一种智能交通限速装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及交通装置领域，具体是一种智能交通限速装置及其控制方法。


背景技术：

2.现在公路的交通路口，无论是在车辆交互通过，还是人车交互时候，大都是采用交通信号灯来约束车辆和行人的交通行为。但是这种通过电子交通灯发光到人眼，再由人脑意识到决定交通行为动作行为的方式，还不足够减小和预防交通事故的发生，靠个人意识控制的预防策略，很难保证完全适应交通的复杂性。
3.有时交通参与者即使看到了交通信号灯的状态，但由于精神麻痹或心不在焉，或故意冲红灯等情况，并不会将车子及时停下，进而造成交通事故的发生。


技术实现要素：

4.本发明主要是解决现有技术存在的问题，提供一种能够有效对车辆限速的装置及其控制方法。
5.本发明是通过以下技术来实现的：
6.一种智能交通限速装置，可以通过将多个限速装置以并列或交错的安装方式组成一个限速模块，然后再将限速模块以矩阵或交错的安装方式安装在公路上；通过这种模块式的安装，能够根据不同的路口状况，快速调整限速装置的数量及位置，灵活增减铺设路面的面积。
7.限速装置包括：底座、滚柱、阻尼组件、锁刹组件、测速组件、旋转编码器和数据处理器；
8.底座的底部开设有排水口，能够将路面上的积水及时排出去，防止积水影响限速装置的运行；
9.滚柱通过轴承安装在底座上，确保滚柱能够在底座上转动；滚柱的两端伸出到底座的外侧；滚柱的表面均匀分布有凸点，增大滚柱与车辆的摩擦；
10.阻尼组件安装在滚柱的一侧，用来限制滚轮的转动；阻尼组件包括：圆盘、铁芯和线圈；圆盘安装在滚柱上，铁芯均匀安装在圆盘的外围，线圈缠绕在铁芯上；线圈通电后，会在铁芯处产生磁力，进而让圆盘产生阻尼，使滚柱减速，防止滚柱转动过快；
11.旋转编码器安装在滚柱的侧边，通过齿轮与滚柱传动连接；当滚轮受到目标车辆碾压而转动的时候，旋转编码器能够收集滚柱的转动方向和转动速度，然后转换成车辆运行信息，传输到数据处理器上，用来判断车辆运行状态；
12.锁刹组件包括：锁刹轮、定子外壳、永磁铁芯绕组和永磁铁芯；锁刹轮安装在滚柱的另一端，定子外壳设置在锁刹轮的径向外侧；永磁铁芯均匀设置在定子外壳的内壁上，与锁刹轮相对应；永磁铁芯绕组缠绕在永磁铁芯上；永磁铁芯绕组所产生的磁场轴线与永磁铁芯的磁场轴线重合，在磁场的作用下，锁刹轮不能转动，进而使滚柱停止转动；当永磁铁芯绕组通电时，永磁铁芯绕组所产生的磁场与永磁铁芯的磁场抵消，锁刹轮能够随滚柱转
动；
13.锁刹组件还包括：发电定子铁芯和发电定子线圈，锁刹轮外侧设置有发电转子永磁铁；发电定子铁芯均匀设置在定子外壳的内壁上，发电定子线圈缠绕在发电定子铁芯上，发电转子永磁铁与发电定子铁芯相对应，组成一个小型发电机；可以将产生的电能收集起来供锁刹组件使用，或者供可以外接的声光报警装置使用，提醒前后车辆注意；
14.测速组件为位置和重量感应器或光波测速器中的一种：
15.当测速组件采用位置和重量感应器时，将位置和重量感应器安装在轴承的底部，能够在行驶车辆触碰到滚柱时就及时反应，记录行驶车辆的速度和位置信息；
16.光波测速器通过龙门架安装在公路上，光波测速器得到行驶车辆的瞬时速度和位置信息；
17.数据处理器分别与旋转编码器、测速组件和锁刹组件电性连接，接收交通信号灯、旋转编码器、测速组件传输过来的信息，然后根据需要控制锁刹组件的动作。
18.智能交通限速装置的控制方法如下：
19.当目标车辆进入限速区时，测速组件会收集目标车辆的位置、速度及初始时间信息，然后将这些信息传输到数据处理器；
20.而目标车辆碾压到第一个滚柱时，滚柱受力转动，旋转编码器将滚柱的转动方向和转动速度信息传输到数据处理器；
21.然后从目标车辆碾压到第二个滚柱开始，一直重复以下步骤，直至目标车辆离开：
22.数据处理器除了收集车辆的位置、速度、触发时间和车辆运行状态信息之外，还将会收集交通信号灯信息；然后根据时距模型公式：ss＝t
l
v0
△
s计算出离交通信号灯的距离、以及前后车辆之间的安全距离，从而判断目标车辆是否需要限速；其中ss为安全车距；t
l
为时距，与车辆制动过程中的驾驶员反应时间，反应时间，制动器起作用时间等有关；v0为前车车速；
△
s为制动停车时与前车保持的距离；
23.若判断需要限速，由数据处理器发出控制信号到锁刹组件，锁刹组件通过限制滚柱的转动方向，使得车辆只能从滚柱上获得一个向后的制动作用力，而不能获得一个向前的作用力；以及通过阻尼组件协助锁刹组件共同限制滚柱转动方向的频率和时间，使目标车辆智能限速；
24.若判断不需要限速，则将信息传送给数据处理器，由数据处理器发出信号到锁刹组件，锁刹组件随即限制滚柱的转动，使滚柱处于静止状态，不会影响目标车辆的行驶。
25.本发明的有益效果是：
26.1、本发明能够有效地对车辆进行智能限速，降低事故发生的风险；
27.2、本发明采用模块化生产、安装和控制，利于维修保养，可灵活增减铺设路面的面积，并只针对目标车辆进行限速控制；
28.3、采用交错方式安装，可有效避免车轮因通过横向间形成直线型台阶，保证了车辆行驶的平稳性；
29.4、本发明可通过与联网技术连接，作为智能交通的终端执行平台，按路况安装到公路的中段，从而对车流作整体智能的调控。
附图说明
30.图1为本发明的结构示意图一。
31.图2为本发明的结构示意图二。
32.图3为本发明的锁刹组件的结构示意图。
33.图4为本发明的控制系统连接示意图。
34.图5为本发明的安装示意图一。
35.图6为本发明的安装示意图二。
36.图7为本发明的红绿灯时间分割图。
37.附图标记含义：1、底座；2、滚柱；3、阻尼组件；301、圆盘；302、铁芯； 303、线圈；4、锁刹组件；401、锁刹轮；402、定子外壳；403、永磁铁芯绕组； 404、永磁铁芯；405、发电定子铁芯；406、发电定子线圈；407、发电转子永磁铁；5、测速组件；6、旋转编码器；7、数据处理器。
具体实施方式
38.为了使本发明的技术方案、目的及其优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进一步解释说明。
39.如图1
‑
6，一种智能交通限速装置，可以通过将多个限速装置以并列或交错的安装方式组成一个限速模块，然后再将限速模块以矩阵或交错的安装方式安装在公路上；通过这种模块式的安装，能够根据不同的路口状况，快速调整限速装置的数量及位置，灵活增减铺设路面的面积。
40.限速装置包括：底座1、滚柱2、阻尼组件3、锁刹组件4、测速组件5、旋转编码器6和数据处理器7；
41.底座1的底部开设有排水口，能够将路面上的积水及时排出去，防止积水影响限速装置的运行；底座1的两端的端面上开设有半圆形的安装槽；
42.滚柱2通过轴瓦轴承安装在底座1的安装槽上，能够避免滚柱2在受到车辆碾压时发生偏移，并且确保滚柱2能够在底座上转动；滚柱2的两端伸出到底座的外侧；滚柱2的表面均匀分布有凸点，增大滚柱2与车辆的摩擦；
43.阻尼组件3安装在滚柱2的一侧，用来限制滚轮的转动；阻尼组件3包括：圆盘301、铁芯302和线圈303；圆盘301安装在滚柱2上，跟随滚柱2一起转动；铁芯302安装在圆盘301的两侧的外径上，线圈303缠绕在铁芯302上；线圈303通电后，会在铁芯302处产生一组互为相反的磁力，进而让圆盘301 产生阻尼，使滚柱2减速，防止滚柱2转动过快；
44.旋转编码器6安装在滚柱2的侧边，通过齿轮与滚柱2传动连接；当滚轮受到目标车辆碾压而转动的时候，旋转编码器6能够收集滚柱2的转动方向和转动速度，然后转换成车辆运行信息，传输到数据处理器7上，用来判断车辆运行状态；
45.锁刹组件4包括：锁刹轮401、定子外壳402、永磁铁芯绕组403和永磁铁芯；锁刹轮401安装在滚柱2的另一端，定子外壳402设置在锁刹轮401的径向外侧；永磁铁芯404由高矫顽力的永久磁铁做成，均匀设置在定子外壳402 的内壁上，与锁刹轮401相对应；永磁铁芯绕组403缠绕在永磁铁芯404上；永磁铁芯绕组403所产生的磁场轴线与永磁铁芯404的磁场轴线重合，在永磁铁芯404的磁场的作用下，锁刹轮401不能转动，进而使滚柱2停止转动；当
永磁铁芯绕组403通电时，永磁铁芯绕组403能够产生与永磁铁芯404的磁场相同或相反的磁场；与永磁铁芯404的磁场的相同时，增强永磁铁芯404的磁场的磁力作用，锁刹力度更加强大，限制滚柱2转动；与永磁铁芯404的磁场的相反时，抵消永磁铁芯404的磁场的磁力作用，锁刹轮401能够随滚柱2转动；
46.锁刹组件4还包括：发电定子铁芯405和发电定子线圈406，锁刹轮401外侧设置有发电转子永磁铁407；发电定子铁芯405均匀设置在定子外壳402的内壁上，发电定子线圈406缠绕在发电定子铁芯405上，发电转子永磁铁407与发电定子铁芯405相对应，组成一个小型发电机；可以将产生的电能收集起来供锁刹组件4使用，或者供可以外接的声光报警装置使用，提醒前后车辆注意；
47.测速组件5采用位置和重量感应器：将位置和重量感应器安装在轴瓦轴承的底部，能够在行驶车辆触碰到滚柱2时就及时反应，记录行驶车辆的速度和位置信息；
48.数据处理器7分别与旋转编码器6、测速组件5和锁刹组件4电性连接，接收交通信号灯、旋转编码器6、测速组件5传输过来的信息，然后根据需要控制锁刹组件4的动作。
49.智能交通限速装置的控制方法如下：
50.当目标车辆进入限速区时，位置和重量感应器会收集目标车辆的位置、速度及初始时间信息，然后将这些信息传输到数据处理器7；
51.而目标车辆碾压到第一个滚柱2时，滚柱2受力转动，旋转编码器6将滚柱2的转动方向和转动速度信息传输到数据处理器7；
52.然后从目标车辆碾压到第二个滚柱2开始，一直重复以下步骤，直至目标车辆离开：
53.数据处理器7除了收集车辆的位置、速度、触发时间和车辆运行状态信息之外，还将会收集交通信号灯信息；然后根据时距模型公式：ss＝t
l
v0
△
s计算出离交通信号灯的距离、以及前后车辆之间的安全距离，从而判断目标车辆是否需要限速；其中ss为安全车距；t
l
为时距，与车辆制动过程中的驾驶员反应时间，反应时间，制动器起作用时间等有关；v0为前车车速；
△
s为制动停车时与前车保持的距离；
54.将时距模型公式计算出来的安全车距与事先设定的安全车距作对比，判断是否需要限速；
55.同时，设红绿灯时间为0≤t
x
≤r，其中绿灯时间设为0
‑
g(0
‑
g为绿灯常亮、 g
‑
g为绿灯闪烁)，黄灯时间设为g
‑
y，红灯时间设为y
‑
r；设目标车辆离红绿灯停止线的最远距离设为s
m
，设目标车辆在红绿灯时的车辆最高速度值v
m
，如图7所示：
56.当0≤t
x
＜g，g＜g，且目标车辆离交通灯停止线的距离为s
m
(t
x
‑
g)/(g
‑
g)＜ s
x
≤s
m
，则目标车辆的最高速度v
x
＝v
m
；
57.当g≤t
x
≤g，g＜g，且目标车辆离红绿灯停止线的距离为0≤s
x
≤ s
m
(t
x
‑
g)/(g
‑
g)时，目标车辆的最高速度v
x
＝v
m
(g
‑
t
x
)/(g
‑
g)
58.当g＜t
x
≤r，0＜s
m
，且目标车辆离红绿灯停止线的距离为0≤s
x
≤s
m
时，目标车辆的最高速度v
x
＝v
m
s
x
/s
m
59.将目标车辆的速度与车辆最高速度值作对比，判断是否需要限速；
60.若其中一个判断需要限速，由数据处理器7发出控制信号到锁刹组件4，锁刹组件4通过限制滚柱2的转动方向使得车辆只能从滚柱2上获得一个向后的制动作用力，而不能获
得一个向前的作用力；以及通过阻尼组件3协助锁刹组件4共同限制滚柱2转动方向的频率和时间，使目标车辆智能限速；
61.若两个判断都不需要限速，则将信息传送给数据处理器7，由数据处理器7 发出信号到锁刹组件4，锁刹组件4随即限制滚柱2的转动，使滚柱2处于静止状态，不会影响目标车辆的行驶。
62.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。