車輛通行計時系統的製作方法
2023-05-31 04:18:31
專利名稱：車輛通行計時系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採集路況信息的裝置與方法，更具體地，是關於對車輛通過採集點超聲波輻射區所用時間的計時和匯總處理的車輛通行計時系統。
背景技術：
目前交管部門了解城市交通狀況的方式主要是根據經驗、有限的人工布點觀察、出勤民警的報告和熱心司機提供的信息。
近年來，一些單位開展了自動監測研究。一種思路是將橡膠踏板式接觸傳感器埋於路面，磨損快，更換費時；更多的是把多組光電管垂直布於道路兩側，車輛通過時獲得遮光信號，來測試車流量。在國外，至今已有多種公路交通流量監測裝置。但均無理想的用於反映城市道路整體狀況的有效監測裝置或系統。
發明內容
本發明的目的是提供一種採集路況信息的裝置與方法，從而建立一個實時全面的城市道路狀況信息採集系統，最大限度地利用城市現有交通網絡，有效地緩解城市交通擁堵等問題。
本發明含有超聲波探頭1、通行計時器2和數據處理器5。超聲波探頭1輸出端與通行計時器2連接；數據集中器5輸入端與兩個或兩個以上的通行計時器的輸出端連接。
超聲波探頭1，用於測算超聲波從發射至接收到回波的時間，並將此時間值傳向通行計時器2；其外殼前端有一條細縫作為超聲波輻射的修正口12，用於形成扇形輻射面；使用時將修正口垂直於車道方向正對路面安裝於道路上方的高架物上。
通行計時器2，包括處理器20、寄存器21，用於存放邏輯判斷及計算用的數據、只讀存儲器25，用於存放固化的邏輯判斷及計算程序、數據存儲器22，用於存儲對比參數和識別參數的初始值、時鐘電路26，用於計錄車輛通過超聲波輻射區的時間、數字設置裝置23，用於設置對比參數的初始值；數字設置裝置23的輸出端及超聲波探頭1的輸出端分別與處理器20相連，處理器20分別與數據存儲器22、只讀存儲器25、寄存器21相連，處理器[20]的控制輸出端與時鐘電路[26]的輸入端相連；處理器20接收到來自數字設置裝置23設置的數據後，到只讀存儲器25中讀取相應程序，計算對比參數，並存入數據存儲器22中；處理器[20]接收到來自超聲波探頭1的時間數值後，到只讀存儲器[25]中讀取相應程序，按程序指令到數據存儲器25、寄存器21中讀取對比參數及識別參數作逐級比較和判斷，然後根據其結果重置對比參數和識別參數到寄存器21中、控制時鐘計時開關及時鐘所計時間值的發送開關，判斷是否有車輛通過超聲波輻射區及通過所用的時間，並將此時間值輸出；數據集中器5，用於將兩個或兩個以上通行計時器輸出的時間數據集中起來，進行處理。
本發明的超聲波探頭1超聲波探頭的發射頻率為(30～36次/s)。
本發明的數據處理器5可採用下述設計方案。它包括接口電路56、時間累加器52、流量計數器53和時鐘開關20；接口電路56與兩個或兩個以上通行計時器2輸出端連接，將各時間數據送往時間累加器52作累加運算，同時觸發流量計數器53作加1運算；所述的時鐘開關50，每間隔一定時間段(2至30分鐘)將時間累加器52、流量計數器53的計算結果傳往路況信息中心6一次，並將時間累加器52、流量計數器53中的數值清零。
本發明可主要以小轎車為樣本進行採集計時。
本發明的有益效果是使建立一個城市道路況狀的全面實時採集系統成為可能，為交通管理部門及時準確地了解道路狀況，合理安排警力，及時趕到擁堵路段及交叉口現場，有效疏導交通提供了切實可靠的依據；也為相關單位或個人實時查詢、預告和發送各路段相關信息提供了具體數據；為城市交通擴改建規劃提供第一手資料。
圖1為超聲波探頭修正口示意2為車輛通行計時系統實施例工作示意3為車輛通行計時系統方框4為車輛通行計時器的主要工作流程5為數據集中器的工作原理6為路況信息中心的工作原理圖具體實施方式
下面結合說明書附圖和實施例，對本發明作進一步描述超聲波探頭1主要包括殼體、超聲波元件、隔離層，用於消音減振、傳感信號傳輸線、電源電路，用於控制發射超聲波、邏輯電路，用於處理接收信號，所不同的是，在殼體前端有一條細縫作為超聲波輻射的波形修正口12，用於形成扇形輻射面，如圖1所示；控制發射超聲波的頻率為30～36次/秒。
圖2為車輛通行計時系統安裝於道路上方高架物的實施例。在道路上方高架物(如人行過街天橋、立交橋、鐵路架橋等)上底部正對每個車道的正上方安裝一個超聲波探頭1和通行計時器2，使所有超聲波修正口12均垂直於車輛行駛方向。
超聲波探頭1發射的超聲波，經過波形修正口形成一個垂直於路面並垂直於車道行駛方向的扇形輻射面向路面輻射，測算超聲波從發射至接收到其回波的時間，並將所測時間值t傳往通行計時器2。
通行計時器2，包括處理器20、寄存器21、數據存儲器22、只讀存儲器25、時鐘電路26及數字設置裝置23，被製作在超聲波探測器晶片中，用來計錄小轎車通過超聲波輻射面時所用的時間。數字設置裝置23的輸出端及超聲波探頭1的輸出端與處理器20相連，處理器20分別與數據存儲器22、只讀存儲器25、寄存器21相連，如圖3所示。
通行計時器2的工作流程如圖4所示。圖中D為車輛標識開關D＝0表示超聲波輻射面內無車，D＝1表示有車；H為超聲波探頭與地面的高度值，安裝時根據實際測量設定；h1為修正值，為常數，5～15cm；h2為小轎車的最大高度值，常數；v為超聲波傳播速度；t0為自超聲波發射後打在車輛已經通過超聲波輻射面部分中最高點處反射到超聲波探頭所需的時間值；通行計時器工作流程原理如下1.設置對比參數和識別參數初始值安裝時將實測的超聲波探頭與地面高度通過數字設置裝置23輸入處理器20中，之後處理器20到只讀存儲器25中讀取參數設置程序作如下運算t1＝2(H-h1)/v，t2＝2(H-h2)/v，再把t1、t2值存入數據存儲器22中。識別參數D、t0的默認初始值為0。
2.超聲波探頭測得的時間信號t經處理器時間信號接口輸入處理器20後，到只讀存儲器25中讀取比較判斷程序，並按程序指令到數據存儲器25中讀取對比參數t1、t2和識別參數t0、D，放入寄存器21中，作如下逐級比較和判斷，並根據其結果，重置識別參數、控制時鐘計時開關及時鐘所計時間值的發送開關①當t小於t1同時D＝0時，表示無車通過超聲波輻射面，返回；②當t不小於t1同時D＝0時，表示車輛第一次進入超聲波輻射面，這時令時鐘開始計時，並置D＝1、t0＝t，然後返回；③當t不小於t1同時D＝0時，表示超聲波還輻射在車身上，這時再與t0比較；如果t小於t0，則表示現在進入超聲波輻射面的車身截面最高位置比前面的高，便置t0＝t，然後返回；如果t小於t0，則表示現在進入超聲波輻射面的車身截面最高位置不比前面的高，t0不變，然後返回；④當t小於t1同時D＝1時，表示車剛離開超聲波輻射面，於是令時鐘結束計時並置D＝0，這時再與t2比較；如果t不小於t2，則表示剛剛通過超聲波輻射面的不是一輛小轎車，不發出任何信息，然後返回；如果t小於t2，則表示剛剛通過超聲波輻射面的是一輛小轎車，便打開時鐘開關，將該車通過超聲波輻射面的時間值T傳出；圖2中的數據處理器5與同一橋上相同朝向的兩組或兩組以上的超聲波探頭及通行計時器相連，也安裝於橋上底部，用於計算一定時間段內通過同一位置同一朝向各車道採集點的車流量及其通過的時間之和。它由接口電路56、時間累加器52、流量計數器53、編碼存儲器51和時鐘開關50組成；接口電路57可以與兩個或兩個以上通行計時器2輸出端連接，將各時間數據送往時間累加器52作累加運算，同時觸發流量計數器53作加1運算；時鐘開關50，每間隔一定時間段(2至30分鐘)將時間累加器52、流量計數器53的計算結果連同存放在編碼存儲器51中的採集位置及朝向的編碼組成一個通行數組，向路況信息中心6傳送一次，然後將時間累加器52、流量計數器53中的數值清零，數據處理器5的工作原理如圖5所示。數據處理器5的輸出端通過路況信息網線與城市路況信息中心6相連。
路況信息中心6的工作原理如圖6所示。圖中L為小轎車的標準車身長度、V為一定時間段內通過某一採集點的小轎車的平均速度、N為一定時間段內通過某一採集點的小轎車流量、A為路況等級。
路況信息中心6接收到某一特定時間段內來自各數據處理器的通行數組後組成通行陣列，然後對通行陣列中的所有T作如下運算V＝NL/T，從而得到這一特定時間段內各採集點小轎車通過的平均速度V1～Vn；再根據這些平均速度、流量及公路等級作相應比較判斷後確認各採集點該時間段的路況等級Al～An；最後由位置朝向編碼、平均速度、流量及路況等級組成新的路況陣列，並按時間順序存入路況信息資料庫中，以備隨時查詢或進一步處理。
權利要求
1.一種車輛通行計時系統，包括超聲波探頭[1]，用於測算超聲波從發射至接收到回波的時間，其特徵在於其外殼前端有一條細縫作為超聲波輻射的修正口[12]，用於形成扇形輻射面、使用時將修正口垂直於車道方向正對路面安裝於道路上方的高架物上；所述的車輛通行計時裝置，其特徵在於還包括通行計時器[2]，包括處理器[20]、寄存器[21]，用於存放邏輯判斷及計算用的中間數據、只讀存儲器[25]，用於存放固化的邏輯判斷及計算程序、數據存儲器[22]，用於存儲對比參數及識別參數的初始值、時鐘電路[26]，用於計錄車輛通過超聲波輻射區的時間、數字設置裝置[23]，用於設置對比參數的初始值；所述的超聲波探頭[1]的輸出端、數字設置裝置[23]的輸出端分別與處理器[20]相連，處理器[20]分別與數據存儲器[22]、只讀存儲器[25]、寄存器[21]相連，處理器[20]的控制輸出端與時鐘電路[26]的輸入端相連；所述的處理器[20]接收到來自數字設置裝置[23]設置的數據後，到只讀存儲器[25]中讀取相應程序，計算對比參數，並存入數據存儲器[22]中；處理器[20]接收到來自超聲波探頭[1]的時間數值後，到只讀存儲器[25]中讀取相應程序，按程序指令到數據存儲器[25]、寄存器[21]中讀取對比參數及識別參數作逐級比較和判斷，然後根據其結果重置對比參數和識別參數到寄存器[21]中、控制時鐘計時開關及時鐘所計時間值的發送開關，判斷是否有車輛通過超聲波輻射區及其通過所用的時間，並將此時間值輸出；數據處理器[5]，用於將兩個或兩個以上通行計時器輸出的時間數據集中起來，進行處理；其中，超聲波探頭[1]的輸出端與通行計時器[2]連接，數據集中器[5]的輸入端與兩個或兩個以上的通行計時器的輸出端連接；
2.根據權利要求1的車輛通行計時系統，其特徵是，所述的超聲波探頭[1]的發射頻率為(30～36次/秒)。
3.根據權利要求1的車輛通行計時系統，其特徵是，所述的車輛為小轎車。
4.根據權利要求1的車輛通行計時系統，其特徵是，所述的數據處理器[5]，包括接口電路[56]、時間累加器[52]、流量計數器[53]和時鐘開關[50]；接口電路[56]與兩個或兩個以上通行計時器[2]輸出端連接，將各時間數據送往時間累加器[52]作累加運算，同時觸發流量計數器[53]作加1運算；所述的時鐘開關[50]，每間隔一定時間段將時間累加器[52]、流量計數器[53]的計算結果傳往路況信息中心[6]一次，之後將時間累加器[52]、流量計數器[53]中的數值清零；所述的數據處理器[5]用於計算一定時間段內通過同一位置各車道採集點的車輛流量及通過的時間之和。
5.根據權利要求4的車輛通行計時系統，其特徵是，所述的一定時間段為1至30分鐘。
全文摘要
本發明的超聲波探頭前端有一波形修正口，被安裝於車道上方高架物上，以一定的頻率發射超聲波並測算超聲波從發射至接收到回波的時間；通行計時器接收到該時間值後，經一定的計算和邏輯判斷確認是否有車輛通過超聲波輻射面及通過所用的時間，再將該通行時間值傳至數據集中器作進一步處理。該系統採集的車輛通行時間值可轉換成速度、流量等路況信息，可為建立一個實時全面的城市道路狀況信息採集系統提供有效的手段和實時準確的數據。
文檔編號G08G1/00GK1479260SQ0212897
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月26日 優先權日2002年8月26日
發明者王明星 申請人:王明星