一种公路交通机动车流量检测及事故报警装置的制作方法

本发明属于一种智能交通车流量信息采集技术领域，具体涉及一种公路交通机动车流量检测及事故报警装置。

背景技术：

交通是城市经济发展的动脉，在城市经济的发展、人民生活水平的提高和智慧城市的整体构造过程中起着不可估量的作用。随着城市化进程的加快，交通拥挤、交通事故、交通管理等城市问题已经成为最为普遍与棘手的难题，无论是经济科技实力雄厚的发达国家，还是正在快速崛起的发展中国家，都毫无例外的被这些问题困扰着。因此，提高现有道路的利用率，最大限度地保证车辆行驶的畅通无阻，已经成为了道路交通控制诱导的迫切需要。

为了对交通车流量进行有效的控制，选取合适的车辆交通信息采集装置就显得十分必要。现如今投入使用的诸多交通检测器中，根据所采用的技术来进行划分，可以分为微波检测器、视频检测器和感应线圈检测器等。微波检测器是对道路上的车辆连续发射低功率电磁波来产生感应，并根据被检测目标返回的回波，来得到道路占有率、车速等信息。它的不足之处是只能够区分长车短车，且相邻的车道同时过车时会漏记车辆数，产生误差。而视频检测器是通过在道路的上方安装视频摄像机，来感知检测区域中背景灰度值的变化，从而检测出是否有车辆驶近，以及车辆的数目和速度的。其存在的缺点有精度不高、易受环境和天气等外界干扰影响、对高速运动车辆难以检测等。

感应线圈检测器则是将环形线圈作为传感器被埋在地底，当路面上方有车辆经过埋设线圈的区域时，就会引起线圈回路中电感量的变化，检测器感知到这一变化，由此确定路面上车辆的存在。它的优点主要有性能稳定、性价比高、应用方便且范围最广、可靠性与准确率高、技术成熟、价格低廉等。但是，现在市面上存在的感应线圈检测器只能完成一些简单的检测任务，比方说车速及道路占有率的测量等等，并且，在交通情况较为复杂、车流量波动大以及事故多发的路段，这样的检测器也无法满足交通流的控制要求。因此，目前的当务之急是设计一种能够实现更多功能的新型磁感应线圈检测器，通过这种新装置来适应上述特定路段日益增长的交通流控制诱导需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提出了一种公路交通机动车流量检测及事故报警装置。该装置通过在道路路面中磁感应线圈阵列的设置，实现了交通事故监测与报警、交通相关参数收集以及交通流信号控制的功能。本发明不仅能够监测交通流的运作情况，藉此来对来往车辆进行控制诱导，提高道路的通行能力，而且可以在因突发状况而出现事故时进行预警处理，并对出现事故的路段进行大致定位，方便了为疏导车辆而对交通流进行的人为干预。相比于现有的感应线圈检测器，这一装置能适应更加复杂的交通状况，在一些交通繁忙的路段，也能对短时交通流量进行更准确的预测，更好地完成对交通流的调控，最大程度地保证了交通的安全运行与通畅。

本发明的技术方案为：

一种公路交通机动车流量检测及事故报警装置，包括磁感应线圈单元阵列、交通流信号处理器、事故报警装置、交通流管理平台与交通信号灯；

其中，磁感应线圈单元阵列、事故报警装置、交通流管理平台分别与交通流信号处理器相连，交通流管理平台还和交通信号灯相连；

所述的磁感应线圈单元阵列的分布为：

以路口的信号灯位置为基准，在每条来向道路中，从路口处的停车线开始，直至上一个路口的道路下，以阵列分布有磁感应线圈单元，单向每排3～5个磁感应线圈单元，相邻磁感应线圈单元的间距为1.2～1.4米，前后排的间距为8～12米；磁感应线圈单元铺设在路面之下20～50厘米处；

所述的磁感应线圈单元包括一组磁感应线圈、一个可编程逻辑器件和一个单片机，三者顺次相连；

磁感应线圈单元阵列中，每一排磁感应线圈单元中的单片机均由左至右依次连接起来，每一排磁感应线圈单元中，最右端的磁感应线圈单元的单片机与下一排最左端磁感应线圈单元中的单片机相连；停车线路面下最左侧的磁感应线圈单元中的单片机通过RS-485接口电路与交通信号处理器相连。

所述的感应线圈为NORTECH公司生产的TD634ES型号线圈；所述的单片机为STC89C52单片机。

本发明的有益效果为：

1.与现今投入使用的磁感应线圈检测器相比，本发明可以对道路上任意位置的交通流进行检测、预估、调控和诱导能够适应更加复杂的交通状况，更好地完成对交通流的调控，最大程度地保证了交通的安全运行与通畅。

2.本发明的核心器件——磁感应线圈阵列具有性能稳定、性价比高、应用方便且范围最广、可靠性与准确率高、技术成熟、价格低廉等优点，能够很好地完成实时监测交通流运作情况的任务。

3.当路段中某一位置因突发状况而出现事故时，本发明可以快速感知然后进行预警，并大致对事故发生地点进行定位，方便了对因此而造成的拥堵进行及时的人工疏散，降低了各方面的损失。

4.在交通流波动较大的路段中，容易发生车辆拥堵乃至事故等等情况，现如今使用的磁感应线圈在面对这样的路况时，无法对交通流进行准确的预测进而实现有效的控制。本发明因上述的这些优点可以得到较为精确的预测结果，从而能够对复杂的交通流产生很好的控制效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明磁感应线圈阵列在路面上的安装位置示意图；

图3为本发明磁感应线圈与交通流信号处理器的连接方式示意图。

其中：1为四相位十字路口；2为来向车道；3为去向车道；4为磁感应线圈检测器；5为停车线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、优点以及技术方案更加清晰明了，下面结合附图与具体的实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处的描述只是示例性的，仅用于解释本发明，而并非要限制本发明的范围。

如图1所示，一种公路交通机动车流量检测及事故报警装置，该装置的组成为磁感应线圈单元阵列、交通流信号处理器、事故报警装置、交通流管理平台与交通信号灯这几个部分。

其中，磁感应线圈单元阵列、事故报警装置、交通流管理平台分别与交通流信号处理器相连，交通流管理平台还和交通信号灯相连；

所述的事故报警装置具体为南州公司生产的CJB200CD型号电子报警器；

所述的交通流管理平台具体为STM32F103ZET6型微机；

所述的交通流信号处理器具体为个人PC机；

由于本装置所实现功能的特殊性，在物理位置的布设上，也相应得呈现出一定的复杂性。线圈在道路之上的排列方式为：以路口的信号灯位置为基准，在每条来向(汽车驶入)道路中，从路口处的停车线开始，直至上一个路口的道路下，以阵列分布，每排3～5个线圈，间距为1.2～1.4米，前后排的间距为8～12米；铺设在路面之下20～50厘米处。

由图2可知，通过在整条道路的路面下一定深度每间隔一段距离安装一排磁感应线圈单元，采集道路上任意位置的车流量、流速等交通信息，通过如图3所示的有线信息传递方式传输给交通流信号处理器。将信号处理器与事故报警装置、交通流管理平台集成一体化，安装于街头的红绿灯附近，方便交通管理人员对道路交通状况的实时监测。交通信息经信号处理器处理后，一方面根据道路中是否存在事故因素来决定开不开启报警装置；另一方面，将信号通过数据线传递给交通流管理平台，由管理平台来对红绿灯的时间与相位切换进行控制，实现对交通流的调节。一般的交通流检测装置只在导向车道的两端安装磁感应线圈，检测的也只是交叉口处附近的交通流参数。与之不同的是，本发明设置线圈单元的方法为：从交叉口的停车线开始，每间隔一定的距离就在路面下安装一排感应线圈，直到上一个路口为止，将整条道路全方位地覆盖在本交通流检测及事故报警装置的监控之下。在磁感应线圈布设要求中，最需要关注的两个重点就是相邻两排线圈的间隔，以及同一排之中线圈间的距离，它们都与交通流检测及事故报警装置的性能息息相关。要确定感应线圈的排间距，需要考虑道路的路况、车流量的波动和车辆通行的随机性等等因素，在上述这些限制条件下，排间距的大致范围一般在8～12米左右。而对于同一排中相邻的两个磁感应线圈来说，它们之间如果距离过小的话，在正常工作条件下会互相之间产生干扰，如果距离过大的话，当车辆在跨中线行驶时线圈会发生漏触发的现象，工程实际中将这个距离设定为1.2～1.4米。

由图3可知，本装置中的每一个磁感应线圈单元都包括一组磁感应线圈、一个可编程逻辑器件和一个单片机，三者顺次相连。在这里，可编程逻辑器件和单片机分别起到了采集和传递感应线圈中车辆信号的作用。而单片机与交通信号处理器则是通过RS-485接口电路以“一对多”的有线通讯方式相连，实现了单片机与信号处理器之间的串行通信。将车辆信号从单片机中传递到车辆信号处理器，进行下一步的处理。在一般情况下，通常把左转向车道停车线路面下的磁感应线圈默认为线圈A，将RS-485接口与线圈A相对应的单片机A集成在一起，置于线圈A附近。同时，在每个线圈附近设置与之对应的那个单片机，单片机之间按照图3所示的方式以实线相联。其中，每一排的单片机皆由左至右依次连接起来，将停车线路面下的那一排，即线圈A对应单片机所在的那一排视作第一排，将每一排最右端的那个单片机与下一排最左端的那个相连，直到上一个路口为止。RS-485再通过有线连接的方式与红绿灯附近的交通流信号处理器连接起来。

所述的感应线圈优选为NORTECH公司生产的TD634ES型号线圈；所述的可编程逻辑器件为EPLD；所述的单片机优选为STC89C52单片机；所述的RS-485接口优选MAX490[4]芯片。

在实际的操作过程中，当磁感应线圈阵列将采集到的相关数据反馈给交通流信号处理器后，在处理器中，应用基于自适应移动窗的BP神经网络预测模型(该预测模型为本领域公知技术)来对整条道路的短时交通流进行预测。在得到预测结果后，将这些结果导入交通流管理平台，在管理平台中，运用模糊控制算法生成交叉口交通灯的最小绿灯时间、绿灯相位延长时间以及红绿灯相位切换顺序等控制参数，并将这些参数传递给交通灯，将所生成的控制策略应用到交通流的调控上，以期能够改善道路的整体通行状况。

当车辆驶过磁感应线圈上方的时候，会在线圈中产生感应电流，只要检测到这个电流就能确定是否有车辆通过。在由诸多磁感应线圈所组成的阵列中，车辆行驶时会通过一系列的线圈，只要追踪这些有感应电流产生的感应线圈的变化情况，就能大致获取车辆行驶的路线、方向以及速度等信息；同样地，根据每个线圈中产生电流的次数，也可以知道有多少车辆经过。将这两方面综合起来，就能对交通流的车流量、流速以及道路交通占有量等信息有一个全面的了解，进而将这些数据信息传递给交通流信号处理器，依据当前时刻以及接下去一段时间内的交通状况来对交通流进行诱导控制。

当道路中因某个位置出现突发事故的状况而造成拥堵的时候，会出现这样一种情况：在整个磁感应线圈阵列中，拥堵地点前方的若干组线圈检测到的车流量会远小于拥堵地点后方的车流量，即驶入拥堵位置的车辆要比驶出拥堵位置的车辆多得多。当线圈阵列将信息传递给交通流信号处理器时，处理器在对此进行处理后，识别出道路中有无拥堵以及拥堵的具体位置，就能触发事故报警装置，对拥堵进行预警，方便人们及时知晓并处理已经发生或者即将发生的拥堵，对交通流进行有效的疏通。

本发明涉及的算法、信息处理方法和协议对本领域普通技术人员来说均为公知技术。

磁感应线圈阵列将采集到的一系列交通信息传递到交通流信号处理器中后，处理器对这些数据进行初步处理并剔除误差后，同时从两个不同的角度来分析数据。一方面，校验其中是否包含上文所描述的事故信息，若有，则进行报警。另一方面，据此对短时交通流进行预测，并根据预测结果，生成与之对应的交通控制策略，将之导入到交通流管理平台中。交通流管理平台按照交通流信号处理器传递来的控制策略，来对每个路口四个方向上交通灯的红灯、绿灯相位顺序与时间进行调控。

综上所述，本发明提供的公路交通机动车流量检测及事故报警装置不仅有效地弥补了传统的磁感应线圈车流量检测仪功能单一、技术陈旧、检测范围小等缺点；而且，可以对因交通突发状况产生的事故进行报警，降低了因交通事故对各方面造成的损失；同时，还能够支持全天候(白天、夜晚、晴、多云、阴雨)条件下交通流信息的获取。所以，本发明克服了现有技术中存在的种种缺点，并通过改进实现了以前所不具备的功能，因而具有极高的产业利用价值。

本发明未尽事宜为公知技术。