本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種主要用于緩解城市交通擁堵的形成潮汐車道的智能隔離裝置，本發(fā)明還涉及一種該隔離裝置的使用方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟水平的提高，在有限的道路上通過的車流量急劇增加，最終導(dǎo)致城市交通擁擠，影響人們的正常出行和城市建設(shè)。但是我們會發(fā)現(xiàn)一個明顯現(xiàn)象即交通的“潮汐現(xiàn)象”，每天早晨進城方向車流量很大造成擁堵，而出城方向車流量較小，晚上則是相反。針對這一現(xiàn)象，在交通導(dǎo)流改造中可以采取可變車道的方式，即所稱的“潮汐車道”。

“潮汐車道”能使有限道路資源的利用最大化，有效減少交通擁堵現(xiàn)象。目前，國內(nèi)外的“潮汐車道”主要在“拉鏈車”和交警指揮的協(xié)同下才能實現(xiàn)變道，這需要很大程度的人力和財力投入，同時由于“拉鏈車”的體積龐大，在變道過程中應(yīng)變性和靈活性不高。針對這些問題，需要設(shè)計一種不需要“拉鏈車”和交警指揮，且能實現(xiàn)智能監(jiān)測車流量和可自動變道的隔離裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可自動變道的智能隔離裝置，不需要交警指揮，可以智能完成變道工作。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述隔離裝置的使用方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種形成潮汐車道的智能隔離裝置，包括四個金屬樁以及并排設(shè)置的兩個端頭墩，兩個端頭墩之間依次設(shè)有多個中間墩，相鄰的兩個墩之間通過隔離鏈條和彈簧電纜相連；

所述的端頭墩包括第一移動架，第一移動架位于中空的第一外殼內(nèi)，第一外殼與第一移動架固接，第一外殼的一個外側(cè)壁上安裝有點陣顯示屏，第一外殼上、與安裝點陣顯示屏的側(cè)壁相鄰的兩個側(cè)壁上均安裝有第一紅外傳感器，第一外殼上、與安裝點陣顯示屏的側(cè)壁相對的側(cè)壁上安裝有第一電接頭和第一連接鏈接頭，第一外殼頂部安裝有第一警示燈；所述的第一移動架包括第一底座框架，第一底座框架底部并排安裝有兩個第一滾軸，其中一個第一滾軸的軸上安裝有第一測速計數(shù)傳感器模塊；第一底座框架內(nèi)安裝有金屬檢測傳感器、第一減速電機和總電源；第一減速電機驅(qū)動滾第一軸；第一底座框架頂部豎直固接有中空的長方體形的第一安裝架，第一安裝架上安裝有第一微控制器、第一角度傳感器和無線通信模塊，第一安裝架內(nèi)設(shè)有連接第一電接頭的第一內(nèi)置導(dǎo)線和連接第一警示燈的第二內(nèi)置導(dǎo)線；第一微控制器分別與第一角度傳感器、金屬檢測傳感器、第一紅外傳感器、無線通信模塊、第一測速計數(shù)傳感器模塊和第一減速電機相連；兩個第一滾軸可帶端頭墩往復(fù)移動；第一殼體安裝點陣顯示屏的側(cè)壁與第一滾軸的軸線相垂直。

所述的中間墩包括第二移動架，第二移動架位于中空的第二外殼，第二外殼與第二移動架固接；第二外殼相對的一組側(cè)壁上均安裝有第二紅外傳感器，第二外殼相對的另一組側(cè)壁上均安裝有第二電接頭和第二隔離鏈條接頭，第二外殼的頂部安裝有第二警示燈；所述的第二移動架包括第二底座框架，第二底座框架底部并排安裝有兩個第二滾軸，其中一個第二滾軸的軸上安裝有第二計數(shù)傳感器模塊；第二底座框架內(nèi)安裝有第二減速電機，第二減速電機驅(qū)動第二滾軸；第二底部框架頂部豎直固接有中空的第二安裝架，第二安裝架中部安裝有第二微控制器和第二角度傳感器，第二安裝架內(nèi)設(shè)有與第二電接頭相連的第三內(nèi)置導(dǎo)線和與第二警示燈相連的第四內(nèi)置導(dǎo)線；第二微控制器分別與第二角度傳感器、第二紅外傳感器、第二測速計數(shù)傳感器模塊和第二減速電機相連；第二外殼上安裝有第二連接頭和第二隔離鏈條接頭的側(cè)壁與第二滾軸的軸線相垂直；相鄰墩上的電接頭通過彈簧電纜相連，相鄰墩上的隔離鏈接頭通過隔離鏈相連。

本發(fā)明所采用的第二個技術(shù)方案是：一種上述智能隔離裝置的使用方法，具體為：

在變道前后該隔離裝置所處的兩條道線的兩端均埋設(shè)金屬樁，變道前，兩個端頭墩分別位于變道前道線兩端的金屬樁上方；啟動總電源，總電源通過電接頭和彈簧電纜給中間墩提供電能，彈簧電纜還能在墩之間傳輸信號；

當車流量發(fā)生變化，需要重新設(shè)置不同走向車道的寬度時，總控制臺發(fā)出變道信號，交通燈開始出現(xiàn)變道提醒，兩個端頭墩內(nèi)的無線通信模塊接收到變道信號后，各自通過預(yù)先設(shè)定進行自我判斷，使其中的一個端頭墩自動設(shè)定為主控制墩，而另一個端頭墩自動降級為從控制墩，且兩個端頭墩上的點陣顯示屏顯示變道提醒語，第一警示燈開始閃爍增加提醒功能；接著主控制墩以總線通訊方式給所有的中間墩和從控制墩發(fā)送測試信息，當主控制墩收到其余所有墩反饋的應(yīng)答信息后；主控制墩開始勻速向目標方向移動，當主控制墩的移動距離等于預(yù)先設(shè)定的中間墩判斷開始一端的參考距離時，與主控制墩相鄰的第一中間墩開始移動；當?shù)谝恢虚g墩移動的距離等于預(yù)先設(shè)定的中間墩判斷開始一端的參考距離時，與第一中間墩相鄰的第二中間墩開始移動，以此類推；當與從端頭尾墩相鄰的第n中間墩移動的距離等于預(yù)先設(shè)定的中間墩判斷開始一端的參考距離時，從端頭墩開始移動，直至所有的墩均移動到變道后的道線上，完成變道。

本發(fā)明隔離裝置解決了目前潮汐車道設(shè)計和實現(xiàn)變道過程中的靈活性低、自適應(yīng)性弱和耗資巨大等問題；并且通過運用隔離墩移動距離的自適應(yīng)方法、距離定位的動態(tài)檢測方法、多個隔離墩總線級聯(lián)的方式以及其相互協(xié)調(diào)依次延時移動等方法，使其自動完成潮汐車道的變道工作。彈簧電纜實現(xiàn)了墩間的供電和通信的總線連接，隔離鏈條提高整個裝置的穩(wěn)定性同時增強了視覺和物理上的隔離效果，警示燈不僅用來變道時的提醒，同時通過其閃爍來確定被撞倒的隔離墩的具體位置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明隔離裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明隔離裝置中頭墩的示意圖。

圖3是圖2所示頭墩中第一移動架的示意圖。

圖4是本發(fā)明隔離裝置中中間墩的示意圖。

圖5是圖4所示中間墩中第二移動架的示意圖。

圖6是本發(fā)明隔離裝置中隔離墩相互協(xié)調(diào)移動的算法流程示意圖。

圖7是本發(fā)明隔離裝置中隔離墩移動距離自適應(yīng)的算法流程示意圖。

圖中：1.第一微控制器，2.第一角度傳感器，3.金屬檢測傳感器，4.第一紅外傳感器，5.無線通信模塊，6.第一測速計數(shù)傳感器模塊，7.第一減速電機，8.第一滾軸，9.總電源，10.點陣顯示屏，11.第一警示燈，12.第二電接頭，13.彈簧電纜，14.第二隔離鏈接頭，15.第一外殼，16.第一底座框架，17.第一安裝架，18.第二外殼，19.第一移動架，20.第二移動架，21.第一內(nèi)置導(dǎo)線，22.第二內(nèi)置導(dǎo)線，23.第二底座框架，24.第二安裝架，25.第三內(nèi)置導(dǎo)線，26.第四內(nèi)置導(dǎo)線，27.第二微控制器，28.第二角度傳感器，29.第二減速電機，30.第二測速計數(shù)傳感器模塊，31.第二滾軸，32.第二紅外傳感器，33.第二警示燈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明潮汐車道隔離裝置，包括四個金屬樁m以及并排設(shè)置的頭墩d0和尾墩dn，頭墩d0和尾墩dn之間依次設(shè)有多個中間墩，頭墩d0和相鄰的中間墩之間通過隔離鏈條相連，相鄰兩個中間墩之間通過隔離鏈條相連，尾墩d0和相鄰中間墩之間通過隔離鏈條相連。除了隔離鏈條的連接外，相鄰墩與墩之間還通過彈簧電纜相連，相鄰兩個墩之間的距離為1.3～1.5m，可根據(jù)具體路況調(diào)整。

隔離鏈條具有良好的彈性，隔離鏈條提高整個裝置的穩(wěn)定性同時增強了視覺和物理上的隔離效果。彈簧電纜實現(xiàn)了墩間的供電和通信的總線連接。警示燈不僅用來變道時的提醒，同時通過其閃爍來確定被撞倒的隔離墩的具體位置。

頭墩d0的結(jié)構(gòu)和尾墩dn的結(jié)構(gòu)完全相同?，F(xiàn)以頭墩d0為例進行說明，如圖2所示，本發(fā)明潮汐車道中的頭墩d0，包括第一移動架19，第一移動架19位于中空的第一外殼15內(nèi)，第一外殼15與第一移動架19固接。第一外殼15的一個外側(cè)壁上安裝有點陣顯示屏10，第一外殼15上、與安裝點陣顯示屏10的側(cè)壁相鄰的兩個側(cè)壁上均安裝有第一紅外傳感器4，第一外殼15上、與安裝點陣顯示屏10的側(cè)壁相對的側(cè)壁上安裝有第一電接頭和第一隔離鏈接頭（與圖4中的第二電接頭12和第二隔離鏈接頭14結(jié)構(gòu)對應(yīng)相同），第一外殼15頂部安裝有第一警示燈11。

如圖3所示，本發(fā)明潮汐車道隔離裝置中的第一移動架19，包括角鐵焊接而成的第一底座框架16，第一底座框架16底部并排安裝有兩個第一滾軸8，其中一個第一滾軸8的軸上安裝有第一測速計數(shù)傳感器模塊6；第一底座框架16內(nèi)安裝有金屬檢測傳感器3、第一減速電機7和供電總電源9，供電總電源9為蓄電池。第一減速電機7通過變速機構(gòu)驅(qū)動第一滾軸8。第一底座框架16頂部豎直固接有中空的長方體形的第一安裝架17，第一安裝架17中部安裝有第一微控制器1、第一角度傳感器2和無線通信模塊5，第一安裝架17內(nèi)設(shè)有第一內(nèi)置導(dǎo)線21和第二內(nèi)置導(dǎo)線22，第一內(nèi)置導(dǎo)線21與第一外殼15上的第一電接頭相連；第二內(nèi)置導(dǎo)線22與第一外殼15頂部的第一警示燈11相連；第一微控制器1分別與第一角度傳感器2、金屬檢測傳感器3、第一紅外傳感器4、無線通信模塊5、第一測速計數(shù)傳感器模塊6和第一減速電機7相連；供電總電源9分別與第一微控制器1、第一角度傳感器2、金屬檢測傳感器3、第一紅外傳感器4、無線通信模塊5、第一減速電機7、第一警示燈11、第一內(nèi)置導(dǎo)線21和第二內(nèi)置導(dǎo)線22相連（其中不同的模塊都有其對應(yīng)的變壓和穩(wěn)壓電路，使各模塊都能正常工作）。兩個第一滾軸8（第一滾軸8為軸狀輪）可帶動頭墩d0往復(fù)移動。交通主控制臺可以通過無線通信模塊5與頭墩進行通信。第一外殼15上點陣顯示屏10所處的側(cè)壁與第一滾軸8的軸線相垂直。

如圖4所示，本發(fā)明潮汐車道中的中間墩，包括第二移動架20，第二移動架20位于中空的第二外殼18，第二外殼18與第二移動架20固接。第二外殼18相對的兩個側(cè)壁上均安裝有第二紅外傳感器32，第二外殼18相對的另外兩個側(cè)壁上均安裝有第二電接頭12和第二隔離鏈條接頭14，第二外殼18的頂部安裝有第二警示燈33。

如圖5所示，本發(fā)明潮汐車道中的第二移動架20，包括角鐵焊接而成的第二底座框架23，第二底座框架23底部并排安裝有兩個第二滾軸31（第二滾軸31為軸狀輪），其中一個第二滾軸31的軸上安裝有第二計數(shù)傳感器模塊30；第二底座框架23內(nèi)安裝有第二減速電機29，第二減速電機29通過變速機構(gòu)驅(qū)動第二滾軸31；第二底部框架23頂部豎直固接有中空的長方體形的第二安裝架24，第二安裝架24中部安裝有第二微控制器27和第二角度傳感器28，第二安裝架24內(nèi)設(shè)有第三內(nèi)置導(dǎo)線25和第四內(nèi)置導(dǎo)線26，第三內(nèi)置導(dǎo)線25與第二外殼18上的第二電接頭12相連；第四內(nèi)置導(dǎo)線26與第二外殼18頂部的第二警示燈33相連；第二微控制器27分別與第二角度傳感器28、第二紅外傳感器32、第二測速計數(shù)傳感器模塊30和第二減速電機29相連；第二外殼18上安裝有第二連接頭12和第二隔離鏈條接頭14的側(cè)壁與第二滾軸31的軸線相垂直。

本發(fā)明隔離裝置的使用：

根據(jù)需要取相應(yīng)數(shù)量的中間墩，將所有的中間墩置于頭墩和尾墩之間，且各墩上安裝有連接頭的側(cè)壁朝向相鄰的墩，用彈簧電纜13連接相鄰墩之間的電接頭，用隔離鏈條連接相鄰墩之間的隔離鏈條接頭；將金屬樁m埋設(shè)于本隔離裝置變道前后所處的兩條車道線的兩端，即變道前所處a道線的兩端各埋設(shè)一個金屬樁m，變道后所處b道線的兩端各埋設(shè)一個金屬樁m，本隔離裝置變道前，頭墩位于a道線一端埋設(shè)的金屬樁m的上方，尾墩位于a道線另一端埋設(shè)的金屬樁m的上方，金屬樁m用來對頭墩和尾墩進行定位。啟動總電源9，總電源9通過電接頭和彈簧電纜給中間墩提供電能，給微控制器、角度傳感器、紅外傳感器、測速計數(shù)傳感器模塊、減速電機、警示燈等所有器件供電，彈簧電纜還能實現(xiàn)墩之間的信號傳輸，每個墩都裝有微控制器且以總線級聯(lián)方式互相通信，。

隔離裝置在變道前位于道路的a道線，當車流量發(fā)生變化，需要重新設(shè)置不同走向車道的寬度，即隔離裝置從a道線向b道線移動時，總控制臺發(fā)出變道信號，交通燈開始變道提醒，頭墩和尾墩內(nèi)的無線通信模塊都接收到變道信號，由于是從a道線向b道線移動，所以頭墩內(nèi)的微控制器和尾墩內(nèi)的微控制器通過預(yù)先設(shè)定進行自我判斷，使得頭墩自動設(shè)定為主控制墩，而尾墩dn自動降級為從控制墩，且頭墩和尾墩上的點陣顯示屏10都顯示變道提醒語，所有警示燈開始閃爍增加提醒功能；接著頭墩d0以總線通訊方式給所有的中間墩d1···dn-1和尾墩dn(其中n≤n-1,n表示整個裝置中墩的總數(shù)量的最大值）發(fā)送測試信息，當頭墩d0收到其余所有墩反饋的應(yīng)答信息后，表明沒有失聯(lián)和工作異常的隔離墩。此時頭墩d0開始勻速向目標方向移動，移動過程中各隔離墩相互協(xié)調(diào)移動的算法流程圖，如圖1和圖6所示，當頭墩d0的移動距離sd0=s0時（s0為控制程序中設(shè)定的中間墩判斷開始移動的參考距離），與頭墩d0相鄰的中間墩d1開始移動；當中間墩d1移動的距離sd1=s0時，與中間墩d1相鄰的中間墩d2開始移動，以此類推；當與尾墩dn相鄰的中間墩dn-1移動的距離sdn-1=s0時，尾墩dn開始移動，這樣就實現(xiàn)了在頭墩d0指揮下其它各墩進行相同方向依次延時移位。

假設(shè)頭墩d0由起點到目標位置移動的總距離為s2，則從中間墩d1到中間墩dn-1停止移動的條件應(yīng)分別是sd1=s2，sd2=s2，...，sdn-1=s2；而尾墩dn停止移動的條件是金屬傳感器3檢測到金屬樁m，變道過程中隔離墩移動距離自適應(yīng)流程圖，如圖1和圖7所示。當整個隔離裝置完成變道后，供電總電源9停止給中間墩供電，只有頭墩和尾墩有電且處于正常工作狀態(tài)，點陣顯示屏10顯示相關(guān)變道的時間等信息。在變道過程中只要有一個墩通過紅外傳感器檢測到在一定距離內(nèi)的道路上有滯留車輛時，所有的墩都暫停移動。

當隔離裝置由b道線向a道線移位時，此時尾墩dn自動設(shè)定為主控制墩，而頭墩d0自動降級為從控制墩，尾墩dn先開始向目標位置移動，其余各墩依次延時移位算法原理同上述由a道線位置向b道線位置移位的原理一樣。

本發(fā)明隔離裝置中的頭墩和尾墩中的微控制器作為主控制系統(tǒng)，可以通過無線通信方式保持與交通燈同步，通過檢測交通燈變道信號來確定變道時間，由頭墩d0的微控制器控制總電源9，尾墩中的總電源9作為備用電源，保證電源給其他隔離墩安全穩(wěn)定供電；點陣顯示屏和警示燈進行變道時顯示相關(guān)提示語和每日變道時間；每個隔離墩中的微控制器通過控制該隔離墩中的減速電機帶動該隔離墩中的滾軸，保證該隔離墩向目標方向定向移動，通過紅外傳感器檢測變道過程中道路上是否有車輛滯留，以此來確定隔離墩是否需要暫時停止移動，微控制器通過測速計數(shù)傳感器模塊可以得到隔離墩移動的距離，相鄰隔離墩之間通過彈簧電纜以總線級聯(lián)方式實現(xiàn)墩之間的通信和供電，頭墩和尾墩通過金屬檢測傳感器3實現(xiàn)準確定位和距離的自適應(yīng)性，角度傳感器與警示燈可以實現(xiàn)故障提示功能。