CN108615373A - 一种单行受限路段双向行车智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种单行受限路段双向行车智能控制系统，包括处理器，设置于单行受限路段A端口处的车辆检测器a和信号灯a，及设置于单行受限路段B端口处的车辆检测器b和信号灯b；处理器初始计数为0，当有车辆由A端口驶过时，车辆检测器a向处理器发送信号，处理器的控制计数器a计数+1，计数器b计数‑1；当车辆由B端口驶过时，车辆检测器b向处理器发送信号，处理器控制计数器a计数‑1，计数器b计数+1；处理器计数变化时做出判断：若计数器a计数大于零或等于零，则控制信号灯a亮绿灯；若计数器a计数小于零，则控制信号灯a亮红灯；计数器b同理。本发明能够智能引导受限路段中的车流方向，达到合理控制该受限路段双向行车。

Description

一种单行受限路段双向行车智能控制系统

技术领域

本发明涉及智能交通指挥技术领域，具体为一种单行受限路段双向行车智能控制系统。

背景技术

在我国大部分地区的老城区或一些小区当中由于土地资源珍贵导致交通要道中有相当一 部分路段由于条件限制，不允许两辆车并排同时通过，但实际上这些道路往往具有双向行车 的需求。尤其在中国的西南地区，因其地形以山地及高原为主，且在某些地区由于交通基础 设施较为落后，交通情况受地形影响较大，导致无法将道路的标准设计要求全面覆盖，这就 造成了原本只能通过一辆机动车的道路有双向车辆通行。在这种情况下难免会引发交通堵塞、 制造不必要的扰民噪音，甚至发生交通事故或流血冲突影响社会治安。

其实在我们生活中存在很多这样的受限路段。这些路段道路十分狭窄，仅能允许一辆小 型四轮机动车缓慢通过。不妨设想，如果该道路的两个路口各有一辆车驶入，首先一定需要 有一辆车倒车驶出该路段，让另外一辆车先行通过才能保证该路段的正常通行，否则两辆车 将在该路段僵持，进而可能造成不必要的麻烦。如果该路段有行人和机动车同时通行，行人 或机动车也需要注意避让，才得以安全通行。一旦司机和行人不能做到相互避让的情况发生， 难免会产生摩擦甚至引起冲突，而冲突一旦发生将会导致不良状况的发生，如堵塞通道、产 生噪音，影响人民生活有序进行甚至影响社会的稳定。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够实现智能引导受限路段中的车流方向， 以达到通过受限路段两端的指示灯来合理控制该受限路段双向行车的目的的单行受限路段双 向行车智能控制系统。技术方案如下：

一种单行受限路段双向行车智能控制系统，其特征在于，包括处理器，设置于单行受限 路段A端口处的车辆检测器a和信号灯a，及设置于单行受限路段B端口处的车辆检测器b 和信号灯b；

处理器初始计数为0，当有车辆由A端口驶过时，车辆检测器a向处理器发送信号，处 理器的控制A端口对应的计数器a计数+1，B端口对应的计数器b计数-1；当车辆由B端口驶过时，车辆检测器b向处理器发送信号，处理器控制计数器a计数-1，计数器b计数+1；

处理器计数变化时做出判断：若计数器a计数大于零或等于零，则控制信号灯a亮绿灯， 表示“可通行”；若计数器a计数小于零，则控制信号灯a亮红灯，表示“可通行”；若计数 器b计数大于零或等于零，则控制信号灯b亮绿灯，表示“可通行”；若计数器b计数小于零， 则控制信号灯b亮红灯，表示“可通行”。

进一步的，所述车辆检测器为环形线圈车辆检测器，埋设于单行受限路段入口处。

更进一步的，所述单行受限路段两端口设有车辆排队等候区域。

更进一步的，所述信号灯置于路段入口前1～2米处。

更进一步的，所述处理器采用STC89C51系列单片机。

本发明的有益效果是：本发明能够实现智能引导受限路段中的车流方向，以达到通过受 限路段两端的指示灯来合理控制该受限路段双向行车的目的，避免了在受限路段发生交通堵 塞及交通事；采用环形线圈车辆检测器，能够对车辆进行精确地计数。

附图说明

图1为车辆到达受限路段A端路口示意图。

图2为车辆从受限路段A端路口进入示意图。

图3为车辆从受限路段B端路口离开示意图。

图4为STC89C51型单片机电路设计原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。一种单行受限路段双向行车智 能控制系统，包括处理器，设置于单行受限路段A端口处的车辆检测器a和信号灯a，及设 置于单行受限路段B端口处的车辆检测器b和信号灯b；

处理器初始计数为0，当有车辆由A端口驶过时，车辆检测器a向处理器发送信号，处 理器的控制A端口对应的计数器a计数+1，B端口对应的计数器b计数-1；当车辆由B端口驶过时，车辆检测器b向处理器发送信号，处理器控制计数器a计数-1，计数器b计数+1；

处理器计数变化时做出判断：若计数器a计数大于零或等于零，则控制信号灯a亮绿灯， 表示“可通行”；若计数器a计数小于零，则控制信号灯a亮红灯，表示“可通行”；若计数 器b计数大于零或等于零，则控制信号灯b亮绿灯，表示“可通行”；若计数器b计数小于零， 则控制信号灯b亮红灯，表示“可通行”。

即当车道的一端有车辆驶入该受限路段时，在路段的另一端显示禁止驶入路段的红色指 示灯，以此来防止对向车辆驶入。直到此路段驶入车辆驶出该路段时，禁止驶入的红色指示 灯解出，变为可以通行的绿色指示灯，以此来避免相向行驶的两辆车辆在不允许它们同时通 过的受限路段相遇。图1所示为车辆到达受限路段A端路口示意图，图2为辆从受限路段A 端路口进入的示意图，图3为车辆从受限路段B端路口离开的示意图。

在受限路段端口A处设置车辆检测器a，在受限路段端口B处设置车辆检测器b。当A、 B中某一端有车辆通过时，对应的检测器a(或b)将感应到车辆信息并将信号传递给处理器。 处理器初始信号记为“0”，在信号为“0”时，两端均提示绿灯表示“可通行”；随后车辆从a(或b)端驶入，将从a(或b)接收到的一次信号记为“+1”(或“-1”)，而另一端b(或a) 信号记为“-1”(或“+1”)；当车辆从b(或a)驶出后，b(或a)端信号“+1”，而a(或b) 端信号“-1”，以此类推进行累计，信号终会自动变为“0”，即可重新开始信号接收计算。当 处理器输出结果为“+”时，A端信号灯提示绿灯表示“可通行”；当处理器输出结果为“-” 时，B端信号灯提示红灯表示“不可通行”。

辆检测器根据安装类型，可分为插入式检测器和非插入式检测器两大类。使用较多的插 入式检测器有：环形线圈检测器、压电检测器、重量检测器等；使用较多的非插入式检测器 有：视频检测器、红外检测器、超声波检测器、微波检测器等。插入式检测器和非插入式检 测器各有所长，但插入式检测器在安装上需要对路面造成不同程度的破坏；而非插入式检测 器虽然在安装上较为简单，但它容易受到外界条件的干扰而影响其准确性。

由于本发明需要对车辆进行精确地计数，所以考虑选用插入式检测器当中较为简单的一 种——环形线圈车辆检测器。

环形线圈车辆检测器是目前应用较为普遍的一种车辆检测器，且具有计数成熟、设备价 格低、测量精度高等优点。

环型线圈检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。其传感器是一个埋在路面下， 通有一定工作电流的环形线圈。当电流通过环形线圈时，在其周围形成一个电磁场；当车辆 通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，将导致环形线圈回 路电感量和线圈电感量的变化，引起车辆检测器的LC振荡电路的振荡频率和相位相应地发 生变化。因此，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在。.

本设计拟采用环形线圈大小为2.5m*1.5m具体型号可根据实际路宽进行微调。

本实施例的处理器采用STC89C51系列单片机。STC89C51系列单片机是从引脚到内核都 完全兼容标准8051的单片机，有PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44等三种封装形式。STC89C51 含有4K字节FLASH ROM供用户编程使用。STC89C系列单片机有较宽的工作电压，5V型 号的可工作于3.4V～6.0V，3.3V型号的可工作于2.0V～4.0V(ISP/IAP操作时对电压要求会稍 严)。正常工作模式下的典型耗电为4mA～7mA，空闲模式为2mA，掉电模式(可由外部中断 唤醒)下则小于0.1A。此外，STC89C系列单片机在完全兼容8052芯片(在标准8051基础上 增加了T2定时器和128字节内部RAM)的基础上，新增了许多实用功能。并且，目前STC89C51 报价与市面上类似的芯片相比，有较高的性价比。

VCC接直流5V正极，GND接直流5V负极；9号脚外接电路为单片机上电复位系统； 21脚接高电平表示单片机读取内部程序存储器；18/19号脚接单片机外部晶振系统；21～24号脚分别连接两端红绿指示灯。STC89C51型单片机电路设计如图4所示。

单片机程序设计，基于C语言的单片机程序设计如下：

LM339芯片类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。 集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器失调电压小，电源电压范围宽，对比 较信号源的内阻限制较宽，共模范围很大，差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压， 输出端电位可灵活方便地选用。

LM339芯片外围电路设计(耦合振荡电路设计)：在A、B端路面下分别铺上线圈L1和L2，其中L1为A端路面下的线圈，L2为B端路面下的线圈。当没有车辆经过线圈时，L1和 L2的振荡频率约为50kHz；当有车辆经过线圈时，改变L1或者L2电感，振荡频率随之改 变。振荡频率

在交通指示灯方面，本设计采用目前实际生活中较为简单实用的双色交通指示灯。双色 (红绿)交通指示灯已经能够达到对路段进行基本通行状态的控制，当该路路段正常工作时， 使用红绿双色灯对路段进行智能控制，红灯表示禁止通行，绿灯表示允许通行。

程序工作流程如下：

步骤1：计时10ms左边线圈低电平个数NK1,右边线圈低电平个数NK2。(NK1、NK2 初始为0)。

步骤2：若(NK1-500)>＝20表示左边有车经过，count加1；(count初始为0)；

若(NK2-500)>＝20表示右边有车经过，count减1。

步骤3：假如(count>0)，表示车辆从左往右经过，左边绿灯亮；

假如(count<0)，表示车辆从右往左经过，右边绿灯亮；

假如(count＝0)，表示受限路段无车,两边绿灯亮。

步骤4：重复上述操作。

将该系统置于受限路段时可有效实现对使用路段行车方向的智能控制，在实际的应用当 中，应当注意以下几点：

(1)在受限路段两端口设有车辆排队等候区域，以免造成受限路段端口处车辆堵塞。

(2)交通指示灯应置于路段入口前1～2米处，以达到预警提示作用。

(3)环形线圈车辆检测器应埋设在入口处，以免其他车辆对系统造成影响。

(4)需要定期对该系统进行人工调试，以确保其准确性。

本实施例的意义在于：

西南地区地貌属于高原山地，地形主要包括高原山地、丘陵和盆地三种基本类型。目前， 很多地区的交通十分不便，多数的山区、丘陵地带的交通通道为受限路段，这种路段同时仅 能允许一辆机动车通行且不能实现双向通行，合理地利用本发明可以实现这种受限道路的只 能双向通行。

伴随着我国城市化的进程和人口的不断膨胀，土地资源也日趋紧张，节约用地的需求愈 发凸显，因此对于一些交通量较小的路段改造为标准的两车道路段既浪费土地资源又要投入 大量资金。对于这种路段，可以在单行车道的基础上，运用本发明实现双向通行，既节约了 土地资源也节省了大量的人力物力。

在科技进步经济发展的同时，我国也越来越注重对一些物质文化遗产的保护，其中就包 括一些古老的民居等建筑物，在这些建筑物周围的交通要道的宽度往往会受到制约而无法达 到设计标准。同样，在一些老城区，也有许多道路只能实现单向通行，而且老城区的改造困 难需要大量资金，所以对于这些情况可用本发明实现双向通行，摆脱客观条件的制约,避免不 良后果等。

本实施例可以实现对受限路段单向行车的智能控制，以避免在受限路段发生交通堵塞及 交通事故。另外，调查发现，现有许多双向行车路段的车流量较小，这些路段使用较宽的双 车道路面不仅在经济上比较浪费，而且占用土地资源。本发明在以后的发展当中可以考虑与 此种路段相结合，将车流量较小的路段采用单车道路面，并通过本智能控制系统实现其双向 通行的智能控制，已达到节约资金、充分利用土地资源的目的。本发明具有广阔的应用空间。 首先，本系统不受当地地形限制可因地而设，较为灵活；其次，本系统设计应用广泛可以利 用本原理稍加改造，在其他方面加以运用(如人流量控制等)；并且，本系统造价低廉且可回 收。

Claims (5)

1.一种单行受限路段双向行车智能控制系统，其特征在于，包括处理器，设置于单行受限路段A端口处的车辆检测器a和信号灯a，及设置于单行受限路段B端口处的车辆检测器b和信号灯b；

处理器初始计数为0，当有车辆由A端口驶过时，车辆检测器a向处理器发送信号，处理器的控制A端口对应的计数器a计数+1，B端口对应的计数器b计数-1；当车辆由B端口驶过时，车辆检测器b向处理器发送信号，处理器控制计数器a计数-1，计数器b计数+1；

处理器计数变化时做出判断：若计数器a计数大于零或等于零，则控制信号灯a亮绿灯，表示“可通行”；若计数器a计数小于零，则控制信号灯a亮红灯，表示“可通行”；若计数器b计数大于零或等于零，则控制信号灯b亮绿灯，表示“可通行”；若计数器b计数小于零，则控制信号灯b亮红灯，表示“可通行”。

2.根据权利要求1所述的单行受限路段双向行车智能控制系统，其特征在于，所述车辆检测器为环形线圈车辆检测器，埋设于单行受限路段入口处。

3.根据权利要求1所述的单行受限路段双向行车智能控制系统，其特征在于，所述单行受限路段两端口设有车辆排队等候区域。

4.根据权利要求1所述的单行受限路段双向行车智能控制系统，其特征在于，所述信号灯置于路段入口前1~2米处。

5.根据权利要求1所述的单行受限路段双向行车智能控制系统，其特征在于，所述处理器采用STC89C51系列单片机。