CN205062713U - 一种高度可变的高速公路智能护栏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其主要思路是：通过激光扫描雷达实时检测车辆到高速公路护栏的距离，同时将检测到的车辆到高速公路护栏的距离实时发送至CPU处理器；当车辆到高速公路护栏的最小距离小于等于设定距离时，CPU处理器就认为该车辆不能安全驾驶并会撞向高速公路护栏；此时，激光扫描雷达继续检测该车辆的高度和尺寸，并将该车辆的高度和尺寸发送至CPU处理器，CPU处理器根据该车辆的高度和尺寸计算当前高速公路护栏最佳高度，并通过控制护栏升降装置快速将高速公路护栏升降到所述最佳高度，实现车辆与高速公路护栏碰撞时达到的最佳防护效果。

Description

一种高度可变的高速公路智能护栏系统

技术领域

本实用新型涉及交通设施领域，特别涉及一种高度可变的高速公路智能护栏系统。

背景技术

在高速公路上的车辆行驶速度高，一旦车辆失控冲出高速公路的规定行驶范围，高速公路护栏可以保持车辆继续在高速公路上，或者对车辆起到一定的减速作用，以此来减少车辆在高速公路上失控造成的危害。但是现在的高速公路护栏高度都是固定不变的，而在高速公路上行驶的车辆类型却是千差万别，包括很多体积巨大的重型货车和正朝着微型化方向发展的小型轿车。当所述小型轿车失控冲出的规定行驶范围时，如果高速公路护栏的高度不够低，则有可能发生小型轿车钻撞护栏的现象；当所述重型货车失控冲出高速公路的规定行驶范围时，如果高速公路护栏不够高，则高速公路护栏可能不仅没有起到有效的阻止重型货车冲出高速公路的规定行驶范围的作用，反而会使所述重型货车发生侧翻或跃出现象。由于小型轿车与重型货车的体积差别很大，使得难以在高速公路上用一个固定的高速公路护栏高度同时对所有车型的汽车起到最佳保护作用。

因此本实用新型发明人发现，如果能在车辆即将撞向高速公路护栏时，该高速公路护栏可以根据所述车辆类型自行调整高速公路护栏的高度，则必定能对车辆起到有效地保护作用，从而可以有效减少交通事故带来的损失。

发明内容

针对以上问题，本实用新型的目的在于提供一种高度可变的高速公路智能护栏系统，该种高度可变的高速公路智能护栏系统操作简单，智能化程度高，工作可靠。

本实用新型的基本原理：通过激光扫描雷达实时检测车辆距离高速公路护栏的最小距离，同时将检测到的车辆距离高速公路护栏的最小距离实时发送至CPU处理器；当车辆距离高速公路护栏的最小距离小于等于设定距离时，CPU处理器就认为该车辆会撞向高速公路护栏；此时，激光扫描雷达继续检测该车辆的高度和尺寸，并将该车辆的高度和尺寸发送至CPU处理器，CPU处理器根据该车辆的高度和尺寸计算当前高速公路护栏的最佳高度，并将所述当前高速公路护栏的最佳高度发送至护栏升降装置中的伺服电机，所述伺服电机根据所述当前高速公路护栏的最佳高度，通过控制护栏升降装置中的伺服电机转动，使得所述伺服电机转轴上的齿轮带动与所述齿轮啮合的齿条，进而将高速公路护栏快速升降到所述最佳高度。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，包括：高速公路护栏、激光扫描雷达、CPU处理器、护栏升降装置；

高速公路护栏上安装有激光扫描雷达、CPU处理器、护栏升降装置；采用数据线将激光扫描雷达的数据输出端通过USB接口与CPU处理器的数据输入端电连接，采用数据线将CPU处理器的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置的数据输入端电连接；

激光扫描雷达实时检测车辆到高速公路护栏的距离，同时将检测到的车辆到高速公路护栏的距离实时发送至CPU处理器；CPU处理器用于实时接收车辆到高速公路护栏的距离，并根据车辆到高速公路护栏的设定距离阈值判定车辆是否能够安全行驶；

当车辆不能安全驾驶并撞向高速公路护栏时，激光扫描雷达继续检测车辆的高度和尺寸，并将车辆的高度和尺寸发送至CPU处理器，CPU处理器根据车辆的高度和尺寸计算当前高速公路护栏的最佳高度，并通过控制护栏升降装置将高速公路护栏快速升降到所述最佳高度。

上述技术方案的进一步改进特点在于：

所述激光扫描雷达为LUX激光扫描雷达；所述激光扫描雷达，安装于高速公路护栏上，且位于高速公路护栏靠近高速公路一侧。

所述CPU处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2410；所述CPU处理器，安装于高速公路护栏立柱上，且位于激光扫描雷达的下方。

所述护栏升降装置，安装于高速公路护栏上；所述护栏升降装置包括：伺服电机、齿轮、齿条；伺服电机的控制端是护栏升降装置的数据输入端，CPU处理器的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置的数据输入端电连接，具体为：CPU处理器的数据输出端通过I/O接口与所述伺服电机的控制端连接，齿轮安装在伺服电机的转轴上，齿条采用细纹螺栓固定安装在高速公路护栏的立柱上，并与齿轮啮合。

所述高速公路护栏包括横杆，连接横杆的多个立柱，对应每个立柱设置有固定在地面的基座以及设置在基座下方的用于容纳立柱的竖洞；其中一个立柱的侧面固定所述齿条，所述齿条啮合所述伺服电机的齿轮。

所述伺服电机为GYS101DC2富士伺服电机；所述伺服电机安装于高速公路地面上。

本实用新型的有益效果：主要采用激光扫描雷达实时采集高速公路上过往车辆的信息并传给CPU处理器，CPU处理器根据接收到的信息过往行驶车辆的信息进行实时分析和处理，分析出可能会与高速公路护栏发生碰撞的车辆，然后CPU处理器进一步控制激光扫描雷达检测可能会与高速公路护栏发生碰撞的车辆高度和尺寸，CPU处理器根据所述车辆高度和尺寸计算此时高速公路护栏能够达到最理想防护效果时具有的最佳高度，然后CPU处理器通过控制护栏升降装置中的伺服电机转动，达到护栏升降装置中的齿轮带动护栏升降装置中的齿条、进而将高速公路护栏快速升降到所述最佳高度的目的，实现车辆碰撞高速公路护栏时所能达到的最佳防护效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种高度可变的高速公路智能护栏系统的工作原理图；

图2为本实用新型的CPU处理器的信号输入输出示意图；

图3为使用本实用新型完成高速公路护栏升降装置的工作原理示意图；

图中：1、高速公路护栏；2、车辆；3、激光扫描雷达；4、CPU处理器；5、护栏升降装置；6、伺服电机；7、齿轮；8、齿条；9、横杆；10、立柱；11、基座；12、竖洞。

具体实施方式

参照图1，为本实用新型的一种高度可变的高速公路智能系统的工作原理图；一种高度可变的高速公路智能护栏系统，包括：高速公路护栏1、车辆2、激光扫描雷达3、CPU处理器4、护栏升降装置5。

高速公路护栏上1安装有激光扫描雷达3、CPU处理器4、护栏升降装置5；采用数据线将激光扫描雷达3的数据输出端通过USB接与CPU处理器4的数据输入端电连接，采用数据线将CPU处理器4的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置5中的数据输入端电连接。

其具体实施方式为：

激光扫描雷达3实时检测车辆2到高速公路护栏1的距离，同时将检测到的车辆2到高速公路护栏1的距离实时发送至CPU处理器4；CPU处理器4用于实时接收车辆2到高速公路护栏1的距离，并根据车辆到高速公路护栏的设定距离阈值判定车辆2是否能够安全行驶。

当车辆2不能安全驾驶并撞向高速公路护栏1时，激光扫描雷达3继续检测车辆2的高度和尺寸，并将车辆2的高度和尺寸发送至CPU处理器4，CPU处理器4根据车辆2的高度和尺寸计算当前高速公路护栏1的最佳高度，并通过控制护栏升降装置5中的伺服电机6转动，使得所述伺服电机6转轴上的齿轮7带动与所述齿轮7啮合的齿条8，进而将高速公路护栏1快速升降到所述最佳高度。

其中，在一种高度可变的高速公路智能护栏系统中，高速公路护栏1的横杆9、立柱10均采用可伸缩形式，且在采用细纹螺栓将激光扫描雷达3安装在高速公路护栏1靠近高速公路一侧，且位于高速公路护栏1支柱上每隔20米处；CPU处理器4为ARM9处理器，具体型号为S3C2410，在高速公路护栏1的立柱10上每隔20米处安装一个CPU处理器4，且位于激光扫描雷达3的下方；采用数据线将激光扫描雷达3的数据输出端通过USB接口与CPU处理器4的数据输入端电连接。

高速公路护栏1每隔20米处安装一个护栏升降装置5，护栏升降装置5包括伺服电机6、齿轮7、齿条8、横杆9、立柱10、基座11、竖洞12；所述伺服电机6的控制端是护栏升降装置5的数据输入端，因此采用数据线将CPU处理器4的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置5中的数据输入端电连接，即采用数据线将CPU处理器4的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置5中的所述伺服电机6的控制端电连接，所述高速公路护栏1包括横杆9连接横杆的多个立柱10，对应每个立柱10设置有固定在地面的基座11以及设置在基座11下方的用于容纳立柱的竖洞12；其中一个立柱10的侧面固定所述齿条8，所述齿条8啮合所述伺服电机6的齿轮7。

具体地，参照图2，为本实用新型的CPU处理器的信号输入输出示意图；由于本实用新型的装置需要实时对车辆2进行检测，使得激光扫描雷达3也需要实时检测车辆2到高速公路护栏1的距离，得到激光扫描雷达3检测到的车辆2到高速公路护栏1的距离数据，CPU处理器4根据激光扫描雷达3检测到的车辆2到高速公路护栏1的距离数据，判定车辆2是否能够安全行驶。

当CPU处理器4检测到车辆2到高速公路护栏1的距离小于等于10cm时，则认为车辆2不能安全行驶，且会与高速公路护栏1发生碰撞，此时CPU处理器4继续控制激光扫描雷达3，使其进一步检测车辆2的整车平均高度h_c，然后CPU处理器4根据车辆2的整车平均高度h_c和公式(1)，计算得到此时高速公路护栏1能够起到最好防护效果的最佳高度h_b，公式(1)表述为：

$h_b=\frac{2}{5}{h}_c---\left(1\right)$

参照图3，为使用本实用新型完成高速公路护栏升降装置的工作原理示意图；CPU处理器4从护栏升降装置5中获取高速公路护栏1当前的高度h_n,利用公式(2)计算得到为了将高速公路护栏1升降到所述最佳高度h_b时高速公路护栏1对应改变的高度h_a，其表达式为：

h_a＝h_b-h_n(2)

根据所述高速公路护栏1需要改变的高度h_a，计算出所述伺服电机6需要转动的角度θ，已知所述齿轮7的周长为L，所述伺服电机6需要转动的角度θ的表达式为：

CPU处理器4根据计算出的所述伺服电机6需要转动的角度θ对所述伺服电机6进行角度转动，进而将高速公路护栏1的高度快速升降到所述最佳高度h_b。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，所做出的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，包括：高速公路护栏、激光扫描雷达、CPU处理器、护栏升降装置；

高速公路护栏上安装有激光扫描雷达、CPU处理器、护栏升降装置；采用数据线将激光扫描雷达的数据输出端通过USB接口与CPU处理器的数据输入端电连接，采用数据线将CPU处理器的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置的数据输入端电连接；

激光扫描雷达实时检测车辆到高速公路护栏的距离，同时将检测到的车辆到高速公路护栏的距离实时发送至CPU处理器；CPU处理器用于实时接收车辆到高速公路护栏的距离，并根据设定的车辆到高速公路护栏的距离阈值判定车辆是否能够安全行驶；

当车辆不能安全驾驶并撞向高速公路护栏时，激光扫描雷达继续检测车辆的高度和尺寸，并将车辆的高度和尺寸发送至CPU处理器，CPU处理器根据车辆的高度和尺寸计算当前高速公路护栏的最佳高度，并通过控制护栏升降装置将高速公路护栏快速升降到所述最佳高度。

2.如权利要求1所述的一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，所述护栏升降装置，安装于高速公路护栏上；所述护栏升降装置包括：伺服电机、齿轮、齿条；伺服电机的控制端是护栏升降装置的数据输入端，CPU处理器的数据输出端通过I/O接口与护栏升降装置的数据输入端电连接，具体为：CPU处理器的数据输出端通过I/O接口与所述伺服电机的控制端连接，齿轮安装在伺服电机的转轴上，齿条采用细纹螺栓固定安装在高速公路护栏的立柱上，并与齿轮啮合。

3.如权利要求2所述的一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，所述高速公路护栏包括横杆，连接横杆的多个立柱，对应每个立柱设置有固定在地面的基座以及设置在基座下方的用于容纳立柱的竖洞；其中一个立柱的侧面固定所述齿条，所述齿条啮合所述伺服电机的齿轮。

4.如权利要求2或权利要求3所述的一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，所述伺服电机为GYS101DC2富士伺服电机；所述伺服电机安装于在高速公路地面上。

5.如权利要求1所述的一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，所述激光扫描雷达为LUX激光扫描雷达，安装于高速公路护栏上，并位于高速公路护栏靠近高速公路一侧。

6.如权利要求1所述的一种高度可变的高速公路智能护栏系统，其特征在于，所述CPU处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2410；所述CPU处理器，安装于高速公路护栏立柱上，且位于激光扫描雷达的下方。