急车道交通警示系统，其特征在于：所述高速公路上每隔一段距离设置电子显示屏，电子显示屏与高速公路交通数据库系统相连，所述高清摄像头拍摄到的图像经由高速公路交通数据库系统处理过后，输送至电子显示屏，把违规机动车的车牌号显示在电子显示屏上以提醒驾驶员。

4.根据权利要求1所述的高速公路及应急车道交通警示系统，其特征在于：所述警报灯和蜂鸣器根据压力传感器接收并分析得到的车辆位置信息，确定蜂鸣器声频率、响度和警报灯闪烁频率、亮度、颜色。

5.根据权利要求1-4任一所述的高速公路及应急车道交通警示系统，其特征在于：所述高速公路交通线及应急车道线中的高速公路交通线及应急车道线模块装置连接在一个太阳能电池板上，通过太阳能电池板将太阳能转化成电能来提供高速公路交通线及应急车道线模块装置的用电量，可保证高速公路交通线及应急车道线模块装置在遇到下雨天和停电情况下的正常运行。

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