CN111915927A - 一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置。本发明包括内翻边轨道，内翻边轨道连接轨道机器人,轨道机器人连接人机交互装置；人机交互装置的内设部分包括轨道机器人控制系统，轨道机器人控制系统连接无线接收装置、信息采集装置和信息输出装置，信息采集装置连接4G、5G网络传输装置。本发明具有桥隧道路交通实时监测、通行条件及状态实时告知与发布、交通事故预防及人机交互为一体的先进综合智能技术，充分为桥隧道路交通管理全面实现“科技强警”做出应有的贡献。

Description

一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置

技术领域

本发明涉及轨道机器人领域，特别是应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置。

背景技术

随着我国基建水平的不断提高和高速公路的快速发展，桥梁和隧道占比的数量也随即加大，尤其在丘陵、山区等喀斯特地区比重更为突出，桥、隧交通管理因气候变化和交通环境相对路基面高速公路而言较复杂多变。例如：1、自然因素：桥面通常处于架空设计、易形成风口效应，固在恶劣天气下易出现团雾、侧风、骤雨，极寒天气桥面易结冰等；隧道光线微弱易发生视觉疲劳，隧道外与隧道内交界处由于露天和洞内的交通场景变换呈一线之隔，如遇大雨、大雾和路面结冰恶劣天气，驾驶员很难适应这种突变的驾驶条件，尤其是隧道出口，隧道内路面属于室内环境，通常保持干燥无结冰现象，而隧道口及隧道外在恶劣气候条件下易出现湿滑和结冰，两者交通环境的突变呈一线之隔，如不能保持谨慎驾驶，会让广大驾驶员猝不及防，极易发生交通事故； 2、人为因素：车辆行驶速度过快、未保持安全距离行驶、随意变更车道、行车打手机、避让各种不明抛洒物等在视线较差的隧道中行驶。

因此，在桥梁上和隧道中发生交通事故概率也高于常规道路，交通事故造成的危害不仅会给车辆及司乘人员带来不同程度的损失，若交通事故处理不及时还会引发二次交通事故，如在桥梁上和隧道中一旦发生交通事故，二次事故的发生概率也高于平常道路，二次事故的危害不仅给已发生事故现场带来更大的人员伤亡，严重的甚至会对桥隧基础设施造成破坏，如遇危、化车辆肇事，将会对人生安全和财产造成不可估计的损失。所以，交通事故的预防和有效控制将变得尤为重要。

现有情况是车辆一旦发生事故时，只是开启双闪灯和在车辆后方一定的安全距离放置三角提示牌，对于后方车速较慢的和有一定经验的驾驶员会起到一定的提示作用，但在恶劣的气候情况下，由于提示效果不明显和提示安全距离不够导致二次事故的发生将不可避免。

现研发一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，针对桥隧中易引发交通事故的诱因进行早发现、早提醒和早防范，以预防交通事故以及二次交通事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置。本发明具有报警方便、及时，可有效避免交通事故的发生，自动对中锁扣式接驳母座装置和自动对中锁扣式接驳公头装置具有可自动接驳锁紧，三合一指向性扬声器装置具有通风、散热、防水、防虫、倒相等功能，供电和充电的稳定的优点。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，包括内翻边轨道，内翻边轨道连接轨道机器人,轨道机器人连接人机交互装置；人机交互装置的内设部分包括轨道机器人控制系统，轨道机器人控制系统连接无线接收装置、信息采集装置和信息输出装置，信息采集装置连接4G、5G网络传输装置。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述人机交互装置还包括外设部分，外设部分包括总线制报警装置，总线制报警装置连接无线发送装置；无线发送装置信号连接无线接收装置。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述轨道机器人连接气象传感器模组装置，气象传感器模组装置连接轨道机器人控制系统。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述信息输出装置包括三合一指向性扬声器装置、红蓝爆闪警示灯装置、LED情报发布屏装置、可变速度显示屏装置和信号导向指示屏装置。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述三合一指向性扬声器装置包括铝合金圆柱筒体，铝合金圆柱筒体的后端连接圆柱筒体后端盖，圆柱筒体后端盖的内径与铝合金圆柱筒体的后端外径之间设有环形通风壁道，环形通风壁道的出口处设有圆环网孔壁板；铝合金圆柱筒体的后部内空处设有支架，支架的中部连接温控散热风扇，支架的前部连接恒压恒流电源模块和常亮与闪光灯切换驱动模块；铝合金圆柱筒体的前部连接高亮LED环形照明灯组，高亮LED环形照明灯组的背部连接中低音喇叭，中低音喇叭旁设有分频器和音频放大器；高亮LED环形照明灯组的内径边连接网孔前面板，网孔前面板的中部连接高音喇前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述轨道机器人的顶部设有驱动轮组装置、制动轮组装置和导向轮组装置；驱动轮组装置连接光电编码器，光电编码器连接轨道机器人控制系统；所述轨道机器人的顶端连接霍尔传感器一和霍尔传感器二。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述轨道机器人上设有自动对中锁扣式接驳母座装置；自动对中锁扣式接驳母座装置包括锥形大小头口径管，锥形大小头口径管的大口径端连接法兰盘，锥形大小头口径管的小口径端连接过渡连接器，过渡连接器连接绝缘板，绝缘板中设有通电弹簧顶针。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，包括轨道机器人外援救援装置，轨道机器人外援救援装置包括牵引装置，牵引装置连接自动对中锁扣式接驳公头装置；自动对中锁扣式接驳公头装置包括行程定位伸缩电机，行程定位伸缩电机连接法兰盘，法兰盘连接锥形大小头口径管的大口径端，锥形大小头口径管的小口径端连接“T”形支点片；行程定位伸缩电机的伸缩轴杆连接日字形锁扣的中部，日字形锁扣上设有两个锁孔，两个锁孔中各设有一个相向对称锁舌，相向对称锁舌的后部设于锁孔中，两个相向对称锁舌的中部通过轴销连接，轴销连接“T”形支点片的竖直方向杆，“T”形支点片的水平方向平板上通过绝缘垫片连接导电接触平头铜柱，导电接触平头铜柱从绝缘垫片中穿出；两个相向对称锁舌的前端穿过“T”形支点片的水平方向平板后通过弹簧连接。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述轨道机器人中设有电池组；所述内翻边轨道连接充电电极铜条，充电电极铜条连接滚轮式高导供电充电装置，滚轮式高导供电充电装置连接电池组；滚轮式高导供电充电装置包括盒体，盒体连接盒体面板，盒体中设有光轴螺丝，光轴螺丝的中部套设有弹簧，光轴螺丝的一端活动连接轴套，另一端连接绝缘基板，绝缘基板的边部设有滑轮，绝缘基板的左部和右部分别连接一个碳刷总成，碳刷总成与导电滚轮接触，导电滚轮的一端从盒体面板中穿出，导电滚轮的中心连接轴承的外套，轴承的内套两侧分别设有一绝缘垫片，绝缘垫片通过紧固螺丝与滚轮固定块连接，滚轮固定块设于两导电滚轮之间，滚轮固定块连接绝缘基板。

前述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置中，所述充电电极铜条连接风光互补发电装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在桥梁或隧道中设置有人机交互装置，人机交互装置通过总线制报警装置进行，利用总线制报警装置中的震动传感器、红外传感器、NFC近距离无线通信标识、二维码、SOS地址按钮等单元组合，可实现自感应报警、手机报警和手动报警，所以本装置可通过各种手段实现报警，使事故能够及时上报，及时得到处理。

2、本发明在总线制报警装置中利用红外传感器对人员进行感应，当红外传感器感应到人体后，自动完成报警，信号触发轨道机器人，轨道机器人快速自动行驶至报警事故现场，并通过信息采集装置对现场进行视频记录与拍照，同时为司乘人员提供必要的帮助。如司乘人员是在桥面上遇违停或下车观赏风景的，本发明可通过三合一指向性扬声器装置对司乘人员进行驱离，避免交通事故发生。

3、本发明的轨道机器人可在在内翻边轨道上进行常规自动往复智能巡逻作业，在巡逻作业过程中，通过红蓝爆闪警示灯装置可起到一定的警示作用。巡逻时通过气象传感器模组装置对监控区域进行能见度判断和侧风（橫风）级别判断，通过自带扫描功能的非接触式路面测温传感器装置进行无死角路面测温。一旦检测出有碍交通正常行驶的数据，轨道机器人将通过4G、5G网络传输装置第一时间将控速限速指令发送至来向临近路段LED情报发布屏装置上，即时改变可变速度显示屏装置的速度值，有效实现道路预警，从而避免交通事故的发生。

4、本发明的信息采集装置自带扫描功能的激光传感器对路面进行无死角扫描，发现路面有抛洒物，轨道机器人将通过4G、5G网络传输装置第一时间将现场照片上传给后台指挥中心和相关管理部门，将控速指令发送至来向临近路段LED情报发布屏装置，即时改变可变速度显示屏装置的速度值，并且还会通过导向指示屏装置做出通行信号指示，从而避免交通事故的发生。

5、本发明的信息采集装置发现路面有抛洒物，会通过三合一指向性扬声器装置为过往车辆做出语音提示和抛洒物处照明，使过往车辆能够有效避开障碍，避免交通事故的发生。

6、本发明可通过信息采集装置对过往车辆通过视频AI检测、RFID、激光扫描模块进行车辆信息、车辆特征、车流量等进行实时采集与统计，采集信息通过4G、5G网络传输装置及时上传给交通管理指挥中心，为交管部门保畅通和交通安全管理提供研判和决策依据。并且本发明通过信息采集装置若检测到过往车辆有行驶速度过快、未保持安全距离行驶、随意变更车道、行车打手机等交通违法行为时，能够进行自动抓拍取证。轨道机器人将违法数据及信息发布至前方的LED情报发布屏装置上，及时起到震慑作用。

7、本发明在轨道机器人上设置了自动对中锁扣式接驳母座装置，当轨道机器人无法自行回到维修点时，可通过牵引装置和自动对中锁扣式接驳公头装置实现对轨道机器人的救援。本发明中自动对中锁扣式接驳母座装置和自动对中锁扣式接驳公头装置具有可自动接驳锁紧，可充分提高排除故障的时效性和便捷性。

8、本发明设计了三合一指向性扬声器装置，该装置兼顾指向性扬声器、大功率LED照明补光灯和大功率LED闪光灯的功能。该装置以铝合金圆柱筒体、圆柱筒体后端盖、圆环网孔壁板和网孔前面板形成壳体，并且铝合金圆柱筒体和圆柱筒体后端盖之间设计有环形通风壁道，实现了壳体共用，壳体具有通风、散热、防水、防虫、倒相等功能。

9、本发明的轨道机器人通过滚轮式高导供电充电装置与充电电极铜条之间实现连接供电和充电，高导供电充电装置的导电滚轮与充电电极铜条接触稳定可靠，接触损耗低并导电性能良好，为轨道机器人边工作边供电和充电提供必要条件。

10、本发明通过设置风光互补发电装置，保证了更可靠的电源供电。

综上所述：本发明具有报警方便、及时，可有效避免交通事故的发生，自动对中锁扣式接驳母座装置和自动对中锁扣式接驳公头装置具有可自动接驳锁紧，三合一指向性扬声器装置具有通风、散热、防水、防虫、倒相等功能，供电和充电的稳定的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中左部结构的放大示意图；

图3是图1中右部结构的放大示意图；

图4是人机交互装置外设部分的拓扑图；

图5是人机交互装置内设部分的拓扑图；

图6是LED情报发布屏装置、可变限速显示屏装置在隧道上的应用示意图；

图7是LED情报发布屏装置、可变限速显示屏装置在桥梁上的应用示意图；

图8是轨道机器人及其连接结构的左视结构示意图；

图9是轨道机器人及其连接结构的右视结构示意图；

图10是滚轮式高导供电充电装置的前透视结构示意图；

图11是滚轮式高导供电充电装置的左视结构示意图；

图12是三合一指向性扬声器装置的结构示意图；

图13是自动对中锁扣式接驳母座装置的剖视结构示意图；

图14是自动对中锁扣式接驳母座装置的左视结构示意图；

图15是自动对中锁扣式接驳公头装置的剖视结构示意图；

图16是自动对中锁扣式接驳公头装置的左视结构示意图；

图17是日字形锁扣的左视结构示意图；

图18是 “T”形支点片左视结构示意图；

图19是 “T”形支点片俯视结构示意图；

图20是 “T”形支点片正视结构示意图；

图21是自动对中锁扣式接驳母座装置和自动对中锁扣式接驳公头装置接驳锁紧状态的结构示意图。

附图标记：1-内翻边轨道；2-充电电极铜条；3-轨道机器人；4-滚轮式高导供电充电装置；5-风光互补发电装置；6-人机交互装置；7-总线制报警装置；8-轨道机器人控制系统；9-无线接收装置；10-信息采集装置；11-三合一指向性扬声器装置；13-无线发送装置；12-4G、5G网络传输装置；14-红蓝爆闪警示灯装置；15-气象传感器模组装置；16-LED情报发布屏装置；17-可变限速显示屏装置；18-信号导向指示屏装置；19-牵引装置；20-自动对中锁扣式接驳公头装置；

轨道机器人部件的附图标记：301-驱动轮组装置；302-制动轮组装置；303-导向轮组装置；304-自动对中锁扣式接驳母座装置；305-光电编码器；306-霍尔传感器一；307-霍尔传感器二，308-电池组，309-铰链，310-锁扣，311-斜拉杆，312-卡槽；

滚轮式高导供电充电装置部件的附图标记：401-绝缘基板；402-光轴螺丝；403-滑轮；404-弹簧；405-盒体；406-轴套；407-碳刷总成；408-导电滚轮；409-轴承；410-绝缘垫片；411-紧固螺丝；412-盒体面板；413-滚轮固定块；

三合一指向性扬声器装置部件的附图标记：1101-中低音喇叭；1102-高音喇叭；1103-分频器；1104-音频放大器；1105-高亮LED环形照明灯组；1106-常亮与闪光灯切换驱动模块；1107-恒压恒流电源模块；1108-温控散热风扇；1109-网孔面板；1110-圆环网孔壁板；1111-铝合金圆柱筒体；1112-圆柱筒体后端盖，1113环形通风壁道，1114-支架；

自动对中锁扣式接驳公头装置部件的附图标记：201-锥形大小头口径管；202-法兰盘；203-行程定位伸缩电机；204-日字形锁扣；205-相向对称锁舌；206-弹簧；207-“T”形支点片；208-绝缘垫片；209-导电接触平头铜柱；210-伸缩轴杆；211-锁孔；

自动对中锁扣式接驳母座装置部件的附图标记：3041-锥形大小头口径管；3042-法兰盘，3043-过渡连接器，3044-绝缘板，3045-通电弹簧顶针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。对于未特别注明的结构或原理，均为本领域的常规现有技术。

实施例。一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，构成如图1-21所示，包括内翻边轨道1，内翻边轨道1连接轨道机器人3,轨道机器人3连接人机交互装置6；人机交互装置6的内设部分包括轨道机器人控制系统8，轨道机器人控制系统8连接无线接收装置9、信息采集装置10和信息输出装置，信息采集装置10连接4G、5G网络传输装置12。

所述人机交互装置6还包括外设部分，外设部分包括总线制报警装置7，总线制报警装置7连接无线发送装置13；无线发送装置13信号连接无线接收装置9。

上述的信息采集装置10、信息输出装置、轨道机器人控制系统8、总线制报警装置7、无线发送装置13和无线接收装置9统称为人机交互装置6。本装置中设置的轨道机器人控制系统8需要对各传感器、装置实现控制，所以包括电源在内的其他各传感器和装置必然与轨道机器人控制系统8有连接关系，连接方式可以是电连接，也可以是信号连接。

本装置的工作原理是：信息采集装置10采集到路面等相关信息，信息反馈至轨道机器人控制系统8，轨道机器人控制系统8处理信息后发送至信息输出装置，信息输出装置通过声音或显示屏等手段向临近桥隧过往车辆发出路况提醒或示警，过往车辆的车乘人员看到信息后提前进入谨慎驾驶状态，从而实现预防交通事故的发生。当发生事故时车乘人员下车，通过人机交互装置6、总线制报警装置7可触发报警点位置信息，通过无线发送装置13信号连接无线接收装置9，无线接收装置9连接轨道机器人控制系统8，轨道机器人3将根据报警点位置及时到达事故点为其提供帮助。

所述轨道机器人3连接气象传感器模组装置15，气象传感器模组装置15连接轨道机器人控制系统8。

所述信息输出装置包括三合一指向性扬声器装置11、红蓝爆闪警示灯装置14、LED情报发布屏装置16、可变速度显示屏装置17和信号导向指示屏装置18。

本装置结合上述装置，详细的工作模式和原理是：

本装置在桥梁或隧道的实际应用中，为便于交通参与者在遇到紧急事件时能第一时间得到本装置的配合与帮助，在桥面或隧道道路两侧波形梁上或者隧道壁上，优选便于和人交互的地方，安装人机交互装置6。人机交互装置6的工作模式如图4-5所示，人机交互装置6的具体安装密度将根据安全等级进行等间距安装。人机交互装置6通过总线制报警装置7进行，总线制报警装置7中由震动传感器、红外传感器、NFC近距离无线通信标识、二维码、SOS地址按钮等单元组合而成。通过在场景中均布报警点（如图4中虚线框内方框结构总线制报警器），每个报警点进行不同地址编码后通过总线和无线发射装置13、无线接收装置9接入轨道机器人控制系统8。其中，总线制震动传感器和红外传感器组合构成自感应报警模式；NFC（近距离无线通信）标识和二维码构成手机报警模式；SOS地址按钮构成手动报警模式。

总线制震动传感器和红外传感器组合构成自感应报警模式的具体实现方式是：在桥梁两侧波形梁和隧道两侧隧道壁上每隔一定距离安装一套震动传感器和红外传感器组合在一起的自感应模块，对每个自感应模块进行地址编号，并将数据传给轨道机器人控制系统8，由于机器人内翻边轨道1的长度与总线制报警装置7的长度一致，两者空间关系成平行线安装，总线制报警装置7的报警点的分布为均布设计，具体安装报警点位时采用量尺进行测量，具体报警点与点之间的间距和数量会通过编号的方式提前通过总线制报警装置和无线发送装置13接入轨道机器人控制系统8。

所述自感应模块中震动传感器的作用是重点对车辆碰撞所产生的震动声进行实时监听，包括车与车碰撞、车与设施碰撞。当碰撞发生后，触发震动传感器后，自感应模块立即将信号传给轨道机器人3，轨道机器人3将第一时间根据报警点位置信息，以最快速度自动行驶至报警事故现场，为其提供必要的帮助。

所述红外传感器作用是重点对人体进行感应。在正常情况下，无论是隧道内还是桥梁上，都不会出现人的身影，所以当红外传感器感知到人体存在时，说明现场通常已发生交通事故。当发生交通事故后，司乘人员为了确保自身安全，会站到路边安全区域，此时红外传感器感应到人体后，自动完成报警信号触发轨道机器人3，轨道机器人3将第一时间以最快速度自动行驶至报警事故现场，并通过信息采集装置10对现场进行视频记录与拍照，同时为司乘人员提供必要的帮助。如司乘人员是在桥面上遇违停或下车观赏风景的，通过三合一指向性扬声器装置11对司乘人员进行驱离，严重的将通过信息采集装置10进行违停抓拍取证，避免交通事故发生。

所述信息采集装置10具备车辆信息自动采集功能，所以信息采集装置10优选为车辆自动信息采集装置10，车辆自动信息采集装置10的作用是随时对过往车辆通过视频AI检测、RFID（射频识别模块）、激光扫描模块进行车辆信息、车辆特征、车流量等进行实时采集与统计，采集信息通过4G、5G网络传输装置12及时上传给交通管理指挥中心，为交管部门保畅通和交通安全管理提供研判和决策依据。

本装置将全天候不间断无死角值守于桥梁或隧道中，安装在桥梁上覆盖面从将桥头至桥尾，甚至更长（具体覆盖长度取决于轨道的安装长度）；应用在隧道中覆盖面将从隧道的入口至隧道的出口（可兼顾隧道入、出口延伸至洞口外5米左右的位置，具体覆盖长度取决于轨道的安装长度）。轨道机器人3将在内翻边轨道1上进行常规自动往复智能巡逻作业，在巡逻作业过程中，首先点亮轨道机器人3上的配制的红蓝爆闪警示灯装置14，红蓝爆闪警示灯装置14将起到一定的警示作用。同时通过气象传感器模组装置15对监控区域进行能见度判断和侧风（橫风）级别判断，通过自带扫描功能的非接触式路面测温传感器装置进行无死角路面测温。一旦检测出有碍交通正常行驶的数据（例如：大雾、团雾、侧风、大雨、大雪、路面摩擦系数变低、路面结冰等），轨道机器人3将通过4G、5G网络传输装置12第一时间将控速限速指令发送至来向临近路段LED情报发布屏装置16上，即时改变可变速度显示屏装置17的速度值，有效实现道路预警，从而避免交通事故的发生。同时将数据发回后台指挥中心，给交通管理提供有力的研判决策依据。

本装置通过信息采集装置10自带扫描功能的激光传感器对路面进行无死角扫描，一旦发现抛洒物，轨道机器人3将通过4G、5G网络传输装置12第一时间将现场照片上传给后台指挥中心和相关管理部门，将控速指令发送至来向临近路段LED情报发布屏装置16，即时改变可变速度显示屏装置17的速度值。同时根据抛洒物或交通事故所在的车道，轨道机器人3第一时间打开面向来车方向自身配置的信号导向指示屏装置18，闪烁提前变道的高亮LED黄色指示箭头，面对临近车辆，提前给出准确切换车道的指示，（如行车道出现抛洒物，轨道机器人信号导向指示屏将闪烁黄色箭头“↙”指示临近车辆提前切换到超车道上；当超车道上出现抛洒物时，轨道机器人信号导向指示屏18将闪烁黄色箭头“↘”指示临近车辆提前切换到行车道上），同时通过三合一指向性扬声器装置11发出语音提示：前方路面有障碍，请提前变道，隧道中并打开三合一指向性扬声器装置11中的照明单元，光照面积达200平方米以上，平均照度达2000流明的补光，对准障碍现场照射，为临近车辆提供明亮的通行避障条件。

当抛洒物或交通事故阻碍所有车道，不具备通行条件时，轨道机器人信号导向指示屏装置18将闪烁红色 “×”标志和禁止通行文字提示相互切换，同时发出语音提示：前方道路不具备通行条件，道路已暂时封闭，请依序保持车距停车，以免发生交通事故等进行现场引导。当路面能见度低，轨道机器人会通过自身配置气象传感器模组装置15中的能见度传感器进行自行判断，轨道机器人3则选择自动停留在桥隧的起始位置，进行远距离跟前提示，提示内容包含文字与语音同步播放，例如：前方道路能见度低，请保持车距，开启双闪灯，低速前行；当路面结冰，轨道机器人会通过自身配置气象传感器模组装置15中的红外非接触式远距离测温传感器对路面进行测温和判定，此时轨道机器人3则选择自动停留在桥隧的起始位置，进行远距离跟前提示，提示内容包含文字与语音同步播放，例如：前方道路已结冰，请保持车距，切勿猛刹车和猛打方向，低速前行；待现场道路障碍处理结束后或气象恢复正常时，轨道机器人信号导向指示屏装置18将显示常亮绿色直行箭头“↑”，示意车辆可正常通行。此应用通过轨道机器人3、气象传感器模组装置15、信号导向指示屏装置18、三合一指向性扬声器装置11的组合功能应用条件下，在恶历天气和复杂的交通环境中将起到及时有效的警示与提示效果，对交通事故预防将起到行之有效的直接作用。

若桥隧路段发生交通事故时，轨道机器人则选择退后至临近距事故发生点100米的位置甚至更远处，进行远距离提前提示，由此起到更及时有效的警示效果，有效预防二次交通事故发生。

本装置通过信息采集装置10自带的人工智能摄像机和扫描功能的激光传感器对所有过往该桥梁和隧道行驶速度过快、未保持安全距离行驶、随意变更车道、行车打手机等交通违法车辆进行自动抓拍取证。夜间拍照将由三合一指向性扬声器装置11提供同步闪光灯，轨道机器人3将违法数据及信息发布至前方的LED情报发布屏装置16上，及时起到震慑作用，同时将数据发回后台指挥中心，给交通管理提供更有力的研判决策依据。

上述过程的相关数据，本装置都会实时发回给后台指挥中心，从而给交通管理提供更有力的研判决策依据。

所述三合一指向性扬声器装置11包括铝合金圆柱筒体1111，铝合金圆柱筒体1111的后端连接圆柱筒体后端盖1112，圆柱筒体后端盖1112的内径与铝合金圆柱筒体1111的后端外径之间设有环形通风壁道1113，环形通风壁道1113的出口处设有圆环网孔壁板1110；铝合金圆柱筒体1111的后部内空处设有支架1114，支架1114的中部连接温控散热风扇1108，支架1114的前部连接恒压恒流电源模块1107和常亮与闪光灯切换驱动模块1106；铝合金圆柱筒体1111的前部连接高亮LED环形照明灯组1105，高亮LED环形照明灯组1105的背部连接中低音喇叭1101，中低音喇叭1101旁设有分频器1103和音频放大器1104；高亮LED环形照明灯组1105的内径边连接网孔前面板1109，网孔前面板1109的中部连接高音喇叭1102。

所述三合一指向性扬声器装置11的设置基于一个好的指向性扬声器为确保发挥最佳效果，必须由中、低音喇叭、高音喇叭、分频器、音频功率放大器、倒相孔音箱体等构成；一个好的大功率LED照明补光灯必须由高亮LED照明灯组、高导散热材料、恒压恒流驱动模块、温控散热风扇、户外使用的防水壳体等构成；一个好的大功率LED闪光灯必须由高亮LED灯组和恒压恒流驱动模块以及户外使用的防水壳体等构成的设计思想，将三个技术应用叠加并融合。本三合一指向性扬声器装置11的结构首先将三个装置的壳体设计为一个箱体结构，并且这个箱体具备自身散热、通风、防水、倒相等作用。其中的，圆环网孔壁板1110，起到防虫侵入和滤尘的作用。所述三合一指向性扬声器装置11中，铝合金圆柱筒体1111、圆柱筒体后端盖1112、圆环网孔壁板1110和网孔前面板1109构成一套完整的圆柱箱体。

所述三合一指向性扬声器装置11中通过中低音喇叭1101、分频器1103、音频放大器1104、温控散热风扇1108和高音喇叭1102等构成指向性扬声器功能，具体音源输入与轨道机器人3中的轨道机器人控制系统装置8进行连接。其中低音推动时，为还原最大功率，可通过铝合金圆柱筒体1111后端与圆柱筒体后端盖1112构成环形通风壁道形成倒相孔作用，当音频放大器1104长时间工作发热时，温控散热风扇1108会自动启动，从铝合金圆柱筒体1111后端与圆柱筒体后端盖1112构成环形通风壁道进风，从网孔前面板1109出风形成通风降温效果。

所述本三合一指向性扬声器装置11中本三合一指向性扬声器装置11中通过在圆柱箱体内部设置安装高亮LED环形照明灯组1105、常亮与闪光灯切换驱动模块1106、恒压恒流电源模块1107、温控散热风扇1108、网孔前面板1109、圆环网孔壁板1110、铝合金圆柱筒体1111、圆柱筒体后端盖1112等构成LED高亮照明单元。LED高亮照明单元的启动由轨道机器人3中的轨道机器人控制系统装置8进行控制，高亮LED环形照明灯组1105开启时，由铝合金圆柱筒体1111进行传导散热，当长时工作热量升高会自动启动温控散热风扇1108进行通风散热，散热路径也是通过铝合金圆柱筒体1111后端与圆柱筒体后端盖1112构成的环形通风壁道进风，从网孔前面板1109出风，整体风向流通铝合金圆柱筒体1111内壁和高亮LED环形照明灯组1105绕向网孔前面板1109，形成快速通风降温效果。

所述三合一指向性扬声器装置11整体上呈上下结构设计，与实际使用安装方向基本一致，因此，本装置在实际使用过程中既能保持通风散热良好的前提下又能有效防水，符合室外使用条件。

所述轨道机器人3的顶部设有驱动轮组装置301、制动轮组装置302和导向轮组装置303；驱动轮组装置301连接光电编码器305，光电编码器305连接轨道机器人控制系统8；所述轨道机器人3的顶端连接霍尔传感器一306和霍尔传感器二307。

所述驱动轮组装置301、制动轮组装置302和导向轮组装置303为轨道机器人3的动力系统。

所述驱动轮组装置301采用大扭矩调速电机，设计速度0-35公里每小时无极可调，动力为电机直驱设计，为控制灵活响应及时提供必要条件，电机转轴采用对称双出轴设计，如此可保证左右驱动轮的最佳同步性。电机内设计安装光电编码器305，确保机器人在行驶中的精准里程数据随时更新，后台指挥中心可随时掌握轨道机器人在轨道上的准确位置，在制动器的配合下，为指挥中心调度和现场报警指令提供精准无误的目标到达锁定等功能。制动轮组装置302为通轴设计，在通轴安装磁制动器，制动设计为断电制动（节能模式设计），轨道机器人3即使在缺电情况下也不会影响制动效果，制动器与驱动电机的分开设计不仅给电机带来功率最大化设计，同时大大降低电机的发热系数，充分提高各项技术性能。导向轮组装置303设计安装了减震器，共四组，确保轨道机器人在轨道中具备最好的通过性，并有效降低机器人在轨道中行驶的阻力。

本装置具备对轨道的里程和报警点分布自我学习能力，具体实现方式：当内翻边轨道1在桥梁或隧道中安装完毕后，会在内翻边轨道1的始末两点位置分别安装磁性材料作为轨道机器人3的识别标志。当轨道机器人3被设成学习模式时，轨道机器人3会通过霍尔传感器一306对内翻边轨道1的始点磁性材料进行感应并传给轨道机器人控制系统8后，轨道机器人3开始里程自动学习，在离开始点磁性材料位置后，轨道机器人3会通过光电编码器305对驱动轮组301进行转速以及轮转的圈数进行实时采集给轨道机器人控制系统8，当轨道机器人3行驶至内翻边轨道1临近终点时，轨道机器人3上安装的霍尔传感器二307感应到终点磁性材料并传给轨道机器人控制系统8后，轨道机器人3单程学习完毕，此时轨道机器人控制系统8将自动计算出内翻边轨道1的总长度，算法通过驱动轮的周长×轮转的圈数即可，并自动设定轨道机器人3在内翻边轨道1上起点和终点停靠的准确位置。因此总线制报警装置7上的任何报警点在安装时已经将各点位与内翻边轨道1的起点或终点的距离进行设定，并传给轨道机器人控制系统8，在实际应用中，无论哪个报警点被触发，轨道机器人控制系统8都能准确获取该报警点的位置，并控制轨道机器人3以最快速度到达报警点事故现场，为其提供必要的帮助。

所述轨道机器人3上设有自动对中锁扣式接驳母座装置304；自动对中锁扣式接驳母座装置304包括锥形大小头口径管3041，锥形大小头口径管3041的大口径端连接法兰盘3042，锥形大小头口径管3041的小口径端连接过渡连接器3043，过渡连接器3043连接绝缘板3044，绝缘板3044中设有通电弹簧顶针3045。

包括轨道机器人外援救援装置，轨道机器人外援救援装置包括牵引装置19，牵引装置19连接自动对中锁扣式接驳公头装置20；自动对中锁扣式接驳公头装置20包括行程定位伸缩电机203，行程定位伸缩电机203连接法兰盘202，法兰盘202连接锥形大小头口径管201的大口径端，锥形大小头口径管201的小口径端连接“T”形支点片207；行程定位伸缩电机203的伸缩轴杆210连接日字形锁扣204的中部，日字形锁扣204上设有两个锁孔211，两个锁孔211中各设有一个相向对称锁舌205，相向对称锁舌205的后部设于锁孔211中，两个相向对称锁舌205的中部通过轴销连接，轴销连接“T”形支点片207的竖直方向杆，“T”形支点片207的水平方向平板上通过绝缘垫片208连接导电接触平头铜柱209，导电接触平头铜柱209从绝缘垫片208中穿出；两个相向对称锁舌205的前端穿过“T”形支点片207的水平方向平板后通过弹簧206连接。

其中，“T”形支点片207除对称缺口位置留给相向对称锁舌205活动空间外，其余部位与锥形大小头口径管201小口径端焊接为一体，导电接触平头铜柱209通过绝缘垫片208固定于“T”形支点片207的平面上，“T”形支点片207的支点上通过轴销固定相向对称锁舌205，为其提供灵活的反复动作条件。法兰盘202用于与小型牵引机装置19进行连接固定。

所述自动对中锁扣式接驳母座装置304和自动对中锁扣式接驳公头装置20配合使用。轨道机器人3为外援救援装置配备了自动对中锁扣式接驳母座装置304，当轨道机器人3自身发生故障导致停留在轨道上无法返回轨道起点维修作业平台时，维护人员可通过作业平台打开轨道端口盖。将携带的小型牵引机装置19架入轨道内，在小型牵引机装置19推进的作用下，将抛锚的机器人3通过自动对中锁扣式接驳公头装置20与自动对中锁扣式接驳母座装置304进行自动接驳锁紧后，拉回进行维修。小型牵引机19自身配置了远距离无线遥控器和与机器人完全吻合的自动对中锁扣式接驳公头装置20，自动对中锁扣式接驳公头装置20与自动对中锁扣式接驳装置的母座304自动对接到位后，二者接驳装置中的锁扣会自动锁定，同时牵引机会通过接驳装置给轨道机器人的磁制动器进行强制通电释放刹车，确保救援无阻力。

所述自动对中锁扣式接驳母座装置304中锥形大小头口径管整体呈圆锥形3041，大口径端与法兰盘3042焊接，法兰盘3042与轨道机器人3进行连接固定，锥形大小头口径管3041大口对着自动对中锁扣式接驳公头装置20的锥形大小头口径管201小口径端，在自动对中锁扣式接驳母座装置304所在的轨道机器人3为静止状态，自动对中锁扣式接驳公头装置20所在的小型牵引机装置19为推进运动作用下，实现自动对中的接驳推进，当推到锥形大小头口径管3041的小头端口外时。相向对称锁舌205在弹簧206的作用力下自动张开，并扣于锥形大小头口径管3041的小头端口上，同时导电接触平头铜柱209与通电弹簧顶针3045接触通电，导电接触平头铜柱209连接小型牵引机装置19中的电池，通电弹簧顶针3045连接轨道机器人3中的制动轮组装置302的磁动线圈，致使制动轮组装置302松开制动，同时小型牵引机装置19中的控制电路发信号给行程定位伸缩电机203，行程定位伸缩电机203将固定在电机轴头与套装在相向对称锁舌205上的204日字形锁扣定程推至相向对称锁舌205的肩背上，致使相向对称锁舌205完全锁紧，确保小型牵引机装置19与轨道机器人3 接驳锁紧到位，将轨道机器人3拖拽回轨道起点维修作业平台进行维修。

所述轨道机器人3中设有电池组308；所述电池组308可确保在轨道外部无法供电的情况下，轨道机器人3的各项功能开启的状态下可续航8小时以上。

所述内翻边轨道1连接充电电极铜条2，充电电极铜条2连接滚轮式高导供电充电装置4，滚轮式高导供电充电装置4连接电池组308；滚轮式高导供电充电装置4包括盒体405，盒体405连接盒体面板412，盒体405中设有光轴螺丝402，光轴螺丝402的中部套设有弹簧404，光轴螺丝402的一端活动连接轴套406，另一端连接绝缘基板401，绝缘基板401的边部设有滑轮403，绝缘基板401的左部和右部分别连接一个碳刷总成407，碳刷总成407与导电滚轮408接触，导电滚轮408的一端从盒体面板412中穿出，导电滚轮408的中心连接轴承409的外套，轴承409的内套两侧分别设有一绝缘垫片410，绝缘垫片410通过紧固螺丝411与滚轮固定块413连接，滚轮固定块413设于两导电滚轮408之间，滚轮固定块413连接绝缘基板401。

在外部供电正常的前提下，本装置是通过滚轮式高导供电充电装置4实时供电和充电运动及静止状态均可充电的。本装置的具体连接方式是在导电左、右滚轮408中心内部分别镶嵌了轴承409，通过紧固螺丝411对称固定于滚轮固定块413上，为确保两滚轮408电极与滚轮固定块413之间进行绝缘，在导电滚轮408两侧分别安装绝缘垫片410进行绝缘隔离，滚轮固定块413固定于绝缘基板401正中间，安装在绝缘基板401位于导电滚轮408左右外侧的碳刷总成407中的碳刷与导电滚轮408构成转动转换静止的导电通路。其中；为确保导电滚轮408与充电电级铜条装置2导电接触良好，在绝缘基板401底部四角分别安装弹簧顶轴和滑轮403，弹簧顶轴由光轴螺丝402、弹簧404、轴套406构成，其中轴套406固定于盒体405底部四角位置，轴套406为光轴螺丝402提供上下垂直线性运动条件，通过安装在光轴螺丝402上的弹簧404来确保绝缘基板401与盒体405之间保持一定的弹力，为确保四角弹力均匀使光轴螺丝402与轴套406之间摩擦系数降到最低并尽可能保持一致，在绝缘基板401两侧与盒体405垂直两边之间安装了四组定位滑轮403。

所述充电电极铜条2连接风光互补发电装置5，其中两条充电电极铜条2与内翻边轨道1呈平行线安装于内翻边轨道1内侧顶壁上，安装左右间距与滚轮式高导供电充电装置4中的两个导电滚轮408的左右间距一致，安装长度与内翻边轨道1长度一致，内翻边轨道1的两端分别各自连接一套风光互补发电装置5，构成双备份灾备供电条件，保证更可靠的电源供电。风光互补发电装置5，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。

本轨道机器人发明装置结合了先进的智能机电一体化控制、丰富的传感器技术、科学的人工智能算法、系统的物联网和无线传输技术等应用，全面实现桥、隧人工智能交通管理科技创新。

Claims (10)

1.一种应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：包括内翻边轨道（1），内翻边轨道（1）连接轨道机器人（3）,轨道机器人（3）连接人机交互装置（6）；人机交互装置（6）的内设部分包括轨道机器人控制系统（8），轨道机器人控制系统（8）连接无线接收装置（9）、信息采集装置（10）和信息输出装置，信息采集装置（10）连接4G、5G网络传输装置（12）。

2.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述人机交互装置（6）还包括外设部分，外设部分包括总线制报警装置（7），总线制报警装置（7）连接无线发送装置（13）；无线发送装置（13）信号连接无线接收装置（9）。

3.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述轨道机器人（3）连接气象传感器模组装置（15），气象传感器模组装置（15）连接轨道机器人控制系统（8）。

4.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述信息输出装置包括三合一指向性扬声器装置（11）、红蓝爆闪警示灯装置（14）、LED情报发布屏装置（16）、可变速度显示屏装置（17）和信号导向指示屏装置（18）。

5.根据权利要求4所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述三合一指向性扬声器装置（11）包括铝合金圆柱筒体（1111），铝合金圆柱筒体（1111）的后端连接圆柱筒体后端盖（1112），圆柱筒体后端盖（1112）的内径与铝合金圆柱筒体（1111）的后端外径之间设有环形通风壁道（1113），环形通风壁道（1113）的出口处设有圆环网孔壁板（1110）；铝合金圆柱筒体（1111）的后部内空处设有支架（1114），支架（1114）的中部连接温控散热风扇（1108），支架（1114）的前部连接恒压恒流电源模块（1107）和常亮与闪光灯切换驱动模块（1106）；铝合金圆柱筒体（1111）的前部连接高亮LED环形照明灯组（1105），高亮LED环形照明灯组（1105）的背部连接中低音喇叭（1101），中低音喇叭（1101）旁设有分频器（1103）和音频放大器（1104）；高亮LED环形照明灯组（1105）的内径边连接网孔前面板（1109），网孔前面板（1109）的中部连接高音喇叭（1102）。

6.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述轨道机器人（3）的顶部设有驱动轮组装置（301）、制动轮组装置（302）和导向轮组装置（303）；驱动轮组装置（301）连接光电编码器（305），光电编码器（305）连接轨道机器人控制系统（8）；所述轨道机器人（3）的顶端连接霍尔传感器一（306）和霍尔传感器二（307）。

7.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述轨道机器人（3）上设有自动对中锁扣式接驳母座装置（304）；自动对中锁扣式接驳母座装置（304）包括锥形大小头口径管（3041），锥形大小头口径管（3041）的大口径端连接法兰盘（3042），锥形大小头口径管（3041）的小口径端连接过渡连接器（3043），过渡连接器（3043）连接绝缘板（3044），绝缘板（3044）中设有通电弹簧顶针（3045）。

8.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：包括轨道机器人外援救援装置，轨道机器人外援救援装置包括牵引装置（19），牵引装置（19）连接自动对中锁扣式接驳公头装置（20）；自动对中锁扣式接驳公头装置（20）包括行程定位伸缩电机（203），行程定位伸缩电机（203）连接法兰盘（202），法兰盘（202）连接锥形大小头口径管（201）的大口径端，锥形大小头口径管（201）的小口径端连接“T”形支点片（207）；行程定位伸缩电机（203）的伸缩轴杆（210）连接日字形锁扣（204）的中部，日字形锁扣（204）上设有两个锁孔（211），两个锁孔（211）中各设有一个相向对称锁舌（205），相向对称锁舌（205）的后部设于锁孔（211）中，两个相向对称锁舌（205）的中部通过轴销连接，轴销连接“T”形支点片（207）的竖直方向杆，“T”形支点片（207）的水平方向平板上通过绝缘垫片（208）连接导电接触平头铜柱（209），导电接触平头铜柱（209）从绝缘垫片（208）中穿出；两个相向对称锁舌（205）的前端穿过“T”形支点片（207）的水平方向平板后通过弹簧（206）连接。

9.根据权利要求1所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述轨道机器人（3）中设有电池组（308）；所述内翻边轨道（1）连接充电电极铜条（2），充电电极铜条（2）连接滚轮式高导供电充电装置（4），滚轮式高导供电充电装置（4）连接电池组（308）；滚轮式高导供电充电装置（4）包括盒体（405），盒体（405）连接盒体面板（412），盒体（405）中设有光轴螺丝（402），光轴螺丝（402）的中部套设有弹簧（404），光轴螺丝（402）的一端活动连接轴套（406），另一端连接绝缘基板（401），绝缘基板（401）的边部设有滑轮（403），绝缘基板（401）的左部和右部分别连接一个碳刷总成（407），碳刷总成（407）与导电滚轮（408）接触，导电滚轮（408）的一端从盒体面板（412）中穿出，导电滚轮（408）的中心连接轴承（409）的外套，轴承（409）的内套两侧分别设有一绝缘垫片（410），绝缘垫片（410）通过紧固螺丝（411）与滚轮固定块（413）连接，滚轮固定块（413）设于两导电滚轮（408）之间，滚轮固定块（413）连接绝缘基板（401）。

10.根据权利要求9所述的应用在桥隧预防交通事故发生的轨道机器人装置，其特征在于：所述充电电极铜条（2）连接风光互补发电装置（5）。

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