专利名称：全自动公路交通管理的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全自动公路交通管理系统，适用于对公路机动车辆的交通管理。
现有公路交通管理系统是以手动或分时控制器控制红、绿、黄指示灯的方式对机动车辆交通实施管理，因此不合理的增加停车次数和停车时间，直行车与转向车因抢道造成交通堵塞，对特种车辆(如消防、公安、救护车，下同)在紧急状况下行驶的特殊需要无法满足等现象经常发生。
本发明的目地是提供使用方便，屏幕显示、声、字符码指示多功能全自动控制的公路交通管理系统。
本方案的交通管理系统兼容了目前红绿黄指示灯控制器的手动功能，通过系统总机与车载分机、车载分机与车载分机的通讯实现全自动系统控制，对交通岗各路口机动车辆实施综合指挥，解决直行车与转向车、机动车、非机动车抢道等问题，减少车辆等待时间，从而提高车辆通行速度;通过车载分机与车载分机的通讯及报警系统，排除了在超车及其它情况下撞车事故的隐患。
本发明的方案是由控制系统和车载分机构成公路全自动机动车辆管理系统。控制系统中的主处理机以半双I多点结构联结三个或三个以上从处理机。主处理机通过兰双I多点结构与三个或三个以上从处理通讯，并控制各从处理机。从处理机中的计算机以特定的数字编码-指令同车载分机的计算机通讯，在控制系统与车载分机中的计算机指令中包含设备码，设备码可以是一种或以上的码。在控制系统的计算机或车载分机的计算机输出特定的编码数字脉冲串，调制后经接收发射器中的发射装置转为调制波发射给其它车载分机或控制系统，其它车载分机或控制系统的接收发射器中的接收装置将接收到的特定调制波转换为电信号，解调后送入计算机处理。接收发射器中的接收装置和发射装置可以是红外线接收装置、红外线发射装置。控制系统的控制主机设施设在公路交通指挥岗，接收发射器设置在被监控路线上，车载分机安装在机动车辆上。
以下结合附图，对本发明方法和实施例作详细说明
图1是控制系统电路框2是控制系统中的主处理机电路框3是控制系统中的接口电路连接从处理机及接收发射器电路框4是车载分机电路框图参见图1，控制系统由主处理机(3)、与主处理机(3)连接的四个从处理机(即从处理机(1)、从处理机(2)、从处理机(4)、从处理机(5))、编码器(6)、门电路(7)、门电路(8)及与各从处理机连接的接口电路(11)、红绿黄灯控制器(12)、前接收发射器(10)和后接收发射器(9)组成。四个从处理机以半双I多点结构与主处理机(3)连接，主处理机(3)向各从处理机提供两个外部中断请求源，各从处理机中断请求线E和F分别通过门电路(7)、门电路(8)向主处理机(3)申请中断，同时各中断请求线E和请求线F接编码器(6)，编码器(6)输出线接主处理机(3)，中断源识别由程序查询处理，查询次序由中断源级别决定。主处理机(3)的控制线B、控制线C分别连接各从处理机的控制线B、控制线C。主处理机(3)的四条输出线分别接各从处理机的D1、D2、D3、D4引线端。
参见图2，主处理机(3)由计算机(15)屏幕监视器(17)，打印机(18)键盘控制器(19)，键盘(20)，译码器(21)，译码器(13)，译码器(16)，风呜器(14)组成。计算机(15)通过控制总线，地址总线，数据总线连接屏幕监视器(17)，通过控制总线，数据总线连接打印机(18)、键盘控制器(19)，译码器(21)分别连接键盘控制器(19)和键盘(20)，键盘(20)连接键盘控制器(19)，计算机(15)两条控制线接译码器(13)，译码器(13)有四条输出线，输出线D1、D2、D3、D4分别接各从处理机(1)、(2)、(4)、(5)中的计算机的外部中断及三态门控制端。计算机(15)的两条控制线接译码器(16)，译码器(16)输出线分别接屏幕监视器(17)、打印机(18)、键盘控制器(19)设备选择线CS，风呜器(14)连接计算机(15)。
参见图3，从处理机(1)(以从处理机(1)为例说明)由计算机(37)、串行通信接口(32)、双向缓冲器(33)、三态门(38)、译码器(36)组成。接口电路(11)由解调器(34)、调制器(35)、三态门(27)、(28)、(29)、(30)、(31)和光耦器(22)、(23)、(24)、驱动器(25)、(26)组成。计算机(37)通过数据总线、控制总线连接串行通信接口(32)，串行通信接口(32)串行数据输出输入线接双向缓冲器(33)、双向缓冲器(33)控制线接计算机(37)，调制器(35)输入线、解调器(34)输出线连接并接计算机(37)串行数据输出输入线上。三态门(27)、(28)、(29)的三条输出线连接并接解调器(34)、三条输入线分别连接光耦合器(22)、光耦合器(23)，光耦合器(24)的三个输出端，三态门(30)、三态门(31)的两条输入线连接并接调制器(35)、两条输出线分别连接驱动器(25)和(26)的两个输入端，计算机(37)三条控制线接译码器(36)，译码器(36)的五条输出线分别连接接口电路(11)内的五个三态门(27)、(28)、(29)、(30)、(31)的控制端。前接收发射器(10)内的一个红外线接收装置和后接收发射器(9)内的两个红外线接收装置分别通过电缆连接接口电路(11)内的光耦器(24)、光耦器(23)、光耦器(22)的三个输入端。前接收发射器(10)和后接收发射器(9)内的红外线发射装置分别通过电缆连接接口电路(11)内的驱动器(26)、驱动器(25)的两个输出端，主处理机(3)的控制线D1与控制线B、控制线C分别接计算机(37)的外部中断和三态门(38)，计算机(37)两条控制线连接三态门(38)，控制线D1同时接三态门(38)的控制端。计算机(37)有两条中断请求线E和F。计算机(37)通过三条控制线连接指示灯驱动器(39)。接收发射器内有红外线接收装置和红外线发射装置，在红外线接收装置中，折射式物镜和埸镜组成辅助光学系统，埸镜后面有红外线接收管，在埸镜与红外线接收管之间安放带通滤光片，红外线接收管连接放大器。红外线发射装置是由一个或一个以上大功率红外线发射管、两个或两个以上小功率红外线发射管组成。控制系统和车载分机的接收发射器内的红外线接收装置是相同的，红外线发射装置也是相同的。前接收发射器(10)和后接收发射器(9)分前后安装在被监控路线上，两者之间有一段距离，前接收发射器(10)安装在远距离监控点。后接收发射器(9)内有两个红外线接收装置和一个红外线发射装置，其中一个红外线接收装置的接收方向和一个红外线发射装置的发射方向是面对车辆行驶方向，另一个红外线接收装置的接收方向面对车辆驶离方向。
参见图四。车载分机是由计算机(56)、与计算机(56)连接的键盘显示器接口(60)、译码器(59)、译码驱动器(61)和键盘(58)、显示器(62)，译码器(55)制动信号转换器(42)、高压发生器(65)、灯光调节器(52)、风呜器(64)、超声波监控器(63)、接口电路(11)和光耦器(51)、(57)、(66)及车前接收发射器(40)、车后接收发射器(41)组成。灯光调节器(52)由光敏管、光强度检测器、脉宽调制器、灯控制器组成。制动信号转换器(42)由两个光耦合器和一个时基器组成。高压发生器(65)由受控脉冲发生器、驱动器和升压器组成。超声波监控器(63)由超声波发射器、超声波接收器组成。键盘(58)由8个或8个以上指令键、10个数字键组成。显示器(62)由两个或两个以上字符管组成。车前接收发射器(40)、车后接收发射器(41)的结构是相同的，由一个红外线接收装置和一个红外线发射装置组成。接口电路(11)与计算机(56)的连接和接口电路(11)内部器件的连接及工作原理与控制系统相同。计算机(56)通过控制总线和数据总线连接键盘显示接口(60)。键盘显示器接口(60)分别连接译码器(59)和译码驱动器(61)，其输出线与译码器(59)输出线连接键盘(58)。键盘显示器接口(60)输出线与译码驱动器(61)输出线连接显示器(62)。灯光调节器(52)的脉宽调制输出线经光耦合器(51)分别连接计算机(56)定时器0引脚和二极管D正极，二极管D连接外部中断0，计算机(56)两条控制线经光耦合器(57)，光耦器(66)连接灯控制器。二号线和一号线经制动信号转换器(42)内的两个光耦合器分别连接计算机(56)外部中断0、外部中断1、时基器的输出线连接定时器1。高压发生器(65)一条控制线、超声波监控器(63)一条信号输出线和风呜器(64)的两条控制线分别连接计算机(56)的四条控制线。车前接收发射器(40)和车后接收发射器(41)中的红外线接收装置分别通过电缆连接接口电路(11)内的光耦合器(43)和光耦合器(44)，红外线发射装置分别通过电缆连接接口电路(11)内的驱动器(45)和驱动器(46)。
本系统有三种设备码控制系统设备码、车载分机设备码和特定的车辆设备码。控制系统设备码用于车载分机向控制系统发送指令，车载分机设备码用于控制系统对所有车载分机、车载分机对车载分机发送指令，所有控制系统、车载分机指令中的控制系统设备码是相同的，车载分机设备码也是相同的。特定车辆设备码用于控制系统对单台车载分机、车载分机(指公安车)对车载分机通讯，特定车辆设备码可以是车辆牌照号，也可以是单独设定的，但每一台车载分机的特定车辆设备码是各不相同的。在通讯与控制指令中包括设备码和数字码，由不同的设备码和经过编码的数据码组成了不同的指令，从而实现了在一个区域内通过不同的指令完成对多台或单台车载分机实行群控或单独控制。在控制系统中，各处理机存贮器内(ROM)固化有指令控制程序和实现各种功能的子程序。主处理机(3)通过各从处理机的串行接口以分时方式同各从处理机通讯。
工作过程是主处理机(3)执行主程序，由译码器(13)的输出线D1向计算机(37)申请中断，同时打开三态门(38)，控制线B和C接入计算机(37)，计算机(37)响应中断并通过控制线打开双向缓冲器(33)，根据主处理机(3)中的计算机(15)的指令将串行通信接口(32)为输入状态，主处理机(3)将指令和数据通过输出输入线A送入计算机(37)，主处理机(3)改变控制线状态，串行通信接口(32)为输出状态，计算机(37)将行车指令和车号或特殊指令送入主处理机(3)，通讯完毕，主处理机(3)撤消计算机(37)的中断，关断三态门(38)和双向缓向器(33)向从处理机(2)申请中断与从处理机(2)通讯。从处理机(1)在执行完中断程序后，根据主处理机(3)的指令执行相应程序或子程序，或通过子程序将特定车辆设备号代码和数据码组合成指令，在总线控制下串行输出，译码器(36)的控制线打开三态门(30)，脉冲串经调制器(35)、三态门(30)、驱动器(25)、电缆将调制的编码数字脉冲串送入后接收发射器(9)内的红外线发射装置，经红外线发射管产生调制编码红外波，或打开三态门(31)，脉冲串经调制器(35)、三态门(31)、驱动器(26)、电缆送入前接收发射器(10)内红外线发射装置，产生调制编码红外波，指令发送完毕，计算机(37)转入主程序，串行接口输出转为输入，控制线经译码器(36)，打开三态门(27)，调制编码红外波经后接收发射器(9)内的红外线接收装置的物透镜、埸镜、带通滤光片经红外线接收管产生调制的编码脉冲电信号，经放大器输出，通过电缆、光耦合器(22)、三态门(27)、解调器(34)，送入计算机(37)，计算机(37)查询信号输入完毕后，通过程序控制转入接收另一路输入信号。前接收发射器(10)内红外线接收装置的结构及工作原理与后接收发射器(9)内的红外线接收装置相同。三个信号输入通道是相同的。在主处理机(3)与从处理机(2)通讯时，从处理机(1)中的计算机(37)控制线E或控制线F经门电路(7)或门电路(8)向主处理机(3)申请中断，由控制线E或控制线F经编码器(6)输出到主处理机(3)供计算机(15)查询中断申请源，其它从处理机中断申请同理。
在车载分机中计算机(56)的存储器内(ROM)固化有指令控制程序和实现各种功能的子程序。计算机(56)通过执行主程序和各类子程序实施与控制系统以及其它车载分机的通讯、并接受控制系统的控制，完成对本机内的各部件的控制。计算机(56)以串行方式同红外线接收装置、红外线发射装置通讯，以并行方式同键盘显示器接口(60)通讯，计算机(56)执行主程序，查询串行口输入输出是否完毕，有中断申请和键盘指令等，车前接收发射器(40)和车后接收发射器(41)同计算机(56)的通讯与控制系统相同。在压下键盘(58)上的某键时，键盘显示器接口(60)将指令码输入显示器(62)显示，并通过数据总线送入计算机(56)，计算机(56)执行程序完成指令功能。在与控制系统和其它车载分机通讯时，计算机(56)将行车指令码送入键盘显示器接口(60)经译码驱动器(61)在显示器(62)上显示，计算机(56)控制风呜器(64)以不同声响报警，控制高压发生器(65)输出高压脉冲用于启动发动机，夜间两车交会，车灯的光照强度随两车距离减少而增强，灯光调节器(52)内的光敏管接收的光通量大于规定值时，光强度检测器产生随光通量增大按一定比例增大的电压并输入脉宽调制器，输出的脉冲送入灯控制器，减小输出电压，同时脉宽调制器输出的脉冲输入计算机(56)，计算机(56)中断查询脉冲宽度，计算机(56)将光通量值或光通量差额值通过车前接收发射器(40)向对方发射。对方的车载分机根据光通量值或光通量差额值通过控制线控制灯光调节器(52)内的灯控制器减小输出电压，达到互相制约，车辆交会完毕，灯控制器输出的电压达到最大值。制动分为一般动和紧急制动，一般制动线是一号线，紧急制动线是二号线。制动装置可以分先后向一号线、二号线输出脉冲，一号线、二号线单独或分别向计算机(56)申请中断，一号线经制动信号转换器(42)内的光耦器送计算机(56)外部中断1申请中断，计算机(56)响应，执行子程序，通过车后接收发射器(41)向后续车发出一般制动指令编码，后续车载分机接收，后续车的计算机(56)经控制线至风呜器(64)，风呜器(64)产生一般制动报警声响。一号线、二号线先后输入制动信号脉冲，一号线信号脉冲启动制动信号转换器(42)内的时基器输出至计算机(56)定时器1，二号线经制动信号转换器(42)内的光耦合器输入计算机(56)外部中断0申请中断，计算机(56)响应，转入查询定时器1的数值，若小于额定值，视为紧急制动，同理，后续车的风呜器产生紧急报警声响。在接收发射器的接收及发射方向上有遮挡物时，超声波监控器(63)输出报警信号，在计算机(56)控制下高压发生器(65)无高压脉冲输出。
车载分机与指挥总机的通讯车载分机在接近交通岗未发方向指令时，控制系统的从处理机(1)(或其它从处理机)的前接收发射器(10)，发射查询方向指令，车载分机通过车前接收发射器(40)收到查询方向指令，由计算机(56)控制，在显示器(62)上显示查询方向字符，并有风呜器(64)告示，驾驶员压下方向指令键后，计算机(56)将特定车辆设备码和行车方向码通过车前接收发射器(40)发射给控制系统的接收发射器，同时，查询字符显示转为行车方向申请字符显示，在从处理机(1)通过后接收发射器(9)发批准方向指令，通过车载分机的车前接收发射器(40)接收并输入计算机(56)，在显示器(62)另一字符管上显示方向字符，在后接收发射器(9)内的另一接收装置是用于查询车载分机设备码的。在控制系统的从处理机确认车载分机执行行车方向指令完毕，发清除方向指令编码，也可通过车载分机的键盘(58)清除。
车载分机与车载分机通讯在后方车压下超车指令键，前方车接收后发出已接收指令，并有风呜器告示，后方车收到前方车已接收的答复指令后才有超车指令符显示，前方车的驾驶员按下允许超车键，后方车有风呜器(64)告示，超车指令符以闪烁方式显示，后方车超过前方车或连续不断的几辆车后，计算机(56)通过车后接收发射器(41)发消除超车指令。前方车还可以发出有障碍指令不允许超车。
在普通车辆的车载分机中设置强制停车码，控制系统与公安车的车载分机可以在各自的键盘上按规定的编码将通辑车的特定车辆设备码输入计算机，也可以从接收发射器的接收装置输入计算机，通过接收发射器的接收装置输入过往车辆的特定车辆设备码，由计算机查询，在确认后向通辑车发强制停车指令，被通辑车辆的车载分机接收指令后，高压发生器(65)受计算机(56)控制，停止输出高压脉冲，迫使发动机息火。
权利要求
1.一个全自动公路交通管理系统的控制通讯方法，其特征在于控制系统与车载分机、车载分机与车载分机、车载分机与控制系统之间通讯，通讯指令编码包含设备码。控制系统的计算机或车载分机的计算机输出特定的编码数字脉冲串，调制后经接收发射器中的发射装置转为调制波发射给其它车载分机或控制系统，其它车载分机或控制系统的接收发射器中的接收装置将接收到的调制波转化为电信号，经解调后送计算机处理。
2.根据权利要求的通讯方法，其控制系统的主处理机与从处理机的连接特征在于主处理机以半双I多点结构方式与三个或三个以上的从处理机进行通讯并控制从处理机。
3.根据权利要求1的通讯方法，其特征是设备码是一种特定车辆设备码，也可以是一种及一种以上的其它设备码。特定车辆设备码可以是车辆牌照号，也可以是其它的设定数码，但每台车载分机的特定车辆设备码是各不相同的。
4.根据权利要求1和3的通讯方法，其特征是包括在一个区域内通过不同指令对多台和单台车载分机实行群控和单独控制。
5.根据权利要求1的通讯方法，包括车载分机之间的灯光互相调节通讯，其特征是车前端的光敏元件接收到的光通量大于规定值时，灯光调节器减小灯的工作电压并产生电信号输入车载分机计算机;计算机处理该信号，并通过接收发射器中的发射装置向对方发送控制指令，对方车载分机处理后控制灯光调节器减小灯的工作电压。上述灯光调节通讯在车载分机之间是相互控制调节通讯的。
6.根据权利要求1的通讯方法，其特征是控制系统接收发射装置包括前接收发射器和后接收发射器，该两个装置分前后安装于被监控路线上，二者之间有一段距离。
7.根据权利要求1的通讯方法，其特征是包括对通辑车的强制停车通讯，其特征在于普通车载分机中设置强制停车码，公安车的车载分机和控制系统可以发强制停车指令，被通辑车接收到强制停车指令后，计算机控制高压发生器使其停止高压脉冲输出。
8.根据权利要求1的通讯方法，其特征在于制动装置可以分先后向连接处理器的两个外部中断输入的一般制动信号线、紧急制动信号线输出脉冲，两条制动信号线单独或分别向处理机申请中断，通过检查两条制动线脉冲的时间间隔判定制动类别，处理机处理后通过车后接收发射器输出，后续车载分机根据接收指令发出普通制动报警或紧急制动报警。
9.为实现根据权利要求1至8的方法而用作公路交通管理的系统，其特征在于管理系统由控制系统和车载分机构成，控制系统包括主处理机，与主处理机以半双I多点结构连结的三个或三个以上的从处理机，用于通讯的前接收发射器与后接收发射器通过接口电路被连到从处理机。本系统特征还在于车载分机包括处理机、与处理机联接的键盘显示器接口、灯光调节器、高压发生器、制动信号转换器、超声波监控器，用于通讯的车前接收发射器与车后接收发射器通过接口电路被连到处理机上。
10.根据权利要求9的系统，其特征在于主处理机包括计算机、屏幕监视器、打印机、键盘控制器。
11.根据权利要求9的系统，其特征在于所述三个或三个以上的从处理机及接口电路、前接收发射器、后接收发射器的结构相同。
12.根据权利要求9和11的系统，其特征在于接口电路包括调制器和解调器。
13.根据权利要求9和11的系统，其特征在于接收发射器包括一个发射装置、一个或一个以上的接收装置。
14.根据权利要求13的系统，其特征在于所述发射装置、接收装置可以是红外线发射、接收装置。
15.根据权利要求9的系统，其特征在于灯光调节器包括光强度检测器、脉宽调制器和用于调整灯的工作电压的灯光控制器。
16.根据权利要求14的系统，其特征在于接收装置包括折射式物镜、埸镜、红外线接收管以及在埸镜与红外线接收管之间的带通滤光片。
全文摘要
一种全自动公路交通管理的方法及系统是通过设置在控制系统与车载分机中的红外线接收、发射装置发射和接收红外波并转为电信号经计算机控制，实现控制系统与车载分机、车载分机与车载分机之间的互相通讯，完成汽车转向、超车、灯光控制、制动报警等项控制。
文档编号G08G1/09GK1055074SQ90101550
公开日1991年10月2日 申请日期1990年3月18日 优先权日1990年3月18日
发明者冷萍, 陈继进 申请人:陈继进