一种车道占用率警示装置的制作方法

本发明属于智能交通设备技术领域，具体涉及一种车道占用率警示装置，能够根据车辆的行驶速度和停车时间判断车道的占用状况并提前在道路路口显示器上予以显示，提醒驾驶人员及时作出调整。

背景技术：

道路对汽车安全性的影响表现在道路的发展以及道路网络的建设是否与人民的生活水平、生活习惯以及社会的经济发展相适应，如果车多路少，道路使用寿命会降低，易出现问题，因而交通安全问题会突出；其次是道路管理设施与交通控制设施是否科学合理，如果科学合理，在交通拥堵的时候也能井井有条地疏导车辆，解决交通拥堵问题，减少交通安全事故的发生；由于道路建设周期长，其增长远远跟不上车辆的急剧增长，使得交通堵塞状况日益恶化，这几乎成为所有城市的通病，虽然交通拥堵是国家进步的体现，但交通堵塞造成的影响是非常恶劣，据中国社会科学院数量经济与技术经济研究所张国初测算，堵车浪费了运输资源，并使运输效率降低，消耗社会成本，全国一年因交通拥堵造成的损失约1700亿元，并逐年上升，放眼世界，“很受伤”的不仅是中国，美国得克萨斯州一项研究显示，美国因交通堵塞，平均每年造成的经济损失高达631亿美元；英国伦敦每周为此浪费的生产力价值高达290万美元，中国香港每年由此造成的经济损失高达3亿多美元；当堵车成为常态，人们的身心健康必然受到汽车尾气的伤害，《报告》发现，从忍无可忍的群体看，乘车族居多，且程度比开车族严重得多，其中，女性所能容忍的上班出行时间为35.97分钟，而男性仅为31.63分钟，在“交通拥堵带来的影响”一项中，51.06%的受访者选择了“情绪受影响”，仅次于迟到：在遭遇交通拥堵可能产生的情绪中，选择“焦灼感”的最多，其他依次为恼怒感、对城市的厌恶感、紧张感，而且82.69%的人遇上堵车都会感到烦躁；除了影响情绪，堵车更危害着人们的身体健康，著名健康教育专家洪昭光指出，堵车时，情绪上的变化也会影响心血管、内分泌装置，导致疲劳无力、腰酸背疼、虚火、血压升高、心率加快等。此外，久坐还会导致周身血液循环变差，引起肌肉酸痛、僵硬等，对司机来说，还容易诱发静脉曲张；堵车时，更严重的要算汽车尾气排放污染，中国科学院院士、中国环境监测总站研究员魏复盛对此表示，车辆停停开开时，发动机燃烧不完全，会产生很多污染物，其中包含大量直径≤2.5微米的细微颗粒物，容易随呼吸进入肺部，尾气污染物不仅刺激眼睛和肺部，还会导致咳嗽、哮喘、支气管炎等，此外，汽车尾气中还含有苯、甲苯等有害物质，不但刺激呼吸道，更是一种致癌物，意大利那不勒斯大学还研究发现，汽车尾气严重影响男性生育能力。改变交通现状的有效解决办法就是在城市交通管理部门建立完善的交通监控装置，交通监控装置的主要目标是适应动态交通状况的变化，通过采集交通数据并将其传输到交通管理中心，在中心进行分析，根据分析结果，中心通过控制车辆出入和信号灯，从而更好地管制交通；中心还可以利用这些数据在发生交通事故时迅速采取措施，同时管理中心可把采集的交通数据传给司机，这有助于减缓交通拥挤，优化行车路线，运用交通监控装置提高现有道路的通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而改善交通状况。因此，研发设计一种车道占用率警示装置，能够在道路发生拥堵时提前做出警示，以使驾驶人员做出路线调整，节约出行时间，具有良好的经济和社会效益，很有应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种车道占用率警示装置，能够在道路发生拥堵时提前做出警示，以使驾驶人员做出路线调整，节约出行时间，节能环保。

为了实现上述目的，本发明涉及的车道占用率警示装置的主体结构包括地磁传感器、速度传感器、中继站、显示器和处理中心；进行警示的每段道路的分割线上分别设置有地磁传感器和速度传感器，地磁传感器和速度传感器间隔式设置，地磁传感器与速度传感器之间的距离为2-4m，每个路口交通灯杆内设置有1台中继站，每个道路指示牌的下方设置有显示器，交通管理部门内设置有处理中心；中继站分别与每段道路上的地磁传感器、速度传感器、显示器和处理中心电连接；显示器由显示屏、吸光板、风轮、能量转换模块和蓄电池构成；显示器的正面设置有显示屏，显示器的背面设置有吸光板，显示器的顶部设置有风轮，显示器的内部设置有能量转换模块和蓄电池；显示屏与蓄电池电连接，吸光板、风轮和蓄电池分别与能量转换模块电连接；显示屏用于显示前方道路段的占用情形和交通指示，吸光板用于吸收太阳能，风轮利用风能发电，能量转换模块能够将太阳能和机械能转化为电能，蓄电池收集能量转换模块转换的电能并为显示屏以及地磁传感器、速度传感器、中继站和处理中心提供电量。

本发明涉及的每段道路为两个红绿灯之间的道路段，每段道路为一个警示模块，所有警示模块均与处理中心电连接。

本发明涉及的地磁传感器用于检测车辆的存在和车型识别；速度传感器用于检测车辆运行速度；中继站用于接收并转发无线电信号，中继站接收地磁传感器上传的车辆存在和车型信号以及速度传感器上传的车辆运行速度信号并转发至处理中心；显示器上的显示屏用于显示前方道路段的占用情形和交通指示，显示屏采用胆固醇液晶显示技术加工构成，具有双稳态显示特征，在强烈日光照射下不受影响，实现精细的高对比度无视角显示，显示屏只在刷新屏幕显示温度时耗电，其他时间不耗电，具有省电功能；显示器上的吸光板用于吸收太阳能；显示器上的风轮利用风能发电；显示器上的能量转换模块能够将吸光板吸收的太阳能转化成电能，能量转换模块将风轮转动的机械能转化为电能；显示器上的蓄电池收集能量转换模块转换的电能并为显示屏以及地磁传感器、速度传感器、中继站和处理中心提供电量；处理中心为微电脑处理器，具有可编程控制功能，处理中心接收中继站上传的信息并经过分析和处理将道路占用情形和交通指令发送至显示器予以显示。

本发明涉及的车道占用率警示装置实现车道占用状态警示的工艺过程包括安装、设置、监测和处理四个步骤：

（1）、安装：将地磁传感器和速度传感器按照设定的间距埋设在道路分割线上，将中继站装设在路口交通灯杆内，将显示器悬挂在道路指示牌的下方，将处理中心装设在交通管理部门的控制室的微机系统中，完成车道占用率警示装置的安装；

（2）、设置：在处理中心上设定地磁传感器检测行驶速度为0-5㎞/h的车辆的持续时间、车型和数量以及静止时间大于3min的车辆的静止持续时间和车型，设定处理中心根据每段道路的限行速度将车辆行驶速度划分快速、低速和拥堵三挡，并以绿色线段表示快速，以黄色线段表示低速，以红色线段表示拥堵；以限行速度为60㎞/h为例，将行驶速度40-60㎞/h定义为快速，将行驶速度15-40㎞/h定义为低速，将行驶速度0-15㎞/h定义为拥堵，在处理中心上根据每段道路的长度和车型核定每段道路上行驶车辆总数；

（3）、监测：当车辆在道路上行驶时，速度传感器监测车辆的行驶速度并通过中继站上传至处理中心，拥堵时，处理中心控制地磁传感器监测行驶速度为0-5㎞/h的车辆的车型、数量和持续时间并通过中继站上传至处理中心；当速度传感器的监测到道路上的车辆均处于行驶状态时，地磁传感器监测到某一车辆的静止时间大于3min时将静止车辆的静止持续时间和车型通过中继站上传至处理中心；

（4）、处理：处理中心根据速度传感器上传的车辆行驶速度与设定值进行比对将车辆行驶速度划分快速、低速和拥堵并指令显示器予以显示，每个道路段的显示器显示下一个和下两个道路段的交通状况；拥堵时，处理中心根据地磁传感器上传的行驶速度为0-5㎞/h的车辆的车型、数量和持续时间与该段道路行驶车辆总数进行运算得出该段道路的占用率，显示器显示该段道路的占用率，供后续车辆的驾乘人员进行行驶路线调整或继续等待通行的选择，减轻拥堵路段的交通压力，保证道路的畅通性，缓解驾驶员的焦虑心情；当处理中心接收到地磁传感器监测的静止时间大于3min的车辆的静止持续时间和车型时，处理中心联络就近地勤巡逻人员前往静止车辆处进行检查，排除车辆故障，保证驾驶人员没有处于睡眠或疾病状态；当出现重大交通事故、道路突发坍塌、道路修整限行或道路禁行时，处理中心指令显示器显示“前方道路封闭，禁止通行”的字样，以便驾驶员提前绕行。

本发明与现有技术相比，采用地磁传感器检测车辆的存在和车型识别，速度传感器检测车辆运行速度，中继站接收并转发无线电信号，显示器上的显示屏显示前方道路段的占用情形和交通指示，显示器上的吸光板吸收太阳能，显示器上的风轮利用风能发电，显示器上的能量转换模块能够将太阳能和风能转化成电能，显示器上的蓄电池收集电能并为显示屏以及地磁传感器、速度传感器、中继站和处理中心提供电量，微电脑处理器式结构的处理中心具有可编程控制功能；其结构简单，原理科学可靠，易于实现，操作简便，环保节能，智能化程度高，使用环境友好。

附图说明

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的显示器的结构原理示意图。

图3为本发明车道占用率警示工艺流程框图。

图4为本发明的实施例涉及的具体道路示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的车道占用率警示装置的主体结构如附图1所示，包括地磁传感器1、速度传感器2、中继站3、显示器4和处理中心5；进行警示的每段道路的分割线上分别设置有地磁传感器1和速度传感器2，地磁传感器1和速度传感器2间隔式设置，地磁传感器1与速度传感器2之间的距离为2-4m，每个路口交通灯杆内设置有1台中继站3，每个道路指示牌的下方设置有显示器4，交通管理部门内设置有处理中心5；中继站3分别与每段道路上的地磁传感器1、速度传感器2、显示器4和处理中心5电连接；如附图2所示，显示器4由显示屏6、吸光板7、风轮8、能量转换模块9和蓄电池10构成；显示器4的正面设置有显示屏6，显示器4的背面设置有吸光板7，显示器4的顶部设置有风轮8，显示器4的内部设置有能量转换模块9和蓄电池10；显示屏6与蓄电池10电连接，吸光板7、风轮8和蓄电池10分别与能量转换模块9电连接；显示屏6用于显示前方道路段的占用情形和交通指示，吸光板7用于吸收太阳能，风轮8利用风能发电，能量转换模块9能够将太阳能和机械能转化为电能，蓄电池10收集能量转换模块9转换的电能并为显示屏6以及地磁传感器1、速度传感器2、中继站3和处理中心5提供电量。

本实施例涉及的每段道路为两个红绿灯之间的道路段，每段道路为一个警示模块，所有警示模块均与处理中心5电连接。

本实施例涉及的地磁传感器1用于检测车辆的存在和车型识别；速度传感器2用于检测车辆运行速度；中继站3用于接收并转发无线电信号，中继站3接收地磁传感器1上传的车辆存在和车型信号以及速度传感器2上传的车辆运行速度信号并转发至处理中心5；显示器4上的显示屏6用于显示前方道路段的占用情形和交通指示，显示屏6采用胆固醇液晶显示技术加工构成，具有双稳态显示特征，在强烈日光照射下不受影响，实现精细的高对比度无视角显示，显示屏6只在刷新屏幕显示温度时耗电，其他时间不耗电，具有省电功能；显示器4上的吸光板7用于吸收太阳能；显示器4上的风轮8利用风能发电；显示器4上的能量转换模块9能够将吸光板7吸收的太阳能转化成电能，能量转换模块9将风轮8转动的机械能转化为电能；显示器4上的蓄电池10收集能量转换模块9转换的电能并为显示屏6以及地磁传感器1、速度传感器2、中继站3和处理中心5提供电量；处理中心5为微电脑处理器，具有可编程控制功能，处理中心5接收中继站3上传的信息并经过分析和处理将道路占用情形和交通指令发送至显示器4予以显示。

本实施例涉及的车道占用率警示装置实现车道占用状态警示的工艺过程如附图3所示，包括安装、设置、监测和处理四个步骤：

（1）、安装：将地磁传感器1和速度传感器2按照设定的间距埋设在道路分割线上，将中继站3装设在路口交通灯杆内，将显示器4悬挂在道路指示牌的下方，将处理中心5装设在交通管理部门的控制室的微机系统中，完成车道占用率警示装置的安装；

（2）、设置：在处理中心5上设定地磁传感器1检测行驶速度为0-5㎞/h的车辆的持续时间、车型和数量以及静止时间大于3min的车辆的静止持续时间和车型，设定处理中心5根据每段道路的限行速度将车辆行驶速度划分快速、低速和拥堵三挡，并以绿色线段表示快速，以黄色线段表示低速，以红色线段表示拥堵；以限行速度为60㎞/h为例，将行驶速度40-60㎞/h定义为快速，将行驶速度15-40㎞/h定义为低速，将行驶速度0-15㎞/h定义为拥堵，在处理中心5上根据每段道路的长度和车型核定每段道路上行驶车辆总数；

（3）、监测：当车辆在道路上行驶时，速度传感器2监测车辆的行驶速度并通过中继站3上传至处理中心5，拥堵时，处理中心5控制地磁传感器1监测行驶速度为0-5㎞/h的车辆的车型、数量和持续时间并通过中继站3上传至处理中心5；当速度传感器2的监测到道路上的车辆均处于行驶状态时，地磁传感器1监测到某一车辆的静止时间大于3min时将静止车辆的静止持续时间和车型通过中继站3上传至处理中心5；

（4）、处理：处理中心5根据速度传感器2上传的车辆行驶速度与设定值进行比对将车辆行驶速度划分快速、低速和拥堵并指令显示器4予以显示，每个道路段的显示器4显示下一个和下两个道路段的交通状况；拥堵时，处理中心5根据地磁传感器1上传的行驶速度为0-5㎞/h的车辆的车型、数量和持续时间与该段道路行驶车辆总数进行运算得出该段道路的占用率，显示器4显示该段道路的占用率，供后续车辆的驾乘人员进行行驶路线调整或继续等待通行的选择，减轻拥堵路段的交通压力，保证道路的畅通性，缓解驾驶员的焦虑心情；当处理中心5接收到地磁传感器1监测的静止时间大于3min的车辆的静止持续时间和车型时，处理中心5联络就近地勤巡逻人员前往静止车辆处进行检查，排除车辆故障，保证驾驶人员没有处于睡眠或疾病状态；当出现重大交通事故、道路突发坍塌、道路修整限行或道路禁行时，处理中心5指令显示器4显示“前方道路封闭，禁止通行”的字样，以便驾驶员提前绕行。

实施例2：

本实施例涉及的车道占用率警示装置进行道路实测时，如附图4所示，选取青岛市的重庆路段按照设备安装、参数设置、实施监测和显示处理的步骤进行重复试验：

（1）、设备安装：将地磁传感器1和速度传感器2按照设定的间距埋设在重庆路沿线的道路分割线上，将中继站3装设在重庆路沿线的路口交通灯杆内，将显示器4悬挂在重庆路沿线的道路指示牌的下方，将处理中心5装设在青岛市交通管理部门的控制室的微机系统中，完成车道占用率警示装置的安装；

（2）、参数设置：在处理中心5上设定地磁传感器1检测行驶速度为0-5㎞/h的车辆的持续时间、车型和数量以及静止时间大于3min的车辆的静止持续时间和车型，重庆路的限行速度为70㎞/h，通过设定处理中心5将车辆行驶速度划分快速、低速和拥堵三挡，将行驶速度40-70㎞/h定义为快速，将行驶速度15-40㎞/h定义为低速，将行驶速度0-15㎞/h定义为拥堵，并以绿色线段表示快速，以黄色线段表示低速，以红色线段表示拥堵，在处理中心5上根据重庆路上每两个路口之间的一段道路的长度和车型核定每段道路上行驶车辆总数，金水路与文安路之间的重庆路路段行驶小型轿车的车辆总数为500，文安路与邢台路之间的重庆路路段行驶小型轿车的车辆总数为400，邢台路与兴国路之间的重庆路路段行驶小型轿车的车辆总数为100；

（3）、实施监测：上午十点，当车辆在兴国路以北的重庆路上行驶时，兴国路与金水路之间重庆路上的速度传感器2监测车辆的行驶速度均在40-50㎞/h并通过中继站3上传至处理中心5，下午五点发生拥堵时，兴国路与金水路之间重庆路上的速度传感器2监测车辆的行驶速度均在0-5㎞/h并通过中继站3上传至处理中心5，处理中心5控制地磁传感器1监测行驶速度为0-5㎞/h的车辆的车型、数量和持续时间并通过中继站3上传至处理中心5，金水路与文安路之间的重庆路路段行驶小型轿车的车辆总数为520，文安路与邢台路之间的重庆路路段行驶小型轿车的车辆总数为410，邢台路与兴国路之间的重庆路路段行驶小型轿车的车辆总数为90；晚上八点，当速度传感器2的监测到重庆路上的车辆均处于行驶状态时，地磁传感器1监测到金水路与重庆路交叉口有一辆宝马车静止时间为5min时将宝马车的静止持续时间5min和车型X3通过中继站3上传至处理中心5；

（4）、显示处理：上午十点，处理中心5根据速度传感器2上传的车辆行驶速度划分快速并指令兴国路路口的显示器4以绿色显示兴国路与金水路之间重庆路的快速行驶状况；下午五点发生拥堵时，处理中心5根据速度传感器2上传的车辆行驶速度划分拥堵并指令兴国路路口的显示器4以红色显示兴国路与金水路之间重庆路的拥堵状况，处理中心5计算出金水路与文安路之间的重庆路路段的占用率为104%，文安路与邢台路之间的重庆路路段的占用率为103%，邢台路与兴国路之间的重庆路路段的占用率为90%，兴国路路口的显示器4显示邢台路与兴国路之间的重庆路路段的占用率90%，文安路与邢台路之间的重庆路路段的占用率103%，金水路与文安路之间的重庆路路段的占用率104%，兴国路以北行驶而来的车辆的驾乘人员根据显示器4的显示内容进行行驶路线调整或继续等待通行的选择；晚上八点五分，处理中心5接收到地磁传感器1监测的静止持续时间为5min的宝马X3，处理中心5联络金水路上的地勤巡逻人员前往宝马车处进行检查，巡逻人员发现驾驶人员醉酒后驾驶，在等待红绿灯时睡着了，巡逻人员进行了后续的处罚和善后工作；当金水路与文安路之间的重庆路路段发生重大交通事故时，处理中心5指令兴国路和邢台路路口的显示器4显示“前方道路封闭，禁止通行”的字样，以便驾驶员提前绕行。