CN108385566A - 一种自走位车道调整装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自走位车道调整装置及使用方法，属于智能交通技术领域。一种自走位车道调整装置，其特征在于：包括两个或以上的隔离墩、设置在隔离墩前方信号采集模块和锁止槽、设置在隔离墩后方的锁止杆和安装在锁止杆后端的舵机、设置在隔离墩内部的周围环境检测模块、移动模块和信号处理模块；其中锁止槽尺寸略大于锁止杆；信号采集模块为安装在隔离墩前方左右两侧的两个对射式红外传感器，通过红外传感器接收的信号判断前方隔离墩的空间状态；信号处理模块与舵机、周围环境检测模块、移动模块连接，根据信号采集模块和周围环境检测模块的数据控制锁止杆和移动模块的运动。本发明使各隔离墩能自动跟随前一个隔离墩移动，快速完成车道调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种自走位车道调整装置及使用方法，属于智能交通技术领域。
背景技术
随着我国汽车保有量的上升，在道路发展和汽车数量之间出现了难以调和的矛盾，当前城市道路划分结构多以固定式隔离护栏为主，难以满足在特定出行时间对车道数量的灵活控制，尤其是大中型城市在早晚的出行高峰期，有很明显的“潮汐现象”，采用固定车道就容易发生一边道路异常拥堵而另一边道路还很空，影响驾驶员的行程时间和道路交通安全。为此部分城市采用潮汐车道进行缓解，即将道路中间的一至两条车道设为可变车道，在高峰时期划分至拥堵的方向，可缓解交通压力。
目前国内潮汐车道的划分方式主要有三种，分别是交通信号灯划分、地面交通标示配合交警指挥划分和可移动隔离栏划分；其中交通信号灯划分和地面交通标示配合交警指挥划分的方式很难避免司机误入的风险，而可移动隔离栏划分的方式往往需要牵引车或是人为操控，在交通繁忙时操作不便，且维护成本高昂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供了一种自走位车道调整装置，能根据实际交通流量的需要，通过远程命令使纵向排列的隔离墩跟随第一个隔离墩自行移动，快速完成车道的自动调整。
技术方案如下：
一种自走位车道调整装置，包括两个或以上的隔离墩、设置在隔离墩前方信号采集模块和锁止槽、设置在隔离墩后方的锁止杆和安装在锁止杆后端的舵机、设置在隔离墩内部的周围环境检测模块、移动模块和信号处理模块；其中锁止槽尺寸略大于锁止杆；信号采集模块为安装在隔离墩前方左右两侧的两个对射式红外传感器，通过红外传感器接收的信号判断前方隔离墩的空间状态；信号处理模块与舵机、周围环境检测模块、移动模块连接，根据信号采集模块和周围环境检测模块的数据控制锁止杆和移动模块的运动。
进一步地，第一隔离墩内部还设有与信号处理模块连接的远程控制模块，远程控制模块包括一对红外控制器和数字信号传输模块，通过远程连接第一隔离墩的信号处理模块，控制第一隔离墩的移动或停止。
进一步地，移动模块包括履带轮、底盘、电源、带减速器的电机和安装在底盘上的电机控制模块，电机控制模块采用L289N驱动电路，与电机连接，控制电机带动履带轮转动。
进一步地，信号处理模块采用Arduino UNO单片机。
进一步地，周围环境检测模块采用红外距离传感器，检测到隔离墩周边30cm内存在其他物体即向信号处理模块发送停止移动信号。
进一步地，隔离墩上设置有运行指示灯和方向指示灯。
一种自走位车道调整装置的使用方法，采用如下步骤：
步骤1：初始静止状态时，所有隔离墩排成一列并对齐，隔离墩上两个红外传感器发出的红外信号均被前一隔离墩遮挡而反射回来，此时传输给信号处理模块的信号为低电平状态；
步骤2：当需要调整车道时，第一隔离墩收到远程控制模块传来的移动信号后，信号处理模块控制舵机转动使锁止杆抬起，电机控制模块控制电机带动履带轮转动，使第一隔离墩向某方向移动，直到远程控制模块传来停止信号，电机控制模块控制电机停止转动，隔离墩即停止横向移动；
步骤3：前一隔离墩的移动导致后一隔离墩的左右侧红外传感器中的一个接收不到返回的红外信号，则后一隔离墩的该红外传感器传输给信号处理模块的信号即转为高电平，信号处理模块根据传来的信号类型，时间差推断前方的隔离墩移动方向，并控制舵机转动使锁止杆抬起，电机控制模块控制电机带动履带轮按相应方向转动，直到两个红外传感器均重新接到反射信号，即表示与前一隔离墩对齐，此时前一隔离墩的电机控制模块根据事先设置的延时控制舵机转动，使前一隔离墩的锁止杆放下并落入后一隔离墩的锁止槽，两个隔离墩就完成了自走位的移动、对齐和锁定过程；
步骤4：所述后一隔离墩的后方隔离墩重复步骤3，队列中的隔离墩依次重复步骤3的操作直到所有隔离墩完成自走位、对齐和锁定，即完成车道的调整。
有益效果：
1)本发明可根据实际道路交通情况通过远程命令使纵向排列的隔离装置跟随第一个隔离装置自行移动来快速完成车道调整，具有操作简单，安全可靠、效率高的特点。
2)装置采用履带式移动车轮，减少走位过程前后隔离墩间距的较大变化，移动平稳，且与地面摩擦力较大，静止状态时有锁止装置，避免滑移和意外碰撞导致隔离墩错位的问题。
3)装置加载周围环境监测模块，确保移动时的安全性。
附图说明
图1为自走位车道调整装置的结构示意图；
图2为自走位车道调整装置的信号处理模块、周围环境检测模块、移动模块结构示意图；
图3为自走位车道调整装置使用方法的流程图；
图4为自走位车道调整装置调整车道的示意图，顺序为(a)、(b)、(c)、(d)；
其中：1为隔离墩、2为锁止杆、21为舵机、22为锁止槽、3为信号采集模块、4为移动模块、41为电机控制模块、42为周围环境检测模块、43为电源、44为电机、45为履带轮、46为底盘、5为信号处理模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示一种自走位车道调整装置，包括两个或以上的隔离墩1、设置在隔离墩前方信号采集模块3和锁止槽22、设置在隔离墩后方的锁止杆2和安装在锁止杆后端的舵机21、设置在隔离墩1内部的周围环境检测模块42、移动模块4和信号处理模块5；其中锁止槽22尺寸略大于锁止杆2；信号采集模块1为安装在隔离墩前方左右两侧的两个对射式红外传感器，通过红外传感器接收的信号判断前方隔离墩1的空间状态；信号处理模块5与舵机2、周围环境检测模块42、移动模块4连接，根据信号采集模块3和周围环境检测模块42的数据控制锁止杆2和移动模块4的运动。
第一隔离墩1内部还设有与信号处理模块连接的远程控制模块，远程控制模块包括一对红外控制器和数字信号传输模块，通过远程连接第一隔离墩的信号处理模块5，控制第一隔离墩的移动或停止。
移动模块4包括履带轮45、底盘46、电源43、带减速器的电机44和安装在底盘上的电机控制模块41，电机控制模块采用L289N驱动电路，与电机44连接，控制电机44带动履带轮45转动。
信号处理模块5采用Arduino UNO单片机。
周围环境检测模块42采用红外距离传感器，检测到隔离墩周边30cm内存在其他物体即向信号处理模块5发送停止信号。
隔离墩1上设置有运行指示灯和方向指示灯。
一种自走位车道调整装置的使用方法，采用如下步骤：
步骤1：初始静止状态时，所有隔离墩1排成一列并对齐，隔离墩上两个红外传感器发出的红外信号均被前一隔离墩遮挡而反射回来，此时传输给信号处理模块5的信号为低电平状态；
步骤2：当需要调整车道时，第一隔离墩收到远程控制模块传来的移动信号后，信号处理模块5控制舵机21转动使锁止杆2抬起，电机控制模块41控制电机44带动履带轮45转动，使第一隔离墩向某方向移动，直到远程控制模块传来停止信号，电机控制模块41控制电机停止转动，隔离墩即停止横向移动；
步骤3：前一隔离墩的移动导致后一隔离墩的左右侧红外传感器中的一个接收不到返回的红外信号，则后一隔离墩的该红外传感器传输给信号处理模块的信号即转为高电平，信号处理模块5根据传来的信号类型，推断前方隔离墩移动方向，并控制舵机21转动使锁止杆2抬起，电机控制模块41控制电机带动履带轮按相应方向转动，直到两个红外传感器均重新接到反射信号，即表示与前一隔离墩对齐，此时前一隔离墩的电机控制模块41根据事先设置的延时控制舵机21转动，使前一隔离墩的锁止杆2放下并落入后一隔离墩的锁止槽22，两个隔离墩就完成了自走位的移动、对齐和锁定过程；
步骤4：所述后一隔离墩的后方隔离墩重复步骤3，队列中的隔离墩依次重复步骤3的操作直到所有隔离墩完成自走位、对齐和锁定，即完成车道的调整。
红外传感器信号与信号处理模块及隔离墩移动方向的逻辑控制如下：设某一隔离墩上左右两侧的红外传感器分别编号为A和B，A和B的信号输出端口分别与单片机IO口的D3和D4连接。在初始状态下，每个隔离墩静止并对齐，前隔离墩对后隔离墩的A、B传感器形成障碍，使A、B发出的信号由于遇到阻碍而反射回来。此时A和B的信号输出端分别向单片机的D3、D4口输出数字信号1。当该隔离墩感应到前隔离墩的移动后，假设前隔离墩向右移动，先将锁定后隔离墩的锁止杆抬起，然后向信号处理模块传输传感器信号。该隔离墩不会立即运动，直到传感器A发出的信号因没有阻碍而无法反射回来时，传感器A的信号输出端口向单片机D3口输出数字信号0，而传感器B仍然能接受到反射回来的信号，B的信号输出端仍然向单片机D4口输出数字信号1。此时，信号处理模块的单片机接收到传感器A和B的输入信号状态(0,1)后，将控制电机驱动模块，使电机以固定的转速和相应的转动方向，使当前隔离墩跟随前一隔离墩移动向右移动。
同理，假如前一隔离墩向左移动，传感器A和B的输出信号将变为(1,0)，信号处理模块将驱动电机以固定的转速和相反的转向，使当前隔离墩跟随前一隔离墩向左移动。
当前隔离墩与前一隔离墩对齐后，传感器A和B发出的信号将被前一隔离墩遮挡，其输出信号将变为(1,1)，信号处理模块检测到此状态后，就会控制相应的电机驱动模块使其停止转动。
控制隔离墩移动的电机驱动模块具有有四个控制电机转向的使能端。控制前轮电机的使能端为1号和2号使能端，控制后轮电机的使能端为3号和4号使能端。1号和2号使能端与单片机的D5、D6口连接。3号和4号使能端与单片机的D7、D8口连接。其中隔离墩运动状态与传感器输入信号和电机驱动模块的控制信号变化关系如表1所示。
表1运动状态与数字信号变化关系
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自走位车道调整装置，其特征在于：包括两个或以上的隔离墩(1)、设置在隔离墩前方的信号采集模块(3)和锁止槽(22)、设置在隔离墩后方的锁止杆(2)和安装在锁止杆后端的舵机(21)、设置在隔离墩(1)内部的周围环境检测模块(42)、移动模块(4)和信号处理模块(5)；其中锁止槽(22)尺寸略大于锁止杆(2)；信号采集模块(3)为安装在隔离墩前方左右两侧的两个对射式红外传感器，通过红外传感器接收的信号判断前方隔离墩(1)的空间状态；信号处理模块(5)与舵机(21)、周围环境检测模块(42)、移动模块(4)连接，根据信号采集模块(3)和周围环境检测模块(42)的数据控制锁止杆(2)和移动模块(4)的运动。
2.如权利要求1所述的一种自走位车道调整装置，其特征在于：第一隔离墩(1)内部还设有与信号处理模块连接的远程控制模块，远程控制模块包括一对红外控制器和数字信号传输模块，通过远程连接第一隔离墩的信号处理模块(5)，控制第一隔离墩的移动或停止。
3.如权利要求1或2所述的一种自走位车道调整装置，其特征在于：所述的移动模块(4)包括履带轮(45)、底盘(46)、电源(43)、带减速器的电机(44)和安装在底盘上的电机控制模块(41)，电机控制模块采用L289N驱动电路，与电机(44)连接，控制电机(44)带动履带轮(45)转动。
4.如权利要求1或2所述的一种自走位车道调整装置，其特征在于：所述的信号处理模块(5)采用Arduino UNO单片机。
5.如权利要求1或2所述的一种自走位车道调整装置，其特征在于：所述的周围环境检测模块(42)采用红外距离传感器，检测到隔离墩周边30cm内存在其他物体即向信号处理模块(5)发送停止移动信号。
6.如权利要求1或2所述的一种自走位车道调整装置，其特征在于：所述的隔离墩(1)上设置有运行指示灯和方向指示灯。
7.权利要求1-6之一所述的自走位车道调整装置的使用方法，其特征在于：采用如下步骤：
步骤1：初始静止状态时，所有隔离墩(1)排成一列并对齐，隔离墩上两个红外传感器发出的红外信号均被前一隔离墩遮挡而反射回来，此时传输给信号处理模块(5)的信号为低电平状态；
步骤2：当需要调整车道时，第一隔离墩收到远程控制模块传来的移动信号后，信号处理模块(5)控制舵机(21)转动使锁止杆(2)抬起，电机控制模块(41)控制电机(44)带动履带轮(45)转动，使第一隔离墩向某方向移动，直到远程控制模块传来停止信号，电机控制模块(41)控制电机停止转动，隔离墩即停止横向移动；
步骤3：前一隔离墩的移动导致后一隔离墩的左右侧红外传感器中的一个接收不到返回的红外信号，则后一隔离墩的该红外传感器传输给信号处理模块的信号即转为高电平，信号处理模块(5)根据传来的信号类型，推断前方隔离墩移动方向，并控制舵机(21)转动使锁止杆(2)抬起，电机控制模块(41)控制电机带动履带轮按相应方向转动，直到两个红外传感器均重新接到反射信号，即表示与前一隔离墩对齐，此时前一隔离墩的电机控制模块(41)根据事先设置的延时控制舵机(21)转动，使前一隔离墩的锁止杆(2)放下并落入后一隔离墩的锁止槽(22)，两个隔离墩就完成了自走位的移动、对齐和锁定过程；
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Application publication date: 20180810 |