CN111696372A - 一种高速公路信息显示装置及其显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路信息显示装置及其显示方法。该装置包括多个移动显示车、布置系统以及电量监测系统。每个移动显示车包括底座、多个移动轮、箱体、至少一块显示板以及定位模块。多个移动轮转动安装在底座上；箱体安装在底座上，并提供与至少一块显示板对应的至少一个安装面。定位模块安装在箱体中，并用于获取箱体的位置信息。显示板安装在对应的安装面上，并用于显示至少一个车道信息。布置系统包括车位置布置模块，车位置布置模块用于对多个移动显示车进行布置。电量监测系统包括预警电量计算模块、运动耗电计算模块、工作耗电计算模块以及控制模块。本发明的多个移动显示车可以灵活地布置在高速公路，提高了通行效率和行车安全。

Description

一种高速公路信息显示装置及其显示方法

技术领域

本发明涉及高速养护技术领域的一种显示装置，尤其涉及一种高速公路信息显示装置，还涉及该装置的高速公路信息显示方法。

背景技术

随着高速公路临时养护施工频率增加，而且高速施工对高速行车安全具有较大影响，因此高速施工需要提前一定距离设定路障和信息提示。目前高速施工信息提示一般靠人工沿路段向前摆放一些安全锥，并安置一个写有“前方道路施工”字样的提示板。

高速公路作业模式基本分为以下三种：(1)单方向高速公路内侧养护作业(养护侧的车辆从外侧通过)；(2)单方向高速公路外侧养护作业(养护侧的车辆从内侧通过)；(3)单方向高速公路全路养护作业(养护侧的车辆从反向通过)。针对不同作业区域，提示板摆放位置大致相同，需要间隔摆放多个提示标志，这种摆放适合施工周期较长、施工路段较长的高速作业，而很多情况下，高速临时养护作业不会持续很长时间，如果严格按照上述摆放，会耗费较大人力物力，比如养护时间可能只有1个小时，而完成上述安全提示摆放可能需要半个多小时，因此需要针对临时养护作业设计一个较为方便的提示装置。

发明内容

为解决现有的高速公路施工信息安全提示摆放费时费力，养护整体时间较长的技术问题，本发明提供一种高速公路信息显示装置及其显示方法。

本发明采用以下技术方案实现：一种高速公路信息显示装置，其用于显示高速公路上出现的施工信息/事故信息，其包括：

多个移动显示车，其布置在两个服务区A、B之间；每个移动显示车包括底座、多个移动轮、箱体、至少一块显示板以及定位模块；多个移动轮转动安装在底座上；箱体安装在底座上，并提供与至少一块显示板对应的至少一个安装面；定位模块安装在箱体中，并用于获取箱体的位置信息；显示板安装在对应的安装面上，并用于显示至少一个车道信息；

布置系统，其包括车位置布置模块；所述车位置布置模块用于先根据所述施工信息/所述事故信息，获取至少一个施工位置/事故位置，再按照一个预设的布置模式将多个移动显示车在所述施工位置/所述事故位置同侧的应急车道中进行布置，使每个移动显示车根据所述位置信息移动至对应的位置点，最后驱使显示板显示用于提示相应位置点处车辆进行限速避让的车道信息；在所述布置模式中，所有位置点与所述施工位置/所述事故位置的距离满足一个预设的距离分布函数；以及

电量监测系统，其包括预警电量计算模块、运动耗电计算模块、工作耗电计算模块以及控制模块；所述预警电量计算模块包括初始预警电量计算单元和实时预警电量计算单元；所述初始预警电量计算单元用于先根据初始布局的移动显示车的数量N，计算第n个移动显示车到预警距离S_0ji，S_0ji＝S_0j(N+1-i)，然后根据所有移动显示车在两个服务区A、B之间对称分布，确定预警距离S_0jn＝n*m/(N+1)，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据预警距离S_0jn计算初始预警电量Q_0jn，Q_0jn＝R_safe1*S_0jn*Q₁；其中，R_safe1为一个预设安全系数一且大于1，Q₁为所述移动显示车行驶单位距离所产生的耗电量；所述实时预警电量计算单元用于先计算第n个移动显示车到两个服务区A、B的距离S_nA、S_nB，再比较距离S_nA、S_nB以确定较小的距离S_nC，S_nC＝min(S_nA,S_nB)，最后根据距离S_nC计算实时预警电量Q_jn，Q_jn＝R_safe1*S_nC*Q₁；所述运动耗电计算模块用于计算第n个移动显示车行驶至对应的位置点的行驶耗电量Q_nx，Q_nx＝S_nx*Q₁，S_nx为第n个移动显示车的行驶距离；所述工作耗电计算模块用于先计算第n个移动显示车的待机耗电量Q_nd，Q_nd＝t_nd*Q₂，Q₂为第n个移动显示车待机状态下单位时间的消耗电量，t_nd为第n个移动显示车的待机时间，然后计算第n个移动显示车的正常工作耗电量Q_ng，Q_ng＝t_ng*Q₃，Q₃为第n个移动显示车工作状态下单位时间的消耗电量，t_ng为第n个移动显示车的正常工作时间，最后计算第n个移动显示车工作耗电总量Q_nw＝Q_nx+Q_nd+Q_ng；所述控制模块用于先计算第n个移动显示车的用电量Q_nall＝Q_jn+Q_nw，再判断用电量Q_nall是否小于第n个移动显示车的安全电量Q_nsafe，Q_nsafe＝R_safe2*Q_n，R_safe2为一个预设安全系数二且小于1，Q_n为第n个移动显示车的实时电量；若用电量Q_nall不小于安全电量Q_nsafe，所述控制模块判定所述移动显示车无法行驶至对应的位置点，并选取用电量Q_nall小于安全电量Q_nsafe的移动显示车移动至对应的位置点。

本发明通过在两个服务区之间设置多个移动显示车，布置系统中车位置布置模块根据施工信息或事故信息确定相应的施工位置或事故位置，然后按照布置模式将多个移动显示车分别移动至各个位置点，最后驱使显示板显示车道信息，该车道信息能够提示相应位置点处的车辆减速进行避让。而且，电量监测系统的预警电量计算模块能够计算出初始预警电量和实时预警电量，运动耗电计算模块则可以计算移动显示车若从对应的位置点返回至最近的服务区所需的行驶耗电量，工作耗电计算模块则计算行驶耗电量、待机耗电量、以及正常工作耗电量之和以作为工作耗电总量，控制模块则先计算预警电量以及工作耗电总量之和以作为用电量，然后判断用电量是否超过该移动显示车的安全电量，一旦超过则说明该车无法完成布局，所以无法到达该位置点，这时候需要其他满足要求的移动显示车移动至该位置点，实现多个移动显示车的有效持续布局。由于该高速公路信息显示装置无需人为摆放提示，只需要控制多个移动显示车在应急车道上移动并进行布局就可以实现养护和故障提示功能，提醒相关车辆减速和避让，解决了现有的高速公路施工信息安全提示摆放费时费力，养护整体时间较长的技术问题，得到了布置效率高，省时省力，而且能够大幅缩减养护整体时间的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，所述布置系统还包括初始位置布置模块；所述初始位置布置模块用于先计算相邻两个移动显示车之间的最小距离L，L＝(2t/T₁)*s，其中t为所述高速公路的应急响应时间，T₁为所述移动显示车行驶单位距离s的耗时，再计算两个服务区A、B之间的所有移动显示车的数量N，且满足N≥INT(m/L)-1，INT()为向上取整函数，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据间隔Dc在服务区A、B之间布置N个移动显示车，Dc＝m/(N+1)。

作为上述方案的进一步改进，每个移动显示车还包括前摄像头、后摄像头以及控制板卡；前摄像头安装在箱体上，并用于拍摄对应的移动显示车在前进时前侧道路图像；后摄像头安装在箱体上，并用于拍摄对应的移动显示车在后退时后侧道路图像；控制板卡用于先提取所述前侧道路图像和所述后侧道路图像中的轮廓图像，再提取所述轮廓图像中的两条道路线，然后获取两条道路线中间的障碍物图像，并计算所述障碍物图像的像素点总数，最后判断所述像素点总数是否大于一个预设点数和；在所述像素点总数大于所述预设点数和时，控制板卡驱使移动轮停止转动以使对应的移动显示车停止运动，并在所述像素点总数不大于所述预设点数和时驱使移动轮转动。

作为上述方案的进一步改进，每个移动显示车还包括前警示灯和后警示灯；前警示灯安装在箱体上，且位于对应的移动显示车的前侧；后警示灯安装在箱体上，且位于对应的移动显示车的后侧；前警示灯和后警示灯用于在对应的移动显示车抵达对应的位置点时发出告警信息。

作为上述方案的进一步改进，每个移动显示车还包括前扩音器和后扩音器；前扩音器安装在箱体上，且位于对应的移动显示车的前侧，并用于进行信息播报；后扩音器安装在箱体上，且位于对应的移动显示车的后侧，并用于发出倒车提示信息。

作为上述方案的进一步改进，每个移动显示车还包括支撑基座、升降装置和多个减震弹簧；多个减震弹簧的底端均固定在底座的顶端上，多个减震弹簧的顶端均固定在支撑基座的底端上；支撑基座的顶端通过升降装置固定在箱体的底端上。

作为上述方案的进一步改进，每个移动显示车还包括保护伞；保护伞安装在箱体上，并用于盖在箱体、显示板的上方。

进一步地，每个移动显示车还包括通讯模块；通讯模块安装在箱体中，且与外部的至少一个客户端进行数据交互，并用于所述前侧道路图像和所述后侧道路图像传输至所述客户端，并接收所述客户端下发的控制命令。

作为上述方案的进一步改进，每个移动显示车还包括电驱动模块和电源模块；电源模块安装在箱体中，并用于向所述电驱动模块、显示板以及定位模块供电；所述电驱动模块用于驱使多个移动轮转动。

本发明还提供一种高速公路信息显示方法，其应用于上述任意所述的高速公路信息显示装置中，其包括以下步骤：

先根据所述施工信息/所述事故信息，获取至少一个施工位置/事故位置，再按照一个预设的布置模式将多个移动显示车在所述施工位置/所述事故位置同侧的应急车道中进行布置，使每个移动显示车根据所述位置信息移动至对应的位置点，最后驱使显示板显示用于提示相应位置点处车辆进行限速避让的车道信息；在所述布置模式中，所有位置点与所述施工位置/所述事故位置的距离满足一个预设的距离分布函数；

先根据初始布局的移动显示车的数量N，计算第n个移动显示车到预警距离S_0ji，S_0ji＝S_0j(N+1-i)，然后根据所有移动显示车在两个服务区A、B之间对称分布，确定预警距离S_0jn＝n*m/(N+1)，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据预警距离S_0jn计算初始预警电量Q_0jn，Q_0jn＝R_safe1*S_0jn*Q₁；其中，R_safe1为一个预设安全系数一且大于1，Q₁为所述移动显示车行驶单位距离所产生的耗电量；

先计算第n个移动显示车到两个服务区A、B的距离S_nA、S_nB，再比较距离S_nA、S_nB以确定较小的距离S_nC，S_nC＝min(S_nA,S_nB)，最后根据距离S_nC计算实时预警电量Q_jn，Q_jn＝R_safe1*S_nC*Q₁；

计算第n个移动显示车行驶至对应的位置点的行驶耗电量Q_nx，Q_nx＝S_nx*Q₁，S_nx为第n个移动显示车的行驶距离；

先计算第n个移动显示车的待机耗电量Q_nd，Q_nd＝t_nd*Q₂，Q₂为第n个移动显示车待机状态下单位时间的消耗电量，t_nd为第n个移动显示车的待机时间，然后计算第n个移动显示车的正常工作耗电量Q_ng，Q_ng＝t_ng*Q₃，Q₃为第n个移动显示车工作状态下单位时间的消耗电量，t_ng为第n个移动显示车的正常工作时间，最后计算第n个移动显示车工作耗电量Q_nw＝Q_nx+Q_nd+Q_ng；

先计算第n个移动显示车的用电量Q_nall＝Q_jn+Q_nw，再判断用电量Q_nall是否小于第n个移动显示车的安全电量Q_nsafe，Q_nsafe＝R_safe2*Q_n，R_safe2为一个预设安全系数二且小于1，Q_n为第n个移动显示车的实时电量；

若用电量Q_nall不小于安全电量Q_nsafe，所述控制模块判定所述移动显示车无法行驶至对应的位置点，并选取用电量Q_nall小于安全电量Q_nsafe的移动显示车移动至对应的位置点。

相较于现有的高速公路施工信息安全提示装置，本发明的高速公路信息显示装置及其显示方法具有以下有益效果：

1、该高速公路信息显示装置，其通过在两个服务区之间设置多个移动显示车，其布置系统中的车位置布置模块根据施工信息或事故信息确定相应的施工位置或事故位置，然后按照布置模式将多个移动显示车分别移动至各个位置点，最后驱使显示板显示车道信息，该车道信息能够提示相应位置点处的车辆减速进行避让，实现路障和信息提示的功能。同时，电量监测系统的预警电量计算模块能够计算出初始预警电量和实时预警电量，运动耗电计算模块则可以计算移动显示车若从对应的位置点返回至最近的服务区所需的行驶耗电量，工作耗电计算模块则计算行驶耗电量、待机耗电量、以及正常工作耗电量之和以作为工作耗电总量，控制模块则先计算预警电量以及工作耗电总量之和以作为用电量，然后判断用电量是否超过该移动显示车的安全电量，一旦超过则说明该车一旦去对应的位置点布局，自身电量将不够用，因此该车不能被布局在该位置点上，这时候需要其他满足要求的移动显示车移动至该位置点，实现多个移动显示车的有效持续布局。由于该高速公路信息显示装置无需人为摆放提示，只需要控制多个移动显示车在应急车道上移动并进行布局就可以实现养护和故障提示功能，提醒相关车辆减速和避让，方便施工人员，同时把施工信息或事故信息提前向驾驶员公布，提高了通行效率和行车安全。而且，由于多个移动显示车可以灵活地布置在高速公路上，可以分路段多次不同提示，更加有助于驾驶员理解和接受，降低了施工对驾驶员的干扰程度，有助于行车安全。

2、该高速公路信息显示装置，其布置系统还设置初始位置布置模块。初始位置布置模块先计算相邻两个移动显示车之间的最小距离，然后计算两个服务区之间所有移动显示车的数量，最后根据相邻两个移动显示车之间的间隔在两个服务区之间布置这些移动显示车。这样，这些移动显示车不仅能够满足实际的应急响应需求，在高速公路上出现应急事故时能够及时到达事故位置进行处理，还能够在对高速公路养护时及时布置在相应区域上，及时对过往车辆进行提示，提高高速公路的养护效率和事故处理效率。

3、该高速公路信息显示装置，其移动显示车还可以设置前摄像头、后摄像头以及控制板卡前摄像头。前摄像头和后摄像头能够获取移动显示车在前进和后退过程中的道路图像，而控制板卡则可以通过提取道路图像的轮廓图像中的道路线，确定障碍物图像，并进一步计算障碍物图像的像素点总数，最后判断像素点总数是否超过预设点数和，一旦超过则说明障碍物图像过大，距离相应的障碍物的间隔非常短，因此驱使移动轮停止转动以使移动显示车停止运动，实现避障的功能，防止由于移动显示车撞击到障碍物而损坏，提高装置的使用寿命，同时也保护位于高速公路上的其他车辆。

4、该高速公路信息显示装置，其移动显示车还可以设置前警示灯和后警示灯。前警示灯和后警示灯可以发出告警信息，提示对应位置点处的车辆进行减速避让，增强提示效果。而且，移动显示车还可设置前扩音器和后扩音器，这两者可以在移动显示车行动时发出语音提示，在前进时进行信息播报，而在后退时发出倒车提示，这样可以避免在移动显示车行驶过程中其他车辆未及时发现而产生的碰撞事故，保证移动显示车与其他车辆的安全。

5、该高速公路信息显示装置，其移动显示车还可以设置支撑基座、升降装置、多个减震弹簧、保护伞、通讯模块、电驱动模块和电源模块。支撑基座能够提高移动显示车的承载能力和稳定性，而减震弹簧则可以实现对移动显示车的减震，提高使用寿命。升降装置实现箱体的升降功能，对不同场景使用需要，提高适用性。保护伞能够盖住移动显示车的顶部上，可升降可拆卸，在物理上保护箱体。通讯模块可以应用移动通信网络与客户端实时通信，进行视频传送和控制命令接收等，方便对移动显示车进行远程控制。电源模块对移动显示车进行供电，并且可以实时监测电源可行驶里程，并提示充电等。

6、该高速公路信息显示方法，其有益效果与上述高速公路信息显示装置的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

图1为本发明实施例1的高速公路信息显示装置的移动显示车的立体图。

符号说明：

1 底座 10 后警示灯

2 移动轮 11 前扩音器

3 箱体 12 后扩音器

4 显示板 13 支撑基座

5 定位模块 14 减震弹簧

6 前摄像头 15 保护伞

7 后摄像头 16 通讯模块

8 控制板卡 17 电源模块

9 前警示灯 18 升降装置

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供了一种高速公路信息显示装置，该装置用于显示高速公路上出现的施工信息/事故信息，还可以作为引导车辆通行的显示设备。在本实施例中，为了方便介绍，该装置应用在两个服务区之间，即位于服务区A、B之间。而在其他实施例中，该显示装置所组成的显示系统可以设置在整条高速公路上。其中，该高速公路信息显示装置包括移动显示车、布置系统以及电量监测系统。

移动显示车的数量为多个，并且这些移动显示车布置在两个服务区A、B之间。每个移动显示车包括底座1、多个移动轮2、箱体3、至少一块显示板4、定位模块5，还可以包括前摄像头6、后摄像头7、控制板卡8、前警示灯9、后警示灯10、前扩音器11、后扩音器12、支撑基座13、减震弹簧14、保护伞15、通讯模块16、电驱动模块、电源模块17以及升降装置18中的一部分结构或者全部结构。

多个移动轮2转动安装在底座1上，移动轮2可以为可控移动轮。每两个移动轮2之间通过一根驱动轴连接，电驱动模块用于通过驱动轴驱使多个移动轮2转动。其中一部分移动轮2也可以采用采用万向轮，实现双向移动控制。减震弹簧14的数量为多个，在本实施例中，为方便显示仅采用四个，而在其他实施例中，其数量可以更多或者少一点。多个减震弹簧14的底端均固定在底座1的顶端上，多个减震弹簧14的顶端均固定在支撑基座13的底端上。支撑基座13的顶端通过升降装置18固定在箱体3的底端上。支撑基座13能够提高移动显示车的承载能力和稳定性，而减震弹簧14则可以实现对移动显示车的减震，提高使用寿命。升降装置18实现箱体3的升降功能，对不同场景使用需要，提高适用性。

箱体3通过支撑基座13、升降装置18、多个减震弹簧14而安装在底座1上，并提供与至少一块显示板4对应的至少一个安装面。定位模块5安装在箱体3中，并用于获取箱体3的位置信息。定位模块5通过GPS或北斗等定位装置实现定位与导航。显示板4安装在对应的安装面上，并用于显示至少一个车道信息。显示板4为信息显示载体，可在客户端实时编辑与更新。显示板4可以采用现有的显示屏，如LED显示屏等。

前摄像头6安装在箱体3上，并用于拍摄对应的移动显示车在前进时前侧道路图像。后摄像头7安装在箱体3上，并用于拍摄对应的移动显示车在后退时后侧道路图像。前摄像头6和后摄像头7所采集的图像信息也可以通过通讯模块16传输至客户端，这样远程管理人员就可以第一时间掌握各个移动显示车前后的车辆动态信息，可以扩大监测范围，尤其可供交警作为违反交通规则的车辆的证据使用。控制板卡8用于先提取前侧道路图像和后侧道路图像中的轮廓图像，这里可以先做灰度化处理，再通过灰度对比的方式确定轮廓图像，再提取轮廓图像中的两条道路线，这两条道路线一般平行且长度较长，而且灰度值稳定且较大，然后获取两条道路线中间的障碍物图像，障碍物图像一般为车辆或下车的行人，并计算障碍物图像的像素点总数，像素点总数能够反应障碍物的大小，最后判断像素点总数是否大于一个预设点数和。在像素点总数大于预设点数和时，控制板卡8驱使移动轮2停止转动以使对应的移动显示车停止运动，并在像素点总数不大于预设点数和时驱使移动轮2转动。这样，当像素点总数过大时，即此时的障碍物与移动显示车的距离过近，控制板卡8就会使移动显示车停止移动以避免发生碰撞，保证移动显示车与其他车辆的安全。

前警示灯9安装在箱体3上，而且位于对应的移动显示车的前侧。后警示灯10安装在箱体3上，而且位于对应的移动显示车的后侧。前警示灯9和后警示灯10用于在对应的移动显示车抵达对应的位置点时发出告警信息。前警示灯9和后警示灯10可以发出告警信息，提示对应位置点处的车辆进行减速避让，增强提示效果。前扩音器11安装在箱体3上，而且位于对应的移动显示车的前侧，并用于进行信息播报。后扩音器12安装在箱体3上，而且位于对应的移动显示车的后侧，并用于发出倒车提示信息。这两者可以在移动显示车行动时发出语音提示，在前进时进行信息播报，而在后退时发出倒车提示，这样可以避免在移动显示车行驶过程中其他车辆未及时发现而产生的碰撞事故，保证移动显示车与其他车辆的安全。

保护伞15安装在箱体3上，并用于盖在箱体3、显示板4的上方。保护伞15能够可拆卸式盖住移动显示车的顶部上，可升降可拆卸，在物理上保护箱体3。保护伞15呈伞状，其相当于遮雨棚的作用，可以防止雨水滴落到下方的设备上。通讯模块16安装在箱体3中，且与外部的至少一个客户端进行数据交互，并用于前侧道路图像和后侧道路图像传输至客户端，并接收客户端下发的控制命令。通讯模块16可以应用移动通信网络与客户端实时通信，例如采用SIM卡进行视频传送和控制命令接收等，方便对移动显示车进行远程控制。电源模块17安装在箱体3中，并用于向电驱动模块、显示板4以及定位模块5供电。电源模块17可以采用各种蓄电池，其能够为其他结构提供电能，并且可以接收外部的电能而进行充电，同时还可以实时监测电源可行驶里程，并提示充电等。

布置系统包括车位置布置模块，在其他实施例中，其还可以包括其他模块。车位置布置模块用于先根据施工信息/事故信息，获取至少一个施工位置/事故位置，再按照一个预设的布置模式将多个移动显示车在施工位置/事故位置同侧的应急车道中进行布置，使每个移动显示车根据位置信息移动至对应的位置点，最后驱使显示板4显示用于提示相应位置点处车辆进行限速避让的车道信息。在布置模式中，所有位置点与施工位置/事故位置的距离满足一个预设的距离分布函数，该距离分布函数满足高速中提示设置的距离要求，即满足现有的是施工信息提示设置要求。车位置布置模块在收到施工信息/事故信息时，会分析出该信息中施工点/事故点在两个服务区A、B之间的各处位置，即分别距离这两个服务区的距离，进而确定施工位置/事故位置。每个移动显示车会根据自己的定位模块5所获取的位置信息，确定自身所在的位置，并通过这一信息进行导航，最终到达相应的位置点。这里需要说明的是，并不是所有的移动显示车都一定会去相应的位置点，这里需要根据施工点/事故点与移动显示车的距离而定，只会布置距离较近的移动显示车前往相应的位置点，而其他距离相对较远的则会原地不动。车道信息能够反映该位置点处车辆与施工点/事故点的距离，这样位置点附近的车辆就会及时对车辆速度和路径进行调整，实现减速避让的效果。

电量监测系统包括预警电量计算模块、运动耗电计算模块、工作耗电计算模块以及控制模块。电量监测系统用于监测各个移动显示车的电量信息，可以为布置移动显示车而提供依据。在移动显示车的安全电量不能够满足移动电量需求时，该移动显示车不适合移动至相对较远的距离，这样可以防止由于移动耗电过多而最终移动显示车无法返回至服务区进行充电。移动显示车一般处于两种工作模式，即待机模式和正常工作模式，可通过客户端进行遥控切换。一种模式是待机模式：大部分时间，小车只有通信模块处于工作状态，显示板和摄像头等处于休眠状态，尽可能减少电量消耗；另一种模式是正常工作模式：小部分时间，小车所有模块处于工作状态，电能处于正常消耗状态。根据小车所处工作模式，综合考虑当前路况，进行电量消耗预算。

小车预警电量计算：初始布局小车数量不同，每个小车的预警电量S_j不同，假设布局N辆小车，小车编号为C₁，C₂，...，C_N，小车C_n的S_jn通过预警电量计算模块计算出来。预警电量计算模块包括初始预警电量计算单元和实时预警电量计算单元。初始预警电量计算单元用于先根据初始布局的移动显示车的数量N，计算第n个移动显示车到预警距离S_0ji，S_0ji＝S_0j(N+1-i)，然后根据所有移动显示车在两个服务区A、B之间对称分布，确定预警距离S_0jn＝n*m/(N+1)，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据预警距离S_0jn计算初始预警电量Q_0jn，Q_0jn＝R_safe1*S_0jn*Q₁。其中，R_safe1为一个预设安全系数一且大于1，Q₁为所述移动显示车行驶单位距离所产生的耗电量。移动显示车在初始布局之后的预警电量也可以通过如下计算获得：

每个小车之间的间隔Dc＝m/(N+1)；

N＝＝1，S0j1＝m/2；

N＝＝2，S0j1＝S0j2＝m/3；

N＝＝3，S0j1＝S0j3＝m/4，S0j2＝2*m/4；

N＝＝4，S0j1＝S0j4＝m/5，S0j2＝S0j3＝2*m/5；

N＝＝5，S0j1＝S0j5＝m/6，S0j2＝S0j4＝2*m/6，S0j3＝m/2；

可以看出，小车预警距离对称分布，即S_0ji＝S_0j(N+1-i)，与实际也是相符，小车就近选择服务区进行充电，因此只需要确定前半数量的移动显示车的预警距离即可。当n≤N/2时，S_0jn＝n*m/(N+1)则可以求出每个小车的预警电量。

实时预警电量计算单元用于先计算第n个移动显示车到两个服务区A、B的距离S_nA、S_nB，再比较距离S_nA、S_nB以确定较小的距离S_nC，最后根据距离S_nC计算实时预警电量Q_jn，Q_jn＝R_safe1*S_nC*Q₁。

运动耗电计算模块用于计算第n个移动显示车行驶至对应的位置点的行驶耗电量Q_nx，Q_nx＝S_nx*Q₁，S_nx为第n个移动显示车的行驶距离。工作耗电计算模块用于先计算第n个移动显示车的待机耗电量Q_nd，Q_nd＝t_nd*Q₂，Q₂为第n个移动显示车待机状态下单位时间的消耗电量，t_nd为第n个移动显示车的待机时间，然后计算第n个移动显示车的正常工作耗电量Q_ng，Q_ng＝t_ng*Q₃，Q₃为第n个移动显示车工作状态下单位时间的消耗电量，t_ng为第n个移动显示车的正常工作时间，最后计算第n个移动显示车工作耗电总量Q_nw＝Q_nx+Q_nd+Q_ng。

控制模块用于先计算第n个移动显示车的用电量Q_nall＝Q_jn+Q_nw，再判断用电量Q_nall是否小于第n个移动显示车的安全电量Q_nsafe，Q_nsafe＝R_safe2*Q_n，R_safe2为一个预设安全系数二且小于1，Q_n为第n个移动显示车的实时电量。若用电量Q_nall不小于安全电量Q_nsafe，所述控制模块判定所述移动显示车无法行驶至对应的位置点，并选取用电量Q_nall小于安全电量Q_nsafe的移动显示车移动至对应的位置点。这样，最终达到各个位置点的移动显示车的满电量都能够满足整个移动过程的用电量，即每个移动显示车都可以完成从服务区充满电到各个初始布局点再到各个位置点，最后再返回至服务区中进行充电的全过程。

综上所述，相较于现有的高速公路施工信息安全提示装置，本实施例的高速公路信息显示装置具有以下优点：

1、该高速公路信息显示装置，其通过在两个服务区之间设置多个移动显示车，其布置系统中的车位置布置模块根据施工信息或事故信息确定相应的施工位置或事故位置，然后按照布置模式将多个移动显示车分别移动至各个位置点，最后驱使显示板显示车道信息，该车道信息能够提示相应位置点处的车辆减速进行避让，实现路障和信息提示的功能。同时，电量监测系统的预警电量计算模块能够计算出初始预警电量和实时预警电量，运动耗电计算模块则可以计算移动显示车若从对应的位置点返回至最近的服务区所需的行驶耗电量，工作耗电计算模块则计算行驶耗电量、待机耗电量、以及正常工作耗电量之和以作为工作耗电总量，控制模块则先计算预警电量以及工作耗电总量之和以作为用电量，然后判断用电量是否超过该移动显示车的安全电量，一旦超过则说明该车一旦去对应的位置点布局，自身电量将不够用，因此该车不能被布局在该位置点上，这时候需要其他满足要求的移动显示车移动至该位置点，实现多个移动显示车的有效持续布局。由于该高速公路信息显示装置无需人为摆放提示，只需要控制多个移动显示车在应急车道上移动并进行布局就可以实现养护和故障提示功能，提醒相关车辆减速和避让，方便施工人员，同时把施工信息或事故信息提前向驾驶员公布，提高了通行效率和行车安全。而且，由于多个移动显示车可以灵活地布置在高速公路上，可以分路段多次不同提示，更加有助于驾驶员理解和接受，降低了施工对驾驶员的干扰程度，有助于行车安全。

2、该高速公路信息显示装置，其移动显示车还可以设置前摄像头6、后摄像头7以及控制板卡8前摄像头6。前摄像头6和后摄像头7能够获取移动显示车在前进和后退过程中的道路图像，而控制板卡8则可以通过提取道路图像的轮廓图像中的道路线，确定障碍物图像，并进一步计算障碍物图像的像素点总数，最后判断像素点总数是否超过预设点数和，一旦超过则说明障碍物图像过大，距离相应的障碍物的间隔非常短，因此驱使移动轮2停止转动以使移动显示车停止运动，实现避障的功能，防止由于移动显示车撞击到障碍物而损坏，提高装置的使用寿命，同时也保护位于高速公路上的其他车辆。

3、该高速公路信息显示装置，其移动显示车还可以设置前警示灯9和后警示灯10。前警示灯9和后警示灯10可以发出告警信息，提示对应位置点处的车辆进行减速避让，增强提示效果。而且，移动显示车还可设置前扩音器11和后扩音器12，这两者可以在移动显示车行动时发出语音提示，在前进时进行信息播报，而在后退时发出倒车提示，这样可以避免在移动显示车行驶过程中其他车辆未及时发现而产生的碰撞事故，保证移动显示车与其他车辆的安全。

4、该高速公路信息显示装置，其移动显示车还可以设置支撑基座13、升降装置18、多个减震弹簧14、保护伞15、通讯模块16、电驱动模块和电源模块17。支撑基座13能够提高移动显示车的承载能力和稳定性，而减震弹簧14则可以实现对移动显示车的减震，提高使用寿命。升降装置18实现箱体3的升降功能，对不同场景使用需要，提高适用性。保护伞15能够盖住移动显示车的顶部上，可升降可拆卸，在物理上保护箱体3。通讯模块16可以应用移动通信网络与客户端实时通信，进行视频传送和控制命令接收等，方便对移动显示车进行远程控制。电源模块17对移动显示车进行供电，并且可以实时监测电源可行驶里程，并提示充电等。

实施例2

本实施例提供了一种高速公路信息显示装置，其在实施例1的基础上增加了属于布置系统的初始位置布置模块。初始位置布置模块用于先计算相邻两个移动显示车之间的最小距离L，L＝(2t/T1)*s，其中t为所述高速公路的应急响应时间，T1为所述移动显示车行驶单位距离s的耗时，再计算两个服务区A、B之间的所有移动显示车的数量N，且满足N≥INT(m/L)-1，INT()为向上取整函数，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据间隔Dc在服务区A、B之间布置N个移动显示车。这样，这些移动显示车不仅能够满足实际的应急响应需求，在高速公路上出现应急事故时能够及时到达事故位置进行处理，还能够在对高速公路养护时及时布置在相应区域上，及时对过往车辆进行提示，提高高速公路的养护效率和事故处理效率。

实施例3

本实施例提供了一种高速公路信息显示装置，该装置在实施例1的基础上对应用场景进行举例。在本实施例中，该高速公路信息显示装置使用在高速公路临时养护作业中。其中，汽车制动减速时减速度不易过大：

1、紧急制动减速度紧急制动时，汽车的最大减速度一般为7.5～8m/s^2。

2、平均制动减速度普通情况下，汽车的平均减速度应为3～4m/s^2。

3、正常制动减速度实际使用制动时，除紧急情况外，通常不应使制动减速度大于1.5～2.5m/s^2，否则会使轮胎剧烈磨损、乘客感到不舒服或发生危险、运输货物与车发生相对运动造成不安全。

具体分析：减速度为2m/s/s，初始速度120Km/h＝33.3m/s，施工路段限速60km/h＝16.6m/s，则不同速度的减速距离计算如下：

①减速度为2m/s/s，初始速度120Km/h＝33.3m/s，降至100km/h＝27.7m/s，反应时间为2s，前进的距离为：

S120＝(33.3*33.3-27.7*27.7)/(2*2)+33.3*2＝153m<200m

②初始速度100Km/h＝27.7m/s，降至80km/h＝22.2m/s时，前进的距离为：

S100＝(27.7*27.7-22.2*22.2)/(2*2)+27.7*2＝125m<200m

③初始速度80Km/h＝22.2m/s，降至60km/h＝16.6m/s时，前进的距离为：

S100＝(22.2*22.2-16.6*16.6)/(2*2)+22.2*2＝100m<200m

表1在进入施工路段前移动显示车的布置模式表

上述显示能够有效提示不同路段的限速，给出了不同限速之间的过渡路段。减速提示不至于使汽车过度刹车，避免现在高速限速标志之间没有明确设定过渡区域，导致临时刹车的现象过多，从而降低追尾事故的发生。同时分路段多次不同提示，更加有助于驾驶员理解和接受，降低了施工对驾驶员的干扰程度，有助于行车安全。

2)进入施工路段后

在距离施工终点一段距离之前，进行：

表2在进入施工路段后移动显示车的布置模式表

实施例4

本实施例提供了一种高速公路信息显示装置，其在实施例1的基础上对应用场景进行举例。在本实施例中，该高速公路信息显示装置使用在高速公路交通事故临时管制。高速一般只有快车道、慢车道和应急车道等共三个车道，而应急车道一般仅供救援车辆和特殊车辆行驶，因此正常行驶时只有两个车道可以通行。当发生交通事故时，事故车辆若因故障不能及时移入应急车道，则会占用一个车道，而救援车辆往往不能够第一时间到达事故现场，因此当车流量较大时，很容易短时间内造成较大范围拥堵。同时由于后方车辆不明前方事故原因，当拥堵长度过大时，存在一些车辆占用应急车道行驶，而这样也会造成救援车辆的阻塞，延缓了救援时间。

当出现应急事件时，管理人员可第一时间遥控近距离的多个移动显示车分布在事故发生地点的前方和后方，并发出信息提示和交通管制信息。

1)救援车辆尚未到达，距离事故地点5公里以外，允许事故后方车辆借用应急车道行驶，具体布置方式参见表3。

表3在救援车辆尚距离事故地点5公里以外时移动显示车的布置模式表

2)救援车辆尚未到达，进入距离事故地点5公里以内，允许事故后方车辆借用应急车道行驶，但应为救援车辆让行，具体布置方式参见表4。

表4在救援车辆进入距离事故地点5公里以内时移动显示车的布置模式表

高速入口和服务区之间可根据节假日等重点时段交通预测，布置一些多功能小车，可增加机动性，减少救援延误和拥堵时间。

实施例5

本实施例提供了一种高速公路信息显示方法，其应用于实施例1-4中所提供的任意一种高速公路信息显示装置中，其包括以下这些步骤。

1、先根据施工信息/事故信息，获取至少一个施工位置/事故位置，再按照一个预设的布置模式将多个移动显示车在施工位置/事故位置同侧的应急车道中进行布置，使每个移动显示车根据位置信息移动至对应的位置点，最后驱使显示板(4)显示用于提示相应位置点处车辆进行限速避让的车道信息；在布置模式中，所有位置点与施工位置/事故位置的距离满足一个预设的距离分布函数。

2、先根据初始布局的移动显示车的数量N，计算第n个移动显示车到预警距离S_0ji，S_0ji＝S_0j(N+1-i)，然后根据所有移动显示车在两个服务区A、B之间对称分布，确定预警距离S_0jn＝n*m/(N+1)，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据预警距离S_0jn计算初始预警电量Q_0jn，Q_0jn＝R_safe1*S_0jn*Q₁。其中，R_safe1为一个预设安全系数一且大于1，Q₁为所述移动显示车行驶单位距离所产生的耗电量。

3、先计算第n个移动显示车到两个服务区A、B的距离S_nA、S_nB，再比较距离S_nA、S_nB以确定较小的距离S_nC，S_nC＝min(S_nA,S_nB)，最后根据距离S_nC计算实时预警电量Q_jn，Q_jn＝R_safe1*S_nC*Q₁。

4、计算第n个移动显示车行驶至对应的位置点的行驶耗电量Q_nx，Q_nx＝S_nx*Q₁，S_nx为第n个移动显示车的行驶距离。

5、先计算第n个移动显示车的待机耗电量Q_nd，Q_nd＝t_nd*Q₂，Q₂为第n个移动显示车待机状态下单位时间的消耗电量，t_nd为第n个移动显示车的待机时间，然后计算第n个移动显示车的正常工作耗电量Q_ng，Q_ng＝t_ng*Q₃，Q₃为第n个移动显示车工作状态下单位时间的消耗电量，t_ng为第n个移动显示车的正常工作时间，最后计算第n个移动显示车工作耗电量Q_nw＝Q_nx+Q_nd+Q_ng。

6、先计算第n个移动显示车的用电量Q_nall＝Q_jn+Q_nw，再判断用电量Q_nall是否小于第n个移动显示车的安全电量Q_nsafe，Q_nsafe＝R_safe2*Q_n，R_safe2为一个预设安全系数二且小于1，Q_n为第n个移动显示车的实时电量

若用电量Q_nall不小于安全电量Q_nsafe，所述控制模块判定所述移动显示车无法行驶至对应的位置点，并选取用电量Q_nall小于安全电量Q_nsafe的移动显示车移动至对应的位置点。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则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 (10)

1.一种高速公路信息显示装置，其用于显示高速公路上出现的施工信息/事故信息，其特征在于，其包括：

多个移动显示车，其布置在两个服务区A、B之间；每个移动显示车包括底座(1)、多个移动轮(2)、箱体(3)、至少一块显示板(4)以及定位模块(5)；多个移动轮(2)转动安装在底座(1)上；箱体(3)安装在底座(1)上，并提供与至少一块显示板(4)对应的至少一个安装面；定位模块(5)安装在箱体(3)中，并用于获取箱体(3)的位置信息；显示板(4)安装在对应的安装面上，并用于显示至少一个车道信息；

布置系统，其包括车位置布置模块；所述车位置布置模块用于先根据所述施工信息/所述事故信息，获取至少一个施工位置/事故位置，再按照一个预设的布置模式将多个移动显示车在所述施工位置/所述事故位置同侧的应急车道中进行布置，使每个移动显示车根据所述位置信息移动至对应的位置点，最后驱使显示板(4)显示用于提示相应位置点处车辆进行限速避让的车道信息；在所述布置模式中，所有位置点与所述施工位置/所述事故位置的距离满足一个预设的距离分布函数；

电量监测系统，其包括预警电量计算模块、运动耗电计算模块、工作耗电计算模块以及控制模块；所述预警电量计算模块包括初始预警电量计算单元和实时预警电量计算单元；所述初始预警电量计算单元用于先根据初始布局的移动显示车的数量N，计算第n个移动显示车到预警距离S_0ji，S_0ji＝S_0j(N+1-i)，然后根据所有移动显示车在两个服务区A、B之间对称分布，确定预警距离S_0jn＝n*m/(N+1)，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据预警距离S_0jn计算初始预警电量Q_0jn，Q_0jn＝R_safe1*S_0jn*Q₁；其中，R_safe1为一个预设安全系数一且大于1，Q₁为所述移动显示车行驶单位距离所产生的耗电量；所述实时预警电量计算单元用于先计算第n个移动显示车到两个服务区A、B的距离S_nA、S_nB，再比较距离S_nA、S_nB以确定较小的距离S_nC，S_nC＝min(S_nA,S_nB)，最后根据距离S_nC计算实时预警电量Q_jn，Q_jn＝R_safe1*S_nC*Q₁；所述运动耗电计算模块用于计算第n个移动显示车行驶至对应的位置点的行驶耗电量Q_nx，Q_nx＝S_nx*Q₁，S_nx为第n个移动显示车的行驶距离；所述工作耗电计算模块用于先计算第n个移动显示车的待机耗电量Q_nd，Q_nd＝t_nd*Q₂，Q₂为第n个移动显示车待机状态下单位时间的消耗电量，t_nd为第n个移动显示车的待机时间，然后计算第n个移动显示车的正常工作耗电量Q_ng，Q_ng＝t_ng*Q₃，Q₃为第n个移动显示车工作状态下单位时间的消耗电量，t_ng为第n个移动显示车的正常工作时间，最后计算第n个移动显示车工作耗电总量Q_nw＝Q_nx+Q_nd+Q_ng；所述控制模块用于先计算第n个移动显示车的用电量Q_nall＝Q_jn+Q_nw，再判断用电量Q_nall是否小于第n个移动显示车的安全电量Q_nsafe，Q_nsafe＝R_safe2*Q_n，R_safe2为一个预设安全系数二且小于1，Q_n为第n个移动显示车的实时电量；若用电量Q_nall不小于安全电量Q_nsafe，所述控制模块判定所述移动显示车无法行驶至对应的位置点，并选取用电量Q_nall小于安全电量Q_nsafe的移动显示车移动至对应的位置点。

2.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，所述布置系统还包括初始位置布置模块；所述初始位置布置模块用于先计算相邻两个移动显示车之间的最小距离L，L＝(2t/T₁)*s，其中t为所述高速公路的应急响应时间，T₁为所述移动显示车行驶单位距离s的耗时，再计算两个服务区A、B之间的所有移动显示车的数量N，且满足N≥INT(m/L)-1，INT()为向上取整函数，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据间隔Dc在服务区A、B之间布置N个移动显示车，Dc＝m/(N+1)。

3.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括前摄像头(6)、后摄像头(7)以及控制板卡(8)；前摄像头(6)安装在箱体(3)上，并用于拍摄对应的移动显示车在前进时前侧道路图像；后摄像头(7)安装在箱体(3)上，并用于拍摄对应的移动显示车在后退时后侧道路图像；控制板卡(8)用于先提取所述前侧道路图像和所述后侧道路图像中的轮廓图像，再提取所述轮廓图像中的两条道路线，然后获取两条道路线中间的障碍物图像，并计算所述障碍物图像的像素点总数，最后判断所述像素点总数是否大于一个预设点数和；在所述像素点总数大于所述预设点数和时，控制板卡(8)驱使移动轮(2)停止转动以使对应的移动显示车停止运动，并在所述像素点总数不大于所述预设点数和时驱使移动轮(2)转动。

4.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括前警示灯(9)和后警示灯(10)；前警示灯(9)安装在箱体(3)上，且位于对应的移动显示车的前侧；后警示灯(10)安装在箱体(3)上，且位于对应的移动显示车的后侧；前警示灯(9)和后警示灯(10)用于在对应的移动显示车抵达对应的位置点时发出告警信息。

5.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括前扩音器(11)和后扩音器(12)；前扩音器(11)安装在箱体(3)上，且位于对应的移动显示车的前侧，并用于进行信息播报；后扩音器(12)安装在箱体(3)上，且位于对应的移动显示车的后侧，并用于发出倒车提示信息。

6.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括支撑基座(13)、升降装置(18)和多个减震弹簧(14)；多个减震弹簧(14)的底端均固定在底座(1)的顶端上，多个减震弹簧(14)的顶端均固定在支撑基座(13)的底端上；支撑基座(13)的顶端通过升降装置(18)固定在箱体(3)的底端上。

7.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括保护伞(15)；保护伞(15)安装在箱体(3)上，并用于盖在箱体(3)、显示板(4)的上方。

8.如权利要求3所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括通讯模块(16)；通讯模块(16)安装在箱体(3)中，且与外部的至少一个客户端进行数据交互，并用于所述前侧道路图像和所述后侧道路图像传输至所述客户端，并接收所述客户端下发的控制命令。

9.如权利要求1所述的高速公路信息显示装置，其特征在于，每个移动显示车还包括电驱动模块和电源模块(17)；电源模块(17)安装在箱体(3)中，并用于向所述电驱动模块、显示板(4)以及定位模块(5)供电；所述电驱动模块用于驱使多个移动轮(2)转动。

10.一种高速公路信息显示方法，其应用于如权利要求1-9中任意一项所述的高速公路信息显示装置中，其特征在于，其包括以下步骤：

先根据所述施工信息/所述事故信息，获取至少一个施工位置/事故位置，再按照一个预设的布置模式将多个移动显示车在所述施工位置/所述事故位置同侧的应急车道中进行布置，使每个移动显示车根据所述位置信息移动至对应的位置点，最后驱使显示板(4)显示用于提示相应位置点处车辆进行限速避让的车道信息；在所述布置模式中，所有位置点与所述施工位置/所述事故位置的距离满足一个预设的距离分布函数；

先根据初始布局的移动显示车的数量N，计算第n个移动显示车到预警距离S_0ji，S_0ji＝S_0j(N+1-i)，然后根据所有移动显示车在两个服务区A、B之间对称分布，确定预警距离S_0jn＝n*m/(N+1)，m为两个服务区A、B之间的距离，最后根据预警距离S_0jn计算初始预警电量Q_0jn，Q_0jn＝R_safe1*S_0jn*Q₁；

先计算第n个移动显示车到两个服务区A、B的距离S_nA、S_nB，再比较距离S_nA、S_nB以确定较小的距离S_nC，S_nC＝min(S_nA,S_nB)，最后根据距离S_nC计算实时预警电量Q_jn，Q_jn＝R_safe1*S_nC*Q₁；其中，R_safe1为一个预设安全系数一且大于1，Q₁为所述移动显示车行驶单位距离所产生的耗电量；

计算第n个移动显示车行驶至对应的位置点的行驶耗电量Q_nx，Q_nx＝S_nx*Q₁，S_nx为第n个移动显示车的行驶距离；

先计算第n个移动显示车的待机耗电量Q_nd，Q_nd＝t_nd*Q₂，Q₂为第n个移动显示车待机状态下单位时间的消耗电量，t_nd为第n个移动显示车的待机时间，然后计算第n个移动显示车的正常工作耗电量Q_ng，Q_ng＝t_ng*Q₃，Q₃为第n个移动显示车工作状态下单位时间的消耗电量，t_ng为第n个移动显示车的正常工作时间，最后计算第n个移动显示车工作耗电量Q_nw＝Q_nx+Q_nd+Q_ng；

先计算第n个移动显示车的用电量Q_nall＝Q_jn+Q_nw，再判断用电量Q_nall是否小于第n个移动显示车的安全电量Q_nsafe，Q_nsafe＝R_safe2*Q_n，R_safe2为一个预设安全系数二且小于1，Q_n为第n个移动显示车的实时电量；

若用电量Q_nall不小于安全电量Q_nsafe，所述控制模块判定所述移动显示车无法行驶至对应的位置点，并选取用电量Q_nall小于安全电量Q_nsafe的移动显示车移动至对应的位置点。

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