一种智能交通导行作业方法、系统及设备与流程

本发明涉及一种道路交通导行作业方法、系统及设备，具体的说，涉及一种道路上完成交通导改、临时封道时，自动摆放和回收交通锥的作业方法、系统及设备。

背景技术：

我国在道路上进行交通导改、临时封闭道路时，通常采用交通锥对道路进行临时隔断。目前交通锥的摆放和回收作业一般通过人工来实现。在快速路、高速路作业时，操作工人人身安全无法保障，尤其在雨、雾等恶劣天气，操作工人危险系数更高。

近几年来，越来越多的单位、企业开始关注并致力于交通锥自动收放的研究和开发。但基本都是从交通锥被动施放的方式着手，尚且无人考虑交通锥主动的施放和回收。因此，交通锥的施放和回收难度依然较大，所施放的交通锥位置不能很好的满足要求。

发明专利201510249786.5公开了一种旋转式交通路锥自动收放车及收放方法，通过安装在车辆上的旋转机构实现交通锥的被动批量摆放和回收，通过车辆的匀速行进及装置的定速运动，实现了交通锥的等间距摆放，交通锥的摆放路线通过车辆的行驶路线确定，但这种摆放方法所摆放的等间距及路线依靠司机的驾驶决定，不易控制且无法实现标准斜线摆放。

发明专利201410495146.8同样公开了一种通过车辆自动收放交通锥的方法。交通路锥自动收放车可实现交通锥的自动摆放，改善人工摆放、回收交通锥的安全问题，但交通锥同样属于被动摆放，排放质量完全取决于交通锥自动收放车的行驶状况，存在摆放不准确、无法标准斜线摆放等缺点。

发明专利2013104031555公开了一种交通锥全自动收放存储专用车，通过一系列的传动，把交通锥输送到路面上或回收到车厢内，实现了交通锥的全自动摆放、回收和存储。但其依然是交通锥的被动摆放方式，存在效率较低，不易调整，所施放的交通锥位置不能很好的满足要求等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，创新性提供一种智能交通导行作业方法、系统及设备，在交通导改、临时封道时，智能交通锥能够通过系统控制主动摆放、回收和存储。其特点在于，实现了交通锥的主动式自动摆放、回收和存储，大大提高了作业效率，提高了摆放质量，降低了作业人员安全隐患，可随时根据需要进行自动调整。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种智能导行交通作业方法、系统及设备，包括以下5个组成部分：汽车底盘、中控系统、智能锥仓、智能交通锥传输机构、智能交通锥。其中，所述汽车底盘用于安装中控系统、智能锥仓、智能交通锥传输机构，装载智能交通锥，实现智能交通锥作业系统远距离移动；所述中控系统为操作人员与所述智能交通锥的人、锥交互转换单元，用于对整个系统进行智能控制；所述智能锥仓用于存放所述智能交通锥，分为工作仓和故障仓；所述智能交通锥传输机构用于实现智能交通锥从智能锥仓到路面间和路面到智能锥仓的输送，包括地面升降装置、车内升降装置和输送通道；所述智能交通锥为智能交通导行作业方法、系统及设备的主体，可根据中控系统的命令自主移动到指定位置，按预设路线形成导行屏障。

进一步，如上所述的智能交通导行作业方法、系统及设备，其中所述的中控系统包括中控计算机、人机交互程序、道路信息数据库、布锥点位计算程序、无线通讯模块、定位系统、手持式智能交通锥遥控器和操作人员。中控计算机中安装了道路信息数据、布锥点位计算程序、无线通讯模块及程序、定位系统。中控系统在智能交通导行作业方法、系统及设备中的工作流程如下：第一步，操作人员将作业路段位置信息输入中控系统人机交互界面；第二步，中控系统查询道路信息数据库，找到路段信息，启动布锥点计算程序，布锥点计算程序根据作业路段信息计算布锥个数和各个智能交通锥的准确位置，并将每个位置按顺序编码，该编码即为智能锥仓中处于出仓正序的智能交通锥的编码。其中第一个锥的位置信息设定为0，代表接收手持式智能交通锥命令状态，其余各锥的位置信息为与上一个智能交通锥的距离和相对方向；第三步，中控系统启动与智能锥仓中的已完成编码重置的智能交通锥的通讯，将智能交通锥位置信息按照编码顺序依次发送到每个智能交通锥，即，处于智能锥仓中的已编码的智能交通锥均接受到一个位置信息；第四步，中控系统的定位系统启动，引导汽车底盘达到作业路段，并发出系统启动命令。智能交通锥在智能交通锥传输机构的作用下，到达路面。期间，操作人员将手持式智能交通锥遥控器设置为与第一个到达路面的智能交通锥通讯的状态。操作人员通过手持式智能交通锥遥控器遥控第一个智能交通锥进行移动，根据路面信息或明显标志物将第一个智能交通锥移动到由布锥点计算程序计算的第一个锥的准确位置；第五步，汽车底盘按照定位系统计算的路线行驶，陆续到达路面的智能交通锥按照其接收到的位置信息依次与其基准锥即上一个智能交通锥通信并调整各自位置，直至达到各自准确位置；第六步，收锥过程中，汽车底盘依次行驶经过智能交通锥，经过自检的智能交通锥发送自检结果(故障或正常)至中控系统，中控系统根据接收到的自检结果，发送仓位(故障仓或工作仓)命令至智能交通锥，智能交通锥在智能交通锥传输机构的作用下达到指定仓位和指定位置。

进一步，如上所述的智能交通导行作业方法、系统及设备，其中所述的智能交通锥装卸结构，所包含的地面升降装置用于实现智能交通锥在智能锥仓和车厢地面之间的输送，所包含的车内升降装置用于实现智能交通锥在车厢地面和路面之间的输送，所包含的输送通道用于实现智能交通锥在地面升降装置和车内升降装置之间的输送。所述的地面升降装置和车内升降装置的上下部位均设有信号发生器和位移传感器，用于给所述智能交通锥发送位置信号以及到达信息。所述的地面升降装置和车内升降装置由步进电机控制，进行周期性步进，实现对智能交通锥进行上下位置的输送。所述的输送通道，规范了智能交通锥行进路线，以实现智能交通锥在地面升降装置和车内升降装置之间输送。施放交通锥时，智能交通锥接受到位置信息后移动机构打开，启动仓内运动程序。首先根据车内升降装置的信号发生器的指引到达车内升降装置的踏板内，车内升降装置将其输送到车厢地面。到达车厢地面后，根据输送通道的信号发生器的指引通过输送通道。然后根据地面升降装置的指引到达地面升降装置的踏板内。地面升降装置将其输送到路面上。到达路面后，位置信息信号启动，只能交通锥自动到达设置位置。回收交通锥时，智能交通锥根据地面升降装置的信号发生器的指引，到达踏板内。地面升降装置将其输送到车厢地面上，然后根据输送通道信号发生器的指引通过输送通道。根据车内升降装置信号发生器的指引到达车内升降装置的踏板内。车内升降装置将其输送到自检后所分配的仓位。

更进一步，如上所述的智能交通锥装卸结构，其中所述的地面升降装置包含固定于机架上的链轮链条传动机构，安装于链轮链条传动机构上的踏板，固定于地面升降装置底部机架上的软踏板，与传送链配合的电机及减速换向机构，以及分别安装于机架顶部和底部的信号发生器。踏板通过中控系统控制，在有锥时展开，在无锥时自动收起。软踏板由软橡胶制成，拖延至路面，用于让智能交通锥更稳定地到达路面上。

更进一步，如上所述的智能交通锥装卸结构，其中所述的车内升降装置包含固定于机架上的链轮链条传动机构，安装于链轮链条传动机构上的踏板，与传送链配合的电机及减速换向机构，以及安装于机架顶部的信号发生器。踏板通过中控系统控制，在有锥时展开，在无锥时自动收起。

进一步，如上所述的智能交通导行作业方法、系统及设备，其中所述的智能锥仓，由隔条分割成多列，其中第一、第二列划分为故障仓，其余各列按序编号均为工作仓。各列顶部装有信号发生器，智能交通锥检测到信号发生器发出的信号后，自动往有信号发生器的位置行走，检测到接近上一智能交通锥时停止。每列智能交通锥放满时，下一列信号发生器发出信号。所述工作仓中每个智能交通锥停放位置具备唯一编码，分别为s1、s2、直至sM，每个智能交通锥停放位置具有充电接口和通信接口，可实现智能交通锥自动补充电能和通信，将与其连接的智能交通锥编码重置为与充电接口位置编码一致。根据储锥需要，智能锥仓也可设置成多层，层与层之间的智能交通锥由输送装置2进行传输。

更进一步，所述的故障仓用于装载出现故障的智能交通锥。所述故障仓中每个智能交通锥停放位置具备唯一编码，分别为G1、G2、直至GM。智能交通锥自检判定为故障锥后，根据指令到达故障仓，按顺序排列，停止后与所在锥位通讯，放弃原有编码，重新按照所在锥位编号。

进一步，如上所述的智能交通导行作业方法、系统及设备，其中所述智能交通锥包括锥体、移动机构、摄像头、无线通信单元、电池单元、距离测量仪、相对方向测量仪、定位优化控制程序模块和自检程序模块、蓝牙定位模块，视频定位模块。智能交通锥在智能交通锥传输机构和锥仓信号发生器引导下，达到准确的仓位后，其工作流程如下：第一步，智能交通锥到达指定仓位并与仓位充电口和通信口正确连接后，仓位充电器为智能交通锥电池单元补充电能，同时，智能交通锥将充电口编码设置为自身编码进入待机状态，等待中控系统发出的系统启动命令；第二步，接收到中控系统发出的启动命令后，智能交通锥在信号发生器和智能交通锥传输机构作用下到达路面，第一个锥在手持式智能交通锥遥控器的控制下到达指定位置，并等待第二个智能交通锥通信信息。第二个智能交通锥到达路面后，与其基准锥即第一个智能交通锥进行通讯，通讯正常后距离测量仪和相对方向测量仪启动，测量其与第一个交通锥的距离和相对方向，并与中控系统下达的位置信息进行比较，比较误差驱动智能交通锥移动，直至距离和相对方向与中控系统下达的位置信息数据相同，此时第二个智能交通锥认为达到指定位置。到达指定位置的第二个智能交通锥启动接收第三个智能交通锥的通信；第三步，第三个智能交通锥与其基准锥，即第二个智能交通锥通讯并进行位置微调，微调方法同第二步，依次类推，直至最后一个锥到达指定位置；第四步，达到指定位置的智能交通锥进入待命状态。期间，智能交通锥定时对电量、控制系统、机械系统进行自检，自检结果自行存储；第五步，当接收到总控系统发送的收锥命令后，蓝牙定位模块启动，搜索汽车底盘位置并向其移动，达到输入电梯位置后，智能交通锥将自检结果发送至中控系统，中控系统判断后控制智能交通锥传输机构和锥仓信号发生器将其引导至工作仓或故障仓；第六步，智能交通锥在视频定位模块的引导下旋转，直到与工作仓仓位的通信和充电接口正确连接，同时接收仓位通信接口发送编码的信息，并将该编码信息代替自身编码，即到达指定仓位的智能交通锥重置自身编码为仓位编码，并进入等待命令状态。

本发明的有益效果如下：

1.主动式交通锥智能摆放，可实现交通导行的全自动化、智能化，无需人工到路面上操作，安全性高，可通过远程控制进行调整布锥位置和方式。

2.能够在道路中任意位置摆放或回收交通锥，不受道路限制。

3.能够实现直线、斜线或弧线等各种方式的摆放，完全不需要驾驶员和车辆的配合。

4.能够实现等间距精确摆放，可实现任意间距的摆放，摆放美观。

5.摆放、回收速度快，效率高。

6.可实现左封道、右封道、潮汐车道。

7.回收智能交通锥时，可顺驶回收也可逆驶回收。

8.潮汐车道时，可不用工作人员到达路面现场，而根据中控系统设置的路面信息远程控制，自动改变封道方式。

附图说明

图1为汽车底盘布置示意图，其中1为汽车底盘，2为中控系统，3为智能锥仓，4为智能交通锥传输机构，5为智能交通锥，6为中控计算机、7为手持式智能交通锥遥控器，8为操作人员位置，9为观察孔，10为工作仓，11为故障仓；

图2中控系统运行流程图；

图3为地面升降装置结构，其中301为车厢地面，302为链轮链条传动机构，303为信号发生器S1，304为踏板，305为电机及减速换向机构，306为信号发生器S2；307为软踏板；

图4为车内升降装置结构，其中401为踏板，402为电机及减速换向机构，403为信号发生器Ri，404为链轮链条传动机构，405为踏板；

图5为输送通道结构，其中501为信号发生器T1，502为输送护栏，503为底面，504为信号发生器T2；

图6为智能交通锥构成框图，其中601为锥体，602为无线通信单元，603为定位优化控制程序模块和自检程序模块，604为蓝牙定位模块，605为电池单元，606为移动机构，607为摄像头，608为距离测量仪，609为相对方向测量仪，610为视频定位模块；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。但是，即使对这些确定的技术细节和具体实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

如图1所示，一种智能交通导行作业方法、系统及设备，包括汽车底盘1、中控系统2、智能锥仓3、智能交通锥传输机构4、智能交通锥5。其中，所述汽车底盘1具备驾驶仓，具有机动车远距离移动功能，汽车底盘1划分为3个区域，用于安装中控系统2、智能锥仓3、智能交通锥传输机构4；所述的中控系统2布置在汽车底盘后方，包括中控计算机6、手持式智能交通锥遥控器7、操作人员位置8、观察孔9；所述智能锥仓3用于存放智能交通锥，分为工作仓10、故障仓11。工作仓10存放通过自检程序的智能交通锥，故障仓11存放未通过自检程序的智能交通锥。工作仓中每个智能交通锥停放位置安装具备唯一编码的充电桩，分别为s1、s2、直至sM。所述智能交通锥传输机构4用于实现所述智能交通锥从智能锥仓到路面间的输送，包括地面升降装置、车内升降装置和输送通道；所述智能交通锥5通过自检程序的智能交通锥分别位于工作仓s1、s2......sM位置，未通过自检程序的智能交通锥位于故障仓11。

中控系统2：

包括中控计算机6、手持式智能交通锥遥控器7、操作人员位置8、观察孔9，中控计算机6中安装GPS定位系统、道路信息数据库、布锥点位计算程序、无线通讯模块，所述的中控计算机6的工作流程如图2所示。所述的中控系统2中的手持式智能交通锥遥控器7用于遥控第一个出仓的智能交通锥移动，人工遥控确定第一个智能交通锥准确位置。手持式智能交通锥遥控器包括无线通信模块，编码和命令模块，能够设置通信对象编码，即有选择性的针对确定的智能交通锥进行遥控，遥控实现智能交通锥前、后、左、右移动。所述的观察孔9用于操作人员遥控智能锥移动时的观察窗口。中控系统2工作包含以下步骤：步骤1，操作人员在中控计算机6主控界面输入故障路段位置信息和故障路段范围，GPS系统开始常规车辆路线导航，驾驶人员根据导航驾驶汽车底盘1前往事故路段；步骤2，在前往事故路段过程中，中控计算机6中依照图2所示的中控系统软件运行流程运行，确定布锥数量、各个交通锥距离和相对方向信息，并按出仓顺序sM、s(M-1)......s(M-N+1)依次发送距离和相对方向信息至每个交通锥；步骤3，GPD系统导航至第一个交通锥排放位置后，智能交通锥传输机构工作，交通锥依次出仓；步骤4，中控系统操作人员将手持式遥控器无线通信发送目标设定为编码sM，编码为sM的交通锥出仓后，操作人员通过观察孔依据道路标志物遥控移动编码为sM的智能交通锥至目标位置，并发送到达目标位置命令，编码为sM的智能交通锥进入等待接收编码为s(M-1)通信信息状态。

智能锥仓3：

分为工作仓10和故障仓11。所述的工作仓10中安装M个充电桩，每个充电桩包括充电接口、通信模块及接口。智能交通锥5在智能交通锥传输机构的移动下，进入工作仓，并由智能交通锥传输机构引导依次进入工作仓10的1号、2号......M号充电桩位置，智能交通锥在视频定位模块的引导下旋转，直到与工作仓仓位的通信和充电接口正确连接，充电桩自动开启充电功能，同时发送请求重置编码命令，智能交通锥接收该编码并设定为自身编码。智能锥仓由隔条分割成多列，其中第一、第二列划分为故障仓，其余各列按序编号均为工作仓。各列顶部装有信号发生器，智能交通锥检测到信号发生器发出的信号后，自动往有信号发生器的位置行走，检测到接近上一智能交通锥时停止。每列智能交通锥放满时，下一列信号发生器发出信号。

智能交通锥传输机构4：

包括地面升降装置、车内升降装置和输送通道。地面升降装置包含固定于机架上的链轮链条传动机构302，安装于链轮链条传动机构302上的踏板304，固定于地面升降装置底部机架上的软踏板307，与传送链配合的电机及减速换向机构305，以及分别安装于机架顶部的信号发生器303和底部的信号发生器306。踏板304通过中控系统控制，在有锥时展开，在无锥时自动收起。软踏板307由软橡胶制成，拖延至路面，用于让智能交通锥更稳定地到达路面上。车内升降装置包含固定于机架上的链轮链条传动机构404，安装于链轮链条传动机构404上的踏板401，与传送链配合的电机及减速换向机构404，以及安装于机架顶部的信号发生器403。踏板404通过中控系统控制，在有锥时展开，在无锥时自动收起。

地面升降装置的踏板304和车内升降装置的踏板405，在到达升降装置正面时展开，用于运输智能交通锥，到达升降装置背面时收起。地面升降装置的软踏板307采用软橡胶制成，拖延至路面上，用于让智能交通锥能更稳定地到达路面上。智能交通锥的出仓放置过程：智能交通锥接收到运行指令后，自动断开与智能锥仓的接口，固定卡打开，底轮放下，根据接收到的车内升降装置的上踏板放置的信号发生器403的位置信息，自行行走至车内升降装置的踏板405内。车内升降装置在电机及减速换向机构402驱动下开始步进运行，直至把智能交通锥输送到车厢地面。智能交通锥沿着输送通道行走，输送护栏502规范智能交通锥的行走区间，信号发生器501指引智能交通锥行走的方向。智能交通锥根据接收到的地面升降装置的上踏板放置的信号发生器306的位置信息，自行行走至地面升降装置的踏板内。地面升降装置在电机及减速换向机构305驱动下开始步进运行，直至把智能交通锥输送到路面上。智能交通锥回收入仓放置过程：智能交通锥接收到回收指令后，自身蓝牙定位模块启动，搜索汽车底盘位置并向其移动，接近汽车底盘后，接收到地面升降装置的下踏板位置的信号发生器303发出的位置信息，行走至踏板304内。地面升降装置在电机及减速换向机构305驱动下，步进运行，把智能交通锥输送至车厢地面301上。智能交通锥沿着输送通道行走，输送护栏502规范智能交通锥的行走区间，信号发生器501指引智能交通锥行走的方向。智能交通锥接收到车内升降装置的下踏板位置的信号发生器403发出的位置信息，行走至车内升降装置的踏板405内。车内升降装置在电机及减速换向机构402驱动下步进运行，把智能交通锥输送至智能锥仓内。智能交通锥根据接收到的指令进入所分配的智能锥仓内，自动连接与智能锥仓的接口，固定卡放下。

智能交通锥5：

包括锥体601、无线通信单元602、定位优化控制程序模块和自检程序模块603、蓝牙定位模块604、电池单元605、移动机构606、摄像头607、距离测量仪608、相对方向测量仪609、视频定位模块610。锥体601顶部为有机玻璃透明材料制成，其下安装有摄像头607、距离测量仪608、相对方向测量仪609和视频定位模块610。移动机构606在智能交通锥接收到运动指令时放下，其余状态时收起。

智能交通锥5的布锥过程包括以下步骤：步骤1，编码为sM的智能交通锥出仓，在遥控操作人员控制下移动到准确位置，并进入等待接收编码为s(M-1)通信信息状态；步骤2，编码为s(M-1)的智能交通锥出仓后，针对编码为sM的智能交通锥发送距离测量和相对方向角测量请求，编码为sM的智能交通锥应答后，编码为sM和s(M-1)的智能交通锥进行位置调整。编码为s(M-1)的智能交通锥在程序控制下主动移动到由中控系统计算的指定位置，并进入等待接收编码为s(M-2)通信信息状态；步骤3，编码为s(M-2)、s(M-3)......s(M-N+1)的智能交通锥依次对各自位置进行调整，完成自动准确布锥过程。

另外，步骤2中，智能交通锥位置调整过程又分为以下步骤：首先编码为s(M-1)智能交通锥测量与编码为sM的智能交通锥的相对方向，并与自身接收并存储的相对方向进行比较，输出调节变量至其驱动系统，移动机构调整编码为s(M-1)智能交通锥的位置，直至测量得到的相对方向与自身存储的一致为止；其次，编码为s(M-1)智能交通锥依据与编码为sM的智能交通锥所成风向角原地调节摄像头方向至编码为sM的智能交通锥方向，采用红外测量模块测量与与sM智能交通锥间距离，并控制移动机构调节智能交通锥位置，直至测量得到的距离与自身存储位置一致为止；最后，按照相同程序对相对方向角和距离进行微调验证，通过即为准确到达指定位置。