CN111676872B - 一种可移动隔离护栏系统及潮汐车道变换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种可移动隔离护栏系统及潮汐车道变换方法，涉及智能交通技术领域。所述隔离护栏系统包括用于固定隔离护栏的轨道、设置于轨道上的若干首尾相连的隔离模块、用于连接相邻隔离模块的连接组件以及控制系统。本发明公开的一种可移动隔离护栏系统及潮汐车道变换方法，于电动推杆的驱动作用下移动，避免于路面预埋轨道，减少对路面的损坏；同时，于路面铺设带铁片的轨道，隔离模块内设置电磁定位装置，通过电磁铁与铁片的吸引作用固定隔离模块，提高隔离护栏的稳定性；于相邻两个隔离模块之间设置连接组件，使得隔离护栏能够实现曲线连续移动，车道变换更加灵活，移动轨迹更加符合车辆运动轨迹，且可对隔离护栏进行分段控制。
Description
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种适用于可变车道的仿蛇形可移动隔离护栏系统及潮汐车道的变换方法。
背景技术
随着经济的发展，城市交通拥堵问题日益突出，尤其是潮汐拥堵问题是大城市常常出现的交通问题之一，相关研究者提出了潮汐车道的概念，也称为可变车道。
移动隔离栏(桩)是一种应用于可变车道的交通设备之一，主要用于将逆向车流分隔开来，保障行车安全。现有的移动隔离栏(桩)一般采用金属制作，拥有较大重量，移动速度慢，而且智能隔离设施需要在路面预埋大量轨道，对路面的破坏较大。变换模式上，采用整体同时平移的方式，变换形式僵硬，且护栏的移动与车辆运行轨迹不符，移动过程中严重影响车辆通行能力及交通安全。
因此，鉴于以上问题，有必要提出一种在不损坏路面的基础上，移动方便，且符合车辆运行轨迹的隔离护栏，以解决现有的交通拥堵问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了一种可移动隔离护栏系统，于相邻两个隔离模块之间设置连接组件，使得隔离护栏能够在相应微型电动推杆的伸缩作用下于路面上连续曲线移动，避免损坏路面，且车道变换更加灵活，移动轨迹更加符合车辆运动轨迹。
根据本发明的目的提出的一种可移动隔离护栏系统，包括用于固定隔离护栏的轨道、设置于轨道上的若干首尾相连的隔离模块、用于连接相邻隔离模块的连接组件以及控制系统。
所述轨道为固定安装于可变车道两侧交通标线处的铁片。
所述隔离模块包括外壳、设置于外壳底部用于移动隔离模块的万向轮以及用于锁止和解锁隔离模块与轨道位置关系的电磁定位装置。
所述连接组件包括用于连接相邻两隔离模块的两个连杆，两个连杆角度可调，且至少一个长度可调。
所述控制系统包括用于采集道路图像信息的摄像头、与摄像头电连接、用于对摄像头所采集的图像信息进行分析处理的微机以及与微机通讯连接、分设于每一隔离模块内、用于控制相应隔离模块移动、锁止、解锁的若干控制器。
优选的，所述电磁定位装置包括与控制器电连接的电磁铁以及固定连接于电磁铁两侧的支撑弹簧；需锁止隔离模块时，控制器控制电磁铁通电，电磁铁产生磁力与轨道相吸，固定相应隔离模块；需解锁隔离模块时，控制器控制电磁铁断电，电磁铁磁力消失，在支撑弹簧的作用下悬浮，解除与轨道固定关系。
优选的，所述连接组件还包括与控制器电连接的微型电动推杆，所述微型电动推杆与相邻两隔离模块的其中一个固定连接，其输出端与其中一连杆铰接，通过控制微型电动推杆的伸缩，可调节对应连杆的长度，每一所述连杆上均设置有铰接点。
优选的，所述连接组件还包括固定安装于相邻两隔离模块上的两个安装座，所述连杆通过安装座与对应隔离模块固定连接；所述微型电动推杆与隔离模块连接的一端固定连接于安装座上。
优选的，所述连接组件还包括一设置于两连杆之间的中间杆，所述中间杆两端分别固定连接于两连杆远离微型电动推杆的一端。
优选的，所述外壳外表面设置有LED灯，所述LED灯与控制器电连接。
本发明另外公开的一种使用上述可移动隔离护栏系统布置潮汐车道的方法，首先为隔离模块编码，以离交叉口停车线远近作为编码方向，设离停车线最近的隔离模块为A1,远离停车线的模块依次编码为A2、A3…An，Ai与Ai+1之间的连接组件为Bi，Ai内的控制器为Ci；摄像头采集道路图像信息，并传输至微机进行分析处理，微机根据路况信息分析需要变换车道时，将控制指令无线传输至每一隔离模块内的控制器，由控制器控制相应隔离模块内电磁铁与微型电动推杆动作；具体包括以下步骤：
步骤一、将靠近停车线一侧的偶数个隔离模块内电磁铁断电，使其由固定状态转换为自由状态，其之后的隔离模块仍保持固定状态，设呈自由状态的隔离模块数量为m，Am所对应的连接组件为Bm。
步骤二、通过控制器控制第一至第m/2个隔离模块中所对应的连接组件内的微型电动推杆伸长，第(m/2)+1至第m个隔离模块中所对应的连接组件内的微型电动推杆缩短，m个处于自由状态中的隔离模块运动后呈S型，且第一隔离模块与另一侧轨道相切。
步骤三、通过第一隔离模块内控制器控制其相应电磁铁通电，第一隔离模块内电磁铁产生磁力与轨道相吸锁止固定。
步骤四、解锁仍处于固定状态的第m+1个隔离模块，并通过控制器控制与其对应的第m+1个连接组件内的微型电动推杆收缩，同时将第(m/2)+1个隔离模块所对应的微型电动推杆由收缩变成伸长，第一个隔离模块所对应的微型电动推杆长度由伸长状态变为原长，此时，第二个隔离模块与另一侧轨道相切。
步骤五、通过第二个隔离模块内控制器控制其相应电磁铁通电，第二隔离模块内电磁铁产生磁力与轨道相吸锁止固定。
步骤六、重复步骤四、五，依次完成所需变换车道长度内所有隔离模块的移动、固定。
优选的，步骤一中呈自由状态的隔离模块的数量与道路宽度、微型电动推杆伸缩长度呈如下关系：
式中，m为呈自由状态隔离模块的数量；d为可变车道的宽度；L为呈自由状态隔离模块移动后对应道路长度；α为相邻两隔离模块之间的夹角；l为微型电动推杆伸长或收缩量；l1为连接组件内两连杆之间的距离；l2为连接组件内两连杆铰接点间的直线距离；l3为连杆与微型电动推杆铰接点到对应连杆上铰接点之间的距离。
与现有技术相比，本发明公开的一种智能隔离护栏系统及潮汐车道变换方法的优点是：
(1)本发明于相邻两个隔离模块之间设置连接组件，使得隔离护栏能够实现连续曲线移动，车道变换更加灵活，移动轨迹更加符合车辆运动轨迹，且可对隔离护栏进行分段控制。
(2)本发明中隔离护栏于相应连接组件内微型电动推杆的伸缩作用下移动，避免于路面预埋轨道，减少对路面的损坏。
(3)本发明于路面铺设带铁片的轨道，隔离模块内设置电磁定位装置，通过电磁铁与铁片的吸引作用固定隔离模块，提高隔离护栏的稳定性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明公开的一种可移动隔离护栏系统结构图。
图2为隔离模块与连接组件结构图。
图3为隔离模块内部结构图。
图4为收缩状态连接组件结构图。
图5为伸长状态连接组件结构图。
图6为控制系统结构图。
图中的数字或字母所代表的零部件名称为：
1-轨道；2-隔离模块；21-外壳；211-LED灯；22-万向轮；23-电磁定位装置；231-电磁铁；232-支撑弹簧；3-连接组件；31-连杆；32-微型电动推杆；33-安装座；34-中间杆；4摄像头；5-微机；6-控制器；7-上级系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
图1-图6示出了本发明较佳的实施例，分别从不同的角度对其结构进行了详细的剖析。
如图1所示的一种可移动隔离护栏系统，包括用于固定隔离护栏的轨道1、设置于轨道1上的若干首尾相连的隔离模块2、用于连接相邻隔离模块2的连接组件3以及控制系统。
其中，轨道1为固定安装于可变车道两侧交通标线处的铁片，用于与隔离模块2中的电磁铁231相吸，固定隔离模块2的位置。
如图1、2、3所示，若干个隔离模块2依次排列于轨道1上方，每一隔离模块2包括外壳21、设置于外壳21底部用于移动隔离模块2的万向轮22以及用于锁止和解锁隔离模块2与轨道1位置关系的电磁定位装置23。外壳21用于隔离车辆，其材料选用轻质铝合金骨架加轻质塑料，以便于减小隔离护栏自重，提高隔离护栏的移动速度。万向轮22采用四角球形万向轮，安装于隔离模块2下方四角处，用于支撑隔离模块2并使隔离模块1能够移动。电磁定位装置23包括与控制器6电连接的电磁铁231以及固定连接于电磁铁231两侧的支撑弹簧232。需锁止隔离模块2时，控制器6控制电磁铁231通电，电磁铁231产生磁力与轨道1相吸，固定相应隔离模块2；需解锁隔离模块2时，控制器6控制电磁铁231断电，电磁铁231磁力消失，在支撑弹簧232的作用下悬浮，解除与轨道1固定关系。外壳21外表面还设置有LED灯211，LED灯211与控制器6电连接，用于提示交通情况。
如图4、5所示，连接组件3安装于相邻两隔离模块2之间，是隔离护栏主体移动的动力源，并起到连接隔离模块2的作用。连接组件3包括用于连接相邻两隔离模块2的两个连杆31、与控制器6电连接的微型电动推杆32、固定安装于相邻两隔离模块2上的两个安装座33以及设置于两连杆31之间的中间杆34。每一连杆31上均设置有铰接点，以实现对应连杆31的角度调节，从而调节相邻两隔离模块2之间的角度。中间杆34两端分别固定连接于两连杆31远离微型电动推杆32的一端，中间杆34的设置可保证两连杆31远离微型电动推杆32的一端处于平行状态，具体实施时，为降低扭矩对材料的要求，应该使得连杆31平行部分长度在结构容许的情况下尽量大。
微型电动推杆32与相邻两隔离模块2的其中一个固定连接，其输出端与其中一连杆31铰接，通过控制微型电动推杆32的伸缩，可调节对应连杆31的长度。当微型电动推杆32伸长或缩短时，两个连杆31相应转动，连接组件3产生相应的变形，相邻两隔离模块2之间的位置关系也发生相应的变化，从而实现隔离模块2的移动变形。具体的，连杆31通过安装座33与对应隔离模块2固定连接，微型电动推杆32与隔离模块2连接的一端固定连接于安装座33上。
如图6所示，控制系统包括安装于道路两侧灯柱上、用于采集道路图像信息的摄像头4、与摄像头4电连接、用于对摄像头4所采集的图像信息进行分析处理的微机5以及与微机5通讯连接、分设于每一隔离模块2内、用于控制相应隔离模块2移动、锁止、解锁的若干控制器6。摄像头4实时采集交通信息并发送至微机5，在微机5收到上级系统7发出的车道变换信息后，处理摄像头4采集实时图像，确认可变车道无车后，发送控制指令至各隔离模块2中的控制器6，控制器6接收控制指令后，控制电磁铁231通断电、设定微型电动推杆32的行程并驱动微型电动推杆32，从而实现隔离模块2的移动或定位。
具体的，微机5包括图像识别模块、护栏控制模块以及命令接收模块。图像识别模块通过机器学习及深度学习的方式进行图片识别，一方面识别护栏移动状态，另一方面识别护栏运动方向的道路车辆运动情况，同时，还可以预测护栏移动地安全程度以及对于控制隔离模块2中单片机时间的优化。护栏控制程序集成对每一隔离模块2的控制程序，根据图像识别模块的分析结果，具体发出程序控制命令至控制器6。命令接收模块用于接收交通路网的上级系统7变换车道的控制指令。
本发明另外公开的一种使用上述可移动隔离护栏系统布置潮汐车道的方法，首先为隔离模块2编码，以离交叉口停车线远近作为编码方向，设离停车线最近的隔离模块2为A1,远离停车线的模块依次编码为A2、A3…An，Ai与Ai+1之间的连接组件3为Bi，Ai内的控制器6为Ci；摄像头4采集道路图像信息，并传输至微机5进行分析处理，微机5根据路况信息分析需要变换车道时，将控制指令无线传输至每一隔离模块2内的控制器6，由控制器6控制相应隔离模块2内电磁铁23与微型电动推杆32动作。
具体包括以下步骤：
步骤一、将靠近停车线一侧的偶数个隔离模块2内电磁铁231断电，使其由固定状态转换为自由状态，其之后的隔离模块2仍保持固定状态，设呈自由状态的隔离模块2数量为m，Am所对应的连接组件3为Bm。呈自由状态的隔离模块2的数量与道路宽度、微型电动推杆32伸缩长度呈如下关系：
式中，m为呈自由状态隔离模块2的数量；d为可变车道的宽度；L为呈自由状态隔离模块2移动后对应道路长度；α为相邻两隔离模块2之间的夹角；l为微型电动推杆32伸长或收缩量；l1为连接组件3内两连杆31之间的距离；l2为连接组件3内两连杆31铰接点间的直线距离；l3为连杆31与微型电动推杆32铰接点到对应连杆31上铰接点之间的距离。
步骤二、通过控制器6控制第一至第m/2个隔离模块2中所对应的连接组件3内的微型电动推杆32伸长，第(m/2)+1至第m个隔离模块2中所对应的连接组件3内的微型电动推杆32缩短，m个处于自由状态中的隔离模块2运动后呈S型，且第一个隔离模块2与另一侧轨道1相切。
步骤三、通过第一个隔离模块2内控制器6控制其相应电磁铁231通电，第一个隔离模块2内电磁铁231产生磁力与轨道1相吸锁止固定。
步骤四、解锁仍处于固定状态的第m+1个隔离模块2，并通过控制器6控制与其对应的第m+1个连接组件3内的微型电动推杆32收缩，同时将第(m/2)+1个隔离模块2所对应的微型电动推杆32由收缩变成伸长，第一个隔离模块2所对应的微型电动推杆32长度由伸长状态变为原长，此时，第二个隔离模块2与另一侧轨道1相切。
步骤五、通过第二个隔离模块2内控制器6控制其相应电磁铁231通电，第二个隔离模块2内电磁铁231产生磁力与轨道1相吸锁止固定。
步骤六、重复步骤四、五，依次完成所需变换车道长度内所有隔离模块2的移动、固定。
综上所述，本发明公开的一种可移动隔离护栏，于电动推杆的驱动作用下移动，避免于路面预埋轨道，减少对路面的损坏。同时，于路面铺设带铁片的轨道，隔离模块内设置电磁定位装置，通过电磁铁与铁片的吸引作用固定隔离模块，提高隔离护栏的稳定性。于相邻两个隔离模块之间设置连接组件，使得隔离护栏能够实现曲线连续移动，车道变换更加灵活，移动轨迹更加符合车辆运动轨迹，且可对隔离护栏进行分段控制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种可移动隔离护栏系统，其特征在于，包括用于固定隔离护栏的轨道(1)、设置于轨道(1)上的若干首尾相连的隔离模块(2)、用于连接相邻隔离模块(2)的连接组件(3)以及控制系统；
所述轨道(1)为固定安装于可变车道两侧交通标线处的铁片；
所述隔离模块(2)包括外壳(21)、设置于外壳(21)底部用于移动隔离模块(2)的万向轮(22)以及用于锁止和解锁隔离模块(2)与轨道(1)位置关系的电磁定位装置(23)；
所述连接组件(3)包括用于连接相邻两隔离模块(2)的两个连杆(31)以及与控制器(6)电连接的微型电动推杆(32)；所述微型电动推杆(32)与相邻两隔离模块(2)的其中一个固定连接，其输出端与其中一连杆(31)铰接，通过控制微型电动推杆(32)的伸缩，可调节对应连杆(31)的长度；每一所述连杆(31)上均设置有铰接点；
所述控制系统包括用于采集道路图像信息的摄像头(4)、与摄像头(4)电连接、用于对摄像头(4)所采集的图像信息进行分析处理的微机(5)以及与微机(5)通讯连接、分设于每一隔离模块(2)内、用于控制相应隔离模块(2)移动、锁止、解锁的若干控制器(6)。
2.根据权利要求1所述的一种可移动隔离护栏系统，其特征在于，所述电磁定位装置(23)包括与控制器(6)电连接的电磁铁(231)以及固定连接于电磁铁(231)两侧的支撑弹簧(232)；需锁止隔离模块(2)时，控制器(6)控制电磁铁(231)通电，电磁铁(231)产生磁力与轨道(1)相吸，固定相应隔离模块(2)；需解锁隔离模块(2)时，控制器(6)控制电磁铁(231)断电，电磁铁(231)磁力消失，在支撑弹簧(232)的作用下悬浮，解除与轨道(1)固定关系。
3.根据权利要求1所述的一种可移动隔离护栏系统，其特征在于，所述连接组件(3)还包括固定安装于相邻两隔离模块(2)上的两个安装座(33)，所述连杆(31)通过安装座(33)与对应隔离模块(2)固定连接；所述微型电动推杆(32)与隔离模块(2)连接的一端固定连接于安装座(33)上。
4.根据权利要求3所述的一种可移动隔离护栏系统，其特征在于，所述连接组件(3)还包括一设置于两连杆(31)之间的中间杆(34)，所述中间杆(34)两端分别固定连接于两连杆(31)远离微型电动推杆(32)的一端。
5.根据权利要求1所述的一种可移动隔离护栏系统，其特征在于，所述外壳(21)外表面设置有LED灯(211)，所述LED灯(211)与控制器(6)电连接。
6.一种使用权利要求1-5任一项所述的可移动隔离护栏系统变化潮汐车道的方法，其特征在于，首先为隔离模块(2)编码，以离交叉口停车线远近作为编码方向，设离停车线最近的隔离模块(2)为A1,远离停车线的模块依次编码为A2、A3…An，Ai与Ai+1之间的连接组件(3)为Bi，Ai内的控制器(6)为Ci；摄像头(4)采集道路图像信息，并传输至微机(5)进行分析处理，微机(5)根据路况信息分析需要变换车道时，将控制指令无线传输至每一隔离模块(2)内的控制器(6)，由控制器(6)控制相应隔离模块(2)内电磁铁(231)与微型电动推杆(32)动作；包括以下步骤：
步骤一、将靠近停车线一侧的偶数个隔离模块(2)内电磁铁(231)断电，使其由固定状态转换为自由状态，其之后的隔离模块(2)仍保持固定状态，设呈自由状态的隔离模块(2)数量为m，Am所对应的连接组件(3)为Bm；
步骤二、通过控制器(6)控制第一至第m/2个隔离模块(2)中所对应的连接组件(3)内的微型电动推杆(32)伸长，第(m/2)+1至第m个隔离模块(2)中所对应的连接组件(3)内的微型电动推杆(32)缩短，m个处于自由状态中的隔离模块(2)运动后呈S型，且第一隔离模块与另一侧轨道(1)相切；
步骤三、通过第一个隔离模块内控制器(6)控制其相应电磁铁(231)通电，第一隔离模块内电磁铁(231)产生磁力与轨道(1)相吸锁止固定；
步骤四、解锁仍处于固定状态的第m+1个隔离模块(2)，并通过控制器(6)控制与其对应的第m+1个连接组件(3)内的微型电动推杆(32)收缩，同时将第(m/2)+1个隔离模块(2)所对应的微型电动推杆(32)由收缩变成伸长，第一个隔离模块(2)所对应的微型电动推杆(32)长度由伸长状态变为原长，此时，第二个隔离模块(2)与另一侧轨道(1)相切；
步骤五、通过第二个隔离模块(2)内控制器(6)控制其相应电磁铁(231)通电，第二个隔离模块(2)内电磁铁(231)产生磁力与轨道(1)相吸锁止固定；
步骤六、重复步骤四、五，依次完成所需变换车道长度内所有隔离模块(2)的移动、固定。
7.根据权利要求6所述的可移动隔离护栏系统变化潮汐车道的方法，其特征在于，步骤一中呈自由状态的隔离模块(2)的数量与道路宽度、微型电动推杆(32)伸缩长度呈如下关系：
式中，m为呈自由状态隔离模块(2)的数量；d为可变车道的宽度；L为呈自由状态隔离模块(2)移动后对应道路长度；α为相邻两隔离模块(2)之间的夹角；l为微型电动推杆(32)伸长或收缩量；l1为连接组件(3)内两连杆(31)之间的距离；l2为连接组件(3)内两连杆(31)铰接点间的直线距离；l3为连杆(31)与微型电动推杆(32)铰接点到对应连杆(31)上铰接点之间的距离。
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