ES2569720B1 - Método y sistema para detección y clasificación de vehículos - Google Patents
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Abstract
Método y sistema para detección y clasificación de vehículos.#La presente invención se refiere a un método y un sistema de detección y clasificación de vehículos en vías que comprenden un par de cortinas fotoeléctricas instaladas a ambos lados de la vía, donde cada una de las cortinas comprende a su vez una vertical de sensores que se encuentran comunicados entre sí, formando pares de sensores, de tal manera que cuando un vehículo atraviesa el plano que comprende ambas cortinas fotoeléctricas, el método comprende los pasos de: detectar, mediante un procesador conectado a las cortinas fotoeléctricas, una primera interrupción de la comunicación entre un primer par de sensores; detectar la presencia de la primera rueda del vehículo en función de una segunda interrupción de la comunicación entre un par de sensores inferiores; y una vez detectada la presencia de la primera rueda del vehículo, medir la altura del vehículo en función de los pares de sensores interrumpidos en ese instante.
Description
donde: -se determina un sentido de avance si primero se interrumpen pares de sensores de la primera y segunda vertical y, a continuación, se interrumpen pares de sensores de la tercera y cuarta vertical;
5 -se determina un sentido de retroceso si primero se interrumpen pares de sensores de la tercera y cuarta vertical y, a continuación se interrumpen pares de sensores de la primera y segunda vertical.
Opcionalmente, la invención puede comprender un primer relé, para indicar el sentido de
10 marcha del vehículo, conectado con el procesador, donde dicho procesador activa el relé cuando determina el sentido de avance y, en cambio, desactiva el relé cuando determina el sentido de retroceso.
Opcionalmente, la invención puede comprender un segundo relé, para indicar la presencia
15 de un vehículo, conectado con el procesador, donde dicho procesador activa el relé cuando detecta la primera interrupción de la comunicación entre el primer par de sensores por la presencia del vehículo y desactiva el relé, para indicar el fin de la presencia del vehículo, cuando detecta que todos los sensores interrumpidos recuperan la comunicación.
20 La comunicación entre los pares de sensores, de acuerdo a una de las realizaciones de la invención se produce mediante un haz de infrarrojos.
Un último aspecto de la invención se refiere a un programa informático caracterizado por que comprende medios de código de programa adaptados para realizar las etapas del
25 método de la invención, cuando dicho programa se ejecuta en un procesador de propósito general, un procesador de señal digital, una FPGA, un ASIC, un microprocesador, un microcontrolador, o cualquier otra forma de hardware programable.
Así pues, de acuerdo con la invención descrita, el método y sistema que la invención
30 propone constituye una alternativa a los métodos de detección utilizados para el control de tráfico en carreteras y un avance en las funcionalidades ofrecidas mediante una distribución inteligente de sensores a diferentes alturas y en distintas verticales que provee, de manera plenamente satisfactoria y segura, captura de información relevante para al menos la clasificación de vehículos, así como flexibilidad en su funcionamiento para adaptarse a las
35 distintas condiciones climatológicas de forma eficiente y contribuir a la mejora de las
de una cortina receptora (20) con 8 tarjetas receptoras. Esta realización configura los sensores de la columna receptora en dos verticales separadas por una pequeña distancia (21), donde la primera vertical incluye 2 sensores (22, 23) y la segunda vertical incluye 6 sensores (24, 25, 26, 27, 28, 29). Esta configuración utiliza el sensor inferior (22) de la primera vertical para la detección de ejes de vehículos. Se sitúa cerca del suelo, en una altura apropiada para que su comunicación no se interrumpa por la carrocería de los vehículos, de forma que sólo cuando una rueda pasa por delante del sensor se interrumpe la comunicación con su par.
Un sensor intermedio (23) se sitúa a una altura media, apropiada para detectar el paso de cualquier vehículo.
En la segunda vertical, algunos de los sensores (24, 25, 26) se utilizan principalmente para determinar el sentido de la marcha del vehículo, mientras que los sensores (27, 28, 29) colocados a más altura tienen como función principal servir para las medidas de altura de los vehículos y su clasificación.
La columna receptora también tiene espacio para alojar un procesador (30) y una fuente de alimentación (31).
La figura 3 corresponde a una vista frontal de una cortina emisora (32) análoga a la cortina receptora de la figura 2, pero con 8 tarjetas emisoras (33-40) en este caso. La disposición de los sensores corresponde a la imagen especular de la cortina receptora (20), con lo que una primera vertical comprende 6 sensores (33-38) y una segunda vertical comprende 2 sensores (39, 40). De esta forma todos los pares emisor-receptor se encuentran alineados. La disposición de los sensores en diferentes alturas responde a los mismos objetivos y funcionalidades ya comentados para la cortina receptora.
En la figura 4 se representa el paso de un vehículo entre dos cortinas fotoeléctricas según el método de la presente invención, donde en diferentes instantes de tiempo t1-t6 (47-52) se interrumpen unos u otros sensores. La configuración de los sensores para esta realización de ejemplo se corresponde con las figuras 2 y 3, donde la correspondencia entre funcionalidades y sensores es la siguiente:
-Detección de ejes (42): el par formado por los sensores 39,22 en la primera vertical y el par formador por los sensores 33,24 en la segunda vertical (entendiendo las verticales en el sentido de normal de la circulación).
-Detección de presencia y detección de sentido (43): los pares formados por los
5 sensores 23,40 en la primera vertical y los pares 34,25, 35,26 en la segunda vertical. -Detección de altura 1 (44): el par formado por los sensores 36,27. -Detección de altura 2 (45): el par formado por los sensores 37,28. -Detección de altura 3 (46): el par formado por los sensores 38,29.
10 Cuando el vehículo (41) circulando por la carretera llega a la altura del par de cortinas fotoeléctricas (20,32), en el instante t1 (47) interrumpe la comunicación de cualquiera de los sensores de la primera vertical, con lo que se detecta la presencia del vehículo. Además, al detectar la presencia se inicia un contador de tiempo para medir posteriormente la velocidad.
15 En el instante t2 (48) el vehículo ha avanzado la distancia (21) que separa las dos verticales de una cortina fotoeléctrica, con lo que algunos de los sensores de la segunda vertical quedarán interrumpidos. Al interrumpir los sensores de la segunda vertical, el contador iniciado en t1 se detiene, lo que permite calcular la velocidad del vehículo en función del
20 tiempo transcurrido y la distancia (21) recorrida. Para poder determinar el sentido de marcha, se establece el siguiente criterio: -se determina un sentido de avance cuando se detecta presencia y se pasa de tener interrumpidos los pares de la primera vertical a tener interrumpidos los pares de la segunda vertical;
25 -se determina un sentido de retroceso cuando se detecta presencia y se pasa de tener interrumpidos los pares de sensores de la segunda vertical a tener interrumpidos los pares de sensores de la primera vertical. Adicionalmente se puede establecer una segunda condición para determinar el sentido con mayor seguridad:
30 -se determina un sentido de avance cuando además, al detectar el fin de la presencia, se pasa de tener funcionales los pares de la primera vertical a tener funcionales los pares de la segunda vertical;
-se determina un sentido de retroceso cuando, al detectar el fin de la presencia, se pasa de tener funcionales los pares de sensores de la segunda vertical a tener 35 funcionales los pares de sensores de la primera vertical.
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En el instante t3 (49) el vehículo ha avanzado hasta alinear el primero de sus ejes con las cortinas fotoeléctricas. Los sensores para detectar presencia y sentido siguen activos (entendiendo “activos” como que su comunicación está interrumpida), pero en ese instante el primer par de ruedas del vehículo además interrumpe el par de sensores 39,22 de la primera vertical y a continuación el par de sensores 33,24 de la segunda vertical. El procesador utiliza estas interrupciones para el conteo de ejes por un lado y, por otro lado, para refrescar la lectura de los detectores de altura (44, 45, 46).
En el instante t4 (50), la parte media del vehículo está atravesando el plano que comprende a las dos cortinas fotoeléctricas, luego, una vez que en t3 ya se han preparado los detectores de altura para una nueva lectura, el vehículo interrumpe la comunicación del par de sensores 36,27, pero no interfiere en los pares 37,28 ni 38,29. Queda entonces registrada la altura del vehículo por el par de sensores interrumpidos.
En el instante t5 (51) los sensores para detectar presencia y sentido siguen activos, pero en ese instante también se interrumpe el par de sensores 39,22 de la primera vertical y a continuación el par de sensores 33,24 de la segunda vertical. El procesador utiliza esta información para el conteo de ejes que, en este caso, se trataría del segundo eje. Mientras no se reciba una señal de fin de presencia, cada interrupción creada por una rueda se interpreta como un nuevo eje del mismo vehículo.
Finalmente en el instante t6 (52), la parte trasera del vehículo termina de sobrepasar el plano que comprende a las cortinas, con lo que la lectura de los sensores revela el fin de la presencia del vehículo, ya que todos los pares vuelven a estar en comunicación.
La figura 5 muestra la misma situación explicada en la figura 4, pero con la particularidad de que en este caso el vehículo que atraviesa el plano que comprende las cortinas, es un camión (53). Las lecturas de los sensores en los instantes t1 (54) y t2 (55) serían idénticas a las de la figura 4, ya que sólo responden a presencia y sentido del vehículo. En t3 (56) también detecta el primer eje de igual manera que en la figura 4, pero a partir de aquí las lecturas de los sensores de altura registrarían un comportamiento distinto. Todos los sensores de altura (36,27 ; 37,28 ; 38,29) quedan interrumpidos mientras el camión está atravesando las cortinas, por lo que las lecturas en los instantes t4 (57) y t5 (58) revelan la altura del camión. En t4 y en t5 se detecta un segundo y tercer eje del camión.
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En t6 (59) la parte trasera del camión termina de sobrepasar el plano que comprende las cortinas, con lo que la lectura de los sensores revela el fin de la presencia del camión, ya que todos los pares vuelven a estar en comunicación.
La presente invención también añade en una de sus realizaciones la detección y clasificación de vehículos con remolque. El procesador determina que un vehículo arrastra un remolque en función de las lecturas de los sensores. Por ejemplo, puede determinar que se arrastra un remolque combinando el conteo de ejes junto con una separación temporal por debajo de un umbral predefinido entre señales de fin de presencia de un vehículo y detección de presencia de un nuevo vehículo. Si dicha separación temporal es menor que el umbral predefinido, el procesador define que el “segundo” vehículo no es un nuevo vehículo, sino un remolque arrastrado por el primer vehículo.
Además de estas funcionalidades descritas para la detección de presencia, fin de presencia, sentido de marcha, conteo de ejes, detección del primer eje del vehículo, detección de altura, detección de velocidad, o detección de remolques, la presente invención también contempla una funcionalidad que se refiere a un modo de funcionamiento degradado, apropiado principalmente para actuar en nevadas. Cuando nieva y los sensores de la parte baja de la cortina quedan ocultados por la acumulación de nieve, la cortina podría quedar fuera de servicio. Esto se evita activando un modo degradado de forma automática que desactiva los sensores ocultos cuando se detecta que la interrupción supera un umbral predefinido de tiempo. De esta forma, al superar el tiempo máximo establecido, el procesador deja de tener en cuenta a estos sensores y la cortina continua funcionando sin ellos hasta que vuelvan a estar despejados. Cuando los sensores recuperen la comunicación, el procesador los reintegra al funcionamiento normal y la cortina sale por tanto del modo degradado.
Un controlador de la autopista en la que se ha instalado el sistema de la presente invención puede comunicarse con el procesador instalado en las cortinas y acceder a la información capturado por los distintos sensores a través de distintos medios. En una de las realizaciones se utiliza un enlace serie de datos, entre el procesador y el controlador, con una velocidad mínima de 9600 bps y distintas opciones de enlace físico, por ejemplo RS-232
o RS-422.
Otra de las realizaciones de la invención comprende la activación de relés en función de las 12
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