一种城市道路路侧停车管控装置的制作方法

本实用新型涉及城市停车管理与交通安全技术领域，具体涉及一种城市道路路侧停车管控装置。

背景技术：

随着城市汽车保有量的快速增长以及社会经济活动的日益频繁，停车难已成为我国各大中城市普遍存在的城市交通问题。为了缓解城市停车难的问题，城市交通管理部门在城市道路交通网络的支路、次路等道路的一侧或两侧渠化出不同规模的城市道路路侧停车位，以缓解城市停车难的问题。

然而，在我国各大中城市的道路交通系统中，地面道路空间本已极其有限，在城市道路交通网络的道路两侧或一侧渠化道路路侧停车位，使得原本就有限的地面道路交通通行空间更加狭窄，严重影响车辆的通行速度，增加了车辆行车的不安全因素，降低了道路的通行效率；特别是车辆进行道路路侧停车过程中，由于道路路侧停车需要进行前进、打舵、倒车等繁琐、缓慢的道路路侧停车操作，严重阻碍了后侧车辆的通行速度，极易在路侧停车路段造成交通拥堵；同时，在路侧停车过程中，由于路侧停车需要在路上越过路侧停车位进行停车、打舵、倒车等系列操作才能进入路侧停车位，在路侧停车的过程中，如果后方车辆反应不及时，极易产生追尾、侧碰等交通事故。

另一方面，在路侧停车车辆准备驶离路侧停车位的过程中，路侧停车车辆在进入行驶车道的过程中，由于路侧停车位空间的限制，需要打舵、转弯等一系列复杂、缓慢的操作过程；在进入行驶车道的过程中，如果后方车辆反应不及时，极易产生追尾、侧碰等交通事故；同时，由于路侧停车车辆驶离路侧停车位的过程是一个相对缓慢的驶离过程，严重阻碍了后方车辆的通行速度，降低了道路的通行效率。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种城市道路路侧停车管控装置，该装置主要由中心管控单元、停车信息单元、传输管道单元、车辆定位单元、安全警示单元组成，如图1所示。该装置通过让路侧停车车辆与道路平行的方式驶入停车位，以及通过侧向快速推出停车车辆，使路侧停车车辆与道路平行的方式驶离路侧停车位，从而缩短了路侧停车车辆驶入、驶离路侧停车位的时间，减少路侧停车车辆驶入、驶离路侧停车位的车辆操纵步骤，提高路侧停车车辆驶入、驶离路侧停车位的交通安全性，进而提高道路交通的通行效率。

本实用新型的技术解决方案是在城市道路交通网络中渠化出的路侧停车位区域安装本实用新型提出的一种城市道路路侧停车管控装置，如图2所示；该装置中的中心管控单元用于对该装置内的停车信息单元、传输管道单元、车辆定位单元、车辆驶离单元、安全警示单元之间的信息交互和传输进行协调管理和控制，同时与远程交通信息中心进行远程通信和信息交互；停车信息单元用于告知驾驶人该路侧停车管控装置中剩余的路侧停车位数；传输管道单元用于对路侧停车管控装置的停车车辆进行无停车位空余间隔的队列排队，以保证路侧停车车辆可以从传输管道的末端采用与道路平行的方式快速驶入路侧停车位，不必进行繁琐的路侧停车操作，同时能够侧向快速推出准备驶离的路侧停车车辆，保证准备驶离的路侧停车车辆可以以道路平行的方式快速驶离路侧停车位，不必进行繁琐的路侧停车操作；车辆定位单元用于告知路侧停车的驾驶人所停驶的车辆当前时刻所在的位置和停车位编号，以便驾驶人能够快速找到所停驶的车辆；安全警示单元用于在路侧停车驶离过程中，对车辆安全驶离时机的判断以及对周围车辆、行人的安全警示和碰撞预防，以防止交通事故的发生。

本实用新型提出的一种城市道路路侧停车管控装置，其特征主要包括：

1)中心管控单元

中心管控单元由微型控制器模块、移动通信模块、母板总线、pcb背板、电源模块组成；微型控制器模块、移动通信模块、母板总线、电源模块嵌入在pcb背板中；微型控制器模块、移动通信模块通过母板总线进行通信连接和信息交互；

微型控制器模块用于对路侧停车管控装置中的各功能单元进行信息采集、分析、处理、协调和控制；移动通信模块用于将路侧停车管控装置的停车状态信息、运行状态信息、运行日志信息传送给远程交通信息中心；母板总线用于与路侧停车管控装置中的各功能单元进行通信连接和信息交互；pcb背板用于固定路侧停车管控装置中各电子元器件以及提供电源连接电路；电源模块用于为路侧停车管控装置中的各功能单元和元器件提供稳压电源。

2)停车信息单元

停车信息单元主要由lcd显示模块、压力传感器模块、plc控制器模块组成；lcd显示模块通过母板总线与plc控制器进行通信连接和信息交互；压力传感器模块通过无线短程通信的方式与plc控制器进行通信连接和信息交互；

lcd显示模块用于显示当前路侧停车管控装置中剩余的空闲路侧停车位数；压力传感器模块由压力传感器组件和无线短程通信组件组成，压力传感器组件用于感知路侧停车位的压力值，以检测停车位中是否有车辆停车，并将路侧停车位中的停车状态信息通过无线短程通信组件发送给plc控制器模块；plc控制器模块统计路侧停车管控装置中空闲的停车位数，并将空闲停车位数信息发送给lcd显示模块进行显示。

3)传送管道单元

传输管道单元主要由横向传动模组、纵向传动模组、横向传动电机、纵向可伸缩式推力器、plc控制器模块组成；横向传动模组通过传动履带与横向传动电机连接；纵向传动模组通过液压连动管与纵向可伸缩式推力器连接；横向传动电机、纵向可伸缩式推力器通过rs232串口与plc控制器进行通信连接和信息交互；

横向传动模组用于对路侧停车位上的停车车辆进行无停车位间隔队列排队；纵向传动模组用于将路侧停车位上的停车车辆侧向快速推出，以使停车车辆能够以道路平行的方式快速驶离路侧停车位；横向传动电机、纵向可伸缩式推力器分别用于为横向传动模组、纵向传动模组提供传动动力；plc控制器模块用于定位和控制横向传动电机、纵向可伸缩式推力器的传动动力输出位置、启动时间、关闭时间。

4)车辆定位单元

车辆定位单元由热敏微型打印机、热敏扫描仪、微型lcd显示模块组成；热敏微型打印机、热敏扫描仪、微型lcd显示模块通过母板总线与中心管控单元进行通信连接和信息交互；

热敏微型打印机用于打印当前停车车辆的停车凭条，停车包含停车位置、停车时间以及包含停车位置、停车时间信息的二维码；热敏扫描仪用于扫描停车凭条上二维码，并将二维码通过母板总线传送给中心管控单元，中心管控单元对二维码进行解析、校验之后，检索二维码对应车辆的当前停车位置，并将检索结果返回给车辆定位单元的微型lcd显示模块；微型lcd显示模块显示停车车辆的当前停车位置信息。

5)安全警示单元

安全警示单元由测距雷达模块、红闪警示模块、语音播报模块、自动防撞栏、plc控制器模块组成；测距雷达模块、红闪警示模块、语音播报模块、plc控制器模块通过母板总线进行通信连接和信息交互；自动防撞栏通过无线短程通信组件与plc控制器进行通信连接和信息交互；

测距雷达模块用于检测准备驶离车辆的周围是否有移动物体，以及移动物体的距离、方向、速度；红闪警示模块用于用红灯闪烁的方式警示路侧停车位有车辆准备驶离，提示周围车辆或行人注意避让，防止交通事故发生；语音播报模块用于用语音播报的方式警示路侧停车位有车辆准备驶离，提示周围车辆或行人注意避让、减速慢行，防止交通事故发生；自动防撞栏用于侧向自动伸出道匝栏杆，防止车辆靠近正准备驶离路侧停车位的车辆，防止与车辆发生追尾、碰撞交通事故；plc控制器模块用于对测距雷达模块、红闪警示模块、语音播报模块的信息进行管理和控制，并通过无线短程通信组件触发自动防撞栏。

附图说明

图1：一种城市道路路侧停车管控装置系统结构图；

图2：一种城市道路路侧停车管控装置安装位置示意图。

具体实施方式

本实用新型所述的一种城市道路路侧停车管控装置，该装置主要由中心管控单元、停车信息单元、传输管道单元、车辆定位单元、安全警示单元组成，如图1、图2所示；该装置通过让路侧停车车辆与道路平行的方式驶入停车位，以及通过侧向快速推出停车车辆，使路侧停车车辆与道路平行的方式驶离路侧停车位，从而缩短了路侧停车车辆驶入、驶离路侧停车位的时间，减少路侧停车车辆驶入、驶离路侧停车位的车辆操纵步骤，提高路侧停车车辆驶入、驶离路侧停车位的交通安全性，进而提高道路交通的通行效率。

本实用新型所述的一种城市道路路侧停车管控装置，其工作的具体流程为：

1)中心管控单元

中心管控单元由微型控制器模块、移动通信模块、母板总线、pcb背板、电源模块组成；微型控制器模块、移动通信模块、母板总线、电源模块嵌入在pcb背板中；微型控制器模块、移动通信模块通过母板总线进行通信连接和信息交互；

微型控制器模块用于对路侧停车管控装置中的各功能单元进行信息采集、分析、处理、协调和控制；移动通信模块用于将路侧停车管控装置的停车状态信息、运行状态信息、运行日志信息传送给远程交通信息中心；母板总线用于与路侧停车管控装置中的各功能单元进行通信连接和信息交互；pcb背板用于固定路侧停车管控装置中各电子元器件以及提供电源连接电路；电源模块用于为路侧停车管控装置中的各功能单元和元器件提供稳压电源；具体工作步骤如下：

step1：中心管控单元实时获取停车信息单元中的停车状态信息park_pk，park_pk包含路侧停车位数、占用停车位编号、空闲停车位编号、停车位总数、空闲停车位总数、当前时间；中心管控单元检查park_pk停车队列中是否有空停车位间隔，如果存在空停车位间隔，则中心管控单元向传输管道单元发送队列重排的指令quen_repk和停车状态信息park_pk；

step2：中心管控单元接收到传输管道单元发送过来的更新的park_pk信息，将停车队列重排信息写入停车事件库park_eventdata中；并以时间间隔t_gap将更新前与更新后的park_pk信息通过移动通信模块传送给远程交通信息中心；

step3：当中心管控单元接收到停车位占用信息id_occ后，中心管控单元根据被停车占用的路侧停车位编号park_pid、停车开始时间信息park_ptime，生成一个二维码park_qrcode，并将被停车占用的路侧停车位编号、停车开始时间、park_qrcode打包成print_request信息，向车辆定位单元的热敏微型打印机发送打印请求；

step4：当中心管控单元接收到车辆定位单元发送过来的二维码scan_qrcode，中心管控单元解析scan_qrcode的信息，并对scan_qrcode的信息安全性、有效性进行校验，校验通过后提取scan_qrcode中的路侧停车位编号park_pid和停车开始时间park_ptime，中心管控单元根据park_pid和park_ptime在中心管控单元中的停车事件库park_eventdata中进行检索，获取在park_ptime停在park_pid的车辆在停车队列的移动情况，提取停车车辆的当前停车位编号park_nid，并将park_nid发送给车辆定位单元的微型lcd显示模块；

step5：中心管控单元将park_nid发送给安全警示单元，并告知安全警示单元park_nid上的车辆准备驶离信息pk_togo；

step6：当中心管控单元接收到安全警示单元发送过来的驶离就绪信号dept_ready，中心管控单元向传输管道单元发送侧向推出停车车辆指令dept_push；

step7：中心管控单元以时间间隔t_gap将路侧停车管控装置的运行状态信息dv_status和运行的事件日志信息dv_log发送给远程交通信息中心。

2)停车信息单元

停车信息单元主要由lcd显示模块、压力传感器模块、plc控制器模块组成；lcd显示模块通过母板总线与plc控制器进行通信连接和信息交互；压力传感器模块通过无线短程通信的方式与plc控制器进行通信连接和信息交互；

lcd显示模块用于显示当前路侧停车管控装置中剩余的空闲路侧停车位数；压力传感器模块由压力传感器组件和无线短程通信组件组成，压力传感器组件用于感知路侧停车位的压力值，以检测停车位中是否有车辆停车，并将路侧停车位中的停车状态信息通过无线短程通信组件发送给plc控制器模块；plc控制器模块统计路侧停车管控装置中空闲的停车位数，并将空闲停车位数信息发送给lcd显示模块进行显示；具体工作步骤如下：

step1：当压力传感器组件检测到的压力值pa(t)≥pa_car，则plc控制器模块启动停车事件park_event，记录从开始停车时刻t0到停车车辆驾乘人员全部离开时刻tstop这一时段的系列压力变化值pa_event＝{pa(t0)，…，pa(tstop)}；

其中：pa(t)为t时刻检测到的压力值；pa_car为车辆停车的临界压力值；

step2：plc控制器模块从pa_event中提取最大压力值maxpa和最小压力值minpa，计算停车车辆压力变化差值δpa；

maxpa＝max{pa(t0)，…，pa(tstop)}

minpa＝min{pa(t0)，…，pa(tstop)}

δpa＝maxpa-minpa

step3：plc控制器模块将maxpa、minpa、δpa以及pa_event传送给中心管控单元，中心管控单元将maxpa、minpa、δpa、pa_event以及pa_event中的压力变化值个数n_pa作为输入，输入到训练完的多层感知器人工神经网络mp_ann中，训练学习输出停车车辆驾驶人的压力值driver_pa，并将停车车辆驾乘人员全部离开时刻tstop作为车辆停车开始时间park_ptime，以及车辆停车的停车位编号park_pid记录进停车事件库park_eventdata中；

step4：plc控制器模块确认park_pid已被停车占用，并将park_pid和park_ptime打包成停车位占用信息id_occ发送给中心管控单元；同时，更改剩余空闲停车位总数信息park_num，并将park_num发送给lcd显示模块；

step5：plc控制器模块将路侧停车管控装置中的路侧停车位数、占用停车位编号、空闲停车位编号、停车位总数、空闲停车位总数、当前时间打包成停车状态信息park_pk，并将park_pk发送给中心管控单元；

step6：lcd显示模块接收到plc控制器模块发送过来的park_num信息，将数字信号转化成模拟信号，在lcd显示模块用文字显示剩余的停车位数。

3)传输管道单元

传输管道单元主要由横向传动模组、纵向传动模组、横向传动电机、纵向可伸缩式推力器、plc控制器模块组成；横向传动模组通过传动履带与横向传动电机连接；纵向传动模组通过液压连动管与纵向可伸缩式推力器连接；横向传动电机、纵向可伸缩式推力器通过rs232串口与plc控制器进行通信连接和信息交互；

横向传动模组用于对路侧停车位上的停车车辆进行无停车位间隔队列排队；纵向传动模组用于将路侧停车位上的停车车辆侧向快速推出，以使停车车辆能够以道路平行的方式快速驶离路侧停车位；横向传动电机、纵向可伸缩式推力器分别用于为横向传动模组、纵向传动模组提供传动动力；plc控制器模块用于定位和控制横向传动电机、纵向可伸缩式推力器的传动动力输出位置、启动时间、关闭时间；具体工作步骤如下：

step1：当传输管道单元中的plc控制器模块接收到来自中心管控单元发送过来的队列重排的指令quen_repk和停车状态信息park_pk；plc控制器根据停车状态信息park_pk信息，定位排队队列中空停车位间隔的停车位编号ept_pid，依次启动ept_pid及ept_pid之后的横向传动模组和传动电机，使ept_pid之后的停车车辆均向前移动一个停车位，直至保持空闲停车位位于传输管道末端；

step2：传输管道单元中的plc控制器更新停车状态信息park_pk，并将更新后的park_pk发送给中心管控单元；

step3：当传输管道单元中的plc控制器接收到中心管控单元发送过来的侧向推出停车车辆指令dept_push和推出停车位编号push_pid时，plc控制器定位推出车辆所在的纵向传动模组，并启动可伸缩式推力器，推出路侧停车车辆；同时向安全警示单元发送push_go信息，通知安全警示单元语音告诉驶离车辆驾驶人可以以道路平行的方式驶离，并快速驶离；

step4：当检测到停车位编号push_pid上的压力解除后，传输管道单元中的plc控制器快速复位可伸缩式推力器，并将push_pid处于空闲状态告知停车信息单元，由停车信息单元更新park_pk信息。

4)车辆定位单位

车辆定位单元由热敏微型打印机、热敏扫描仪、微型lcd显示模块组成；热敏微型打印机、热敏扫描仪、微型lcd显示模块通过母板总线与中心管控单元进行通信连接和信息交互；

热敏微型打印机用于打印当前停车车辆的停车凭条，停车包含停车位置、停车时间以及包含停车位置、停车时间信息的二维码；热敏扫描仪用于扫描停车凭条上二维码，并将二维码通过母板总线传送给中心管控单元，中心管控单元对二维码进行解析、校验之后，检索二维码对应车辆的当前停车位置，并将检索结果返回给车辆定位单元的微型lcd显示模块；微型lcd显示模块显示停车车辆的当前停车位置信息；具体工作步骤如下：

step1：当热敏微型打印机接收到中心管控单元发送过来的print_request打印请求信息后，热敏微型打印机将print_request中的park_pid、park_ptime，park_qrcode信息打印在一个纸片上，形成停车凭条；

step2：当有停车凭条出现在热敏扫描仪前方时，热敏扫描仪扫描凭条中的二维码，形成scan_qrcode信息并发送给中心管控单元；

step3：当微型lcd显示模块接收到中心管控单元解析、检索scan_qrcode中停车车辆的当前停车位编号park_nid后，微型lcd显示模块将park_nid信息转化成模拟信号信息，在微型lcd面板上显示停车位编号信息，以告知驶离车辆驾驶人所停车辆的当前位置。

5)安全警示单元

安全警示单元由测距雷达模块、红闪警示模块、语音播报模块、自动防撞栏、plc控制器模块组成；测距雷达模块、红闪警示模块、语音播报模块、plc控制器模块通过母板总线进行通信连接和信息交互；自动防撞栏通过无线短程通信组件与plc控制器进行通信连接和信息交互；

测距雷达模块用于检测准备驶离车辆的周围是否有移动物体，以及移动物体的距离、方向、速度；红闪警示模块用于用红灯闪烁的方式警示路侧停车位有车辆准备驶离，提示周围车辆或行人注意避让，防止交通事故发生；语音播报模块用于用语音播报的方式警示路侧停车位有车辆准备驶离，提示周围车辆或行人注意避让、减速慢行，防止交通事故发生；自动防撞栏用于侧向自动伸出道匝栏杆，防止车辆靠近正准备驶离路侧停车位的车辆，防止与车辆发生追尾、碰撞交通事故；plc控制器模块用于对测距雷达模块、红闪警示模块、语音播报模块的信息进行管理和控制，并通过无线短程通信组件触发自动防撞栏；具体工作步骤如下：

step1：当安全警示单元中的plc控制器模块收到中心管控单元发送的park_nid上有车辆准备驶离pk_togo信息后，安全警示单元中的plc控制器模块从停车信息单元的压力传感器模块中实时获取park_nid上的压力值，当park_nid上的压力值发生第一次跳跃突变时，启动驶离事件dept_event，记录从第一次跳跃突变tb时刻到驶离车辆驾乘人员全部进入驶离车辆形成低波动相对稳定压力值stpa时刻tst，这一时段的系列压力变化值go_event＝{pa(tb)，…，pa(tst)}；

其中：pa(tb)为tb时刻检测到的压力值；pa(tst)为tst时刻检测到的压力值；

step2：安全警示单元中的plc控制器模块从go_event中提取最大压力值maxgopa和最小压力值mingopa，计算驶离车辆压力变化差值δgopa；

maxgopa＝max{pa(tb)，…，pa(tst)}

mingopa＝min{pa(tb)，…，pa(tst)}

δgopa＝maxgopa-mingopa

其中，m_gopa为go_event中的压力变化值个数；是关于压力变化值个数m_gopa和驶离车辆压力变化差值δgopa的函数；

step3：安全警示单元中的plc控制器模块将maxgopa、mingopa、δgopa、stpa以及go_event传送给中心管控单元，中心管控单元将maxgopa、mingopa、δgopa、stpa、go_event以及在停车阶段所获得的该车辆驾驶人的压力值driver_pa作为输入，输入到训练完的贝叶斯学习网络bn_dl中，训练学习输出驶离车辆驾驶人在驾驶座已经准备就绪driver_ready；

step4：当安全警示单元中的plc控制器模块收到中心管控单元发送过来的driver_ready信息后，plc控制器模块启动测距雷达模块，测距雷达模块开始对park_nid停车位的周围进行扫描，并启动红闪警示模块用红灯闪烁的方式提示park_nid上有车辆准备驶离，提醒车辆、行人进行避让；

step5：测距雷达模块获取周围移动物体的运动速度vel_move、距离dis_move、覆盖面积sid_move以及移动物体的方位lbs_move；

step5.1：若sid_move≤person_sid且vel_move≤person_vel，则判定移动物体为行人；如果lbs_move位于park_nid前方道路上，则安全警示单元中的plc控制器模块启动语音播报模块，语音播报“注意安全、请走人行道”；如果lbs_move位于park_nid后方道路上，则安全警示单元中的plc控制器模块启动语音播报模块，语音播报“有车辆驶出，请注意安全、走人行道”；

其中：person_sid为行人的最大侧向面积，person_vel为行人的最大步行速度；

step5.2：若sid_move≥car_sid且vel_move≥car_vel，则判定移动物体为车辆；如果lbs_move位于park_nid后方道路上且dis_move≤safe_dis，则安全警示单元中的plc控制器模块启动语音播报模块，语音播报“有车辆驶出，请快速驶离！”；如果lbs_move位于park_nid后方道路上且dis_move＞safe_dis，则安全警示单元中的plc控制器模块启动自动防护栏，让自动防护栏自动弹出道匝栏杆；同时启动语音播报模块，语音播报“请减速，前方有车辆驶出！”；

其中：car_sid为车辆的最小侧向面积，car_vel为车辆的最小行驶速度，safe_dis为车辆能够安全停车的临界距离；

step6：当plc控制器模块启动自动防护栏时，plc控制器向中心管控单元发送驶离就绪信号dept_ready，以让中心管控单元告知传输管道快速推出停车车辆。