一种新型路面结构 |
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| 申请号 | CN201810626037.3 | 申请日 | 2018-06-18 | 公开(公告)号 | CN108774933B | 公开(公告)日 | 2020-06-30 |
| 申请人 | 孙健春; | 发明人 | 不公告发明人; | ||||
| 摘要 | 本 发明 设计一种新型路面结构，属于交通安全设施设计施工技术领域。该发明旨在由磁流变 块 和压 力 传感器 组成一种新型路面结构，为保证该种路面结构功能的实现，还配备有供电设备和摄像头。摄像头和 压力传感器 检测车辆速度，车辆正常行驶，磁流变块变硬，车辆超速行驶时，磁流变块变软，对车辆施加阻力，使车辆减速行驶。在无弯道路上，当压力传感器检测到车辆左右 质量 不均衡时，质量较大一边磁流变块变硬，使车辆保持左右平衡。车辆在弯道处超速行驶时，外侧磁流变块变硬，内侧磁流变块变软。该种新型路面结构能有效抑制车辆超速行驶、弯道侧翻，减少交通事故的发生，优于传统路面结构。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种路面结构，其特征在于包括：磁流变块（1）、压力传感器（2）、供电设备、单片机（4）、摄像头（5）；压力传感器（2）、摄像头（5）均与供电设备连接；供电设备、压力传感器（2）、摄像头（5）均与单片机（4）连接；摄像头（5）、压力传感器（2）检测车辆位置信息、速度信息，并将监测信息传输至单片机（4）；无车辆通过时，磁流变块（1）内的磁流变器(101)处于不工作状态，磁流变块（1）保持最柔软状态；当车辆正常速度通过时，磁流变块（1）变硬，给车辆提供正常行驶的路面强度；当车辆超速行驶时，磁流变块（1）变软，给予车辆一定阻力，迫使车辆减速行驶；车辆超速通过弯道处时，车辆外侧的磁流变块（1）变硬，车辆内侧的磁流变块（1）变软，增大了弯道处的超高值，防止车辆侧翻、侧滑。 |
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| 说明书全文 | 一种新型路面结构技术领域[0001] 本发明涉及一种新型路面结构，属于道路交通安全和道路施工设计领域。 背景技术[0002] 随着我国道路交通事业的飞速发展，交通事故发生率呈上升趋势。目前已有的安装于车辆内部的超速提醒装置及安装于道路上方的摄像头，只能对车辆超速行为作出提醒或惩罚，却不能及时阻止车辆超速行为，不能有效遏制交通事故的发生；已有的防侧翻防侧滑装置，大多需要安装于车辆上，对于一些没有安装的车辆起不到保护作用，存在一定局限性。该新型路面结构致力于从根本上解决道路交通安全问题，弥补了大多数现有道路交通安全装置的缺点。该路面结构采用用摄像头、压力传感器测定车辆速度及质量分布情况，采用磁流变液在磁场中固液状态之间的转化，有效对车辆超速行为进行了遏制，车辆超速通过弯道时，增大超高值，行驶过程中，平衡车辆左右质量，防止车辆在行驶过程中侧滑、侧翻，有效地解决了一系列道路交通安全问题，减少交通事故的发生。 发明内容[0003] 为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：由磁流变块和压力传感器组成一种新型路面结构，为保证该种路面结构功能的实现，还配备有供电设备和摄像头。摄像头和压力传感器检测车辆速度，车辆正常行驶，磁流变块变硬，车辆超速行驶时，磁流变块变软，对车辆施加阻力，使车辆减速行驶。在无弯道路上，当压力传感器检测到车辆左右质量不均衡时，质量较大一边磁流变块变硬，使车辆保持左右平衡。车辆在弯道处超速行驶时，外侧磁流变块变硬，内侧磁流变块变软。该种新型路面结构能有效抑制车辆超速行驶、弯道侧翻，减少交通事故的发生，优于传统路面结构。 [0004] 本发明采用的技术方案是：一种新型路面结构，其特征在于包括磁流变块、压力传感器、供电设备、单片机、摄像头；压力传感器、摄像头均与供电设备连接；供电设备、压力传感器、摄像头均与单片机连接；摄像头、压力传感器检测车辆位置信息、速度信息，并将监测信息传输至单片机；无车辆通过时，磁流变块内的磁流变器处于不工作状态，磁流变块保持最柔软状态；当车辆正常速度通过时，磁流变块变硬，给车辆提供正常行驶的路面强度；当车辆超速行驶时，磁流变块变软，给予车辆一定阻力，迫使车辆减速行驶；车辆超速通过弯道处时，车辆外侧的磁流变块变硬，车辆内侧的磁流变块变软，增大了弯道处的超高值，防止车辆侧翻、侧滑。 [0005] 进一步的，磁流变块为现有装置，其内部安装有磁流变器和提供磁流变器工作时所需磁场的磁场线圈，外部由塑性材料包裹，磁流变器由活塞杆、导线、上盖板、波纹管、导向管、活塞、磁流变液和工作缸组成，导线和蓄电池连接，为磁场线圈供电；活塞杆与活塞连接，活塞与磁流变液同在工作缸内；导向环套在活塞杆上，用于固定活塞运动的方向。 [0006] 进一步的，磁流变块像地砖一样铺满整个路面，特定长度路段内的磁流变块统一受一个单片机控制，具体长度根据实际情况需要而定；以100米范围为例，当车辆行驶至该路段时，该路段摄像头开始检测车辆的速度信息、位置信息，并将车辆信息传输至该路段单片机，单片机处理信息后，分析出车辆的行驶情况，从而控制100米范围内的磁流变块做出相应的软硬变化；无车辆通过时，单片机控制通过磁场线圈的电流为零，磁场强度为零，磁性颗粒无序排列，磁流变液处于牛顿流体状态；摄像头、压力传感器检测到车辆正常速度通过，单片机控制通过磁场线圈的电流增大，磁场强度增大，磁流变液趋于固体状态，磁流变块变硬；摄像头、压力传感器检测到车辆超速行驶，单片机控制通过磁场线圈的电流减小，磁场强度减小，磁流变液趋于液体状态，磁流变块变软，使车辆行驶受阻从而迫使其减速；车辆超速通过弯道处时，单片机控制通过车辆外侧磁场线圈的电流增大、控制通过内侧磁场线圈的电流减小，车辆外侧磁流变块变硬，内侧磁流变块变软，以平衡弯道处的离心力、限制车辆的行驶速度；磁流变液的软硬程度取决于车辆超速的情况以及车辆左右质量分布情况。 [0007] 进一步的，压力传感器为现有装置，安装于磁流变块下方，车辆通过非弯道路段时检测车辆左右质量分布情况；车辆左右质量不均衡，压力传感器将信息传输至单片机，以车辆中线为界，单片机控制质量较大一侧磁流变块内的磁场线圈磁场强度增大，控制质量较小一侧磁流变块内的磁场线圈磁场强度减小，使两侧磁场线圈的磁场强度产生差值，从而使质量较大一侧的磁流变块达到最硬状态，使质量较小一侧磁流变块变软，直到抵消车辆的不平衡状态停止变化，变软程度根据车辆左右质量分布而定，以保证车辆平稳行驶。 [0008] 进一步的，摄像头为现有装置，采用可测距、可进行360度旋转监测的高清摄像头，安装于道路两侧，其作用是根据车辆的行驶距离、时间测定车辆的位置信息、速度信息。 [0009] 进一步的，供电设备包括现有装置风力发电机、太阳能电板、蓄电池；风力发电机、太阳能电板均安装于道路两侧；风力发电机、太阳能电板、压力传感器、摄像头均与蓄电池连接；风力发电机、太阳能电板工作产生的电能储存在蓄电池中。 [0010] 进一步的，压力传感器通过检测车辆通过一定的距离间隔的压力传感器的时间测定出车辆的速度，随后将测定的信息发送至单片机与摄像头测定的车辆速度进行整合，最终得到车辆速度信息。 [0011] 该路面结构的整体系统电路中单片机型号为AT89C51。XTAL1，XTAL2，相接的电路为单片机工作所必须的起震电路。RST相接的是单片机开关，可通过按键控制整个电路的开关。与P1.7相接的摄像头，根据捕捉车的位置和时间计算出车的速度。与P1.4相接的是压力传感器由弹性元件和电阻应变片组成;当弹性元件受到压力时，其表面发生应变，粘贴在弹性元件表面得电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变面而相应变化，通过测量电阻应变片的阻值变化，来测量车辆通过时左右的质量分布。P0.2，P0.3相接的是磁感线圈。与P0.0、P0.1相接的是磁流变块，磁流变块由磁流变器和磁场线圈构成。供电系统电路芯片型号为LT1073，其内有低电压测定器，经由电阻R6检测充电电流，在蓄电池中维持16毫安的充电电流，在太阳能板的输出电压将至4V时，将断开充电电路。302为太阳能电板，提供6V电压，与锂电池板相接，为整个电路提供电能。风力会让风轮转动，风轮中的电感线圈随之在磁场中运动，再通过四个整流器产生电流。 [0012] 过程描述： [0013] 该新型路面结构，由摄像头来测量车辆行驶速度，通过摄像头来捕捉车得位置，摄像头将信息传给单片机，单片机通过时间和位置计算出车的行驶速度。如果车辆行驶速度正常则单片机控制通过磁场线圈的电流增大，磁场增大磁流变块变硬。反之如果测得的车辆行驶速度过大则单片机控制磁感线圈的电流减小，磁场减小，磁流变块变软，增大了阻力达到减速的目的。 同时在磁流变块下方安装压力传感器，测量车辆通过时车辆左右的压力是否均衡，单片机将质量大的一侧的磁场线圈电流增大则该侧的磁流变块变硬。 [0014] 一种新型路面结构，其使用控制方法如下步骤： [0015] 步骤1.无车辆通过时,单片机控制磁场线圈中的磁场强度为零,磁流变液呈现完全液体状态，磁流变块保持最软状态。 [0016] 步骤2.压力传感器、摄像头检测到车辆正常速度行驶时，将车辆的速度信息位置信息传输至相应路段单片机，单片机分析处理信息后，控制磁场线圈中的磁场强度增大，磁流变液由液体状态向固体状态转化直至完全固体状态为止，此时，磁流变快达到最硬状态，使车辆正常通行。 [0017] 步骤3.压力传感器、摄像头检测到车辆超速行驶时,将车辆的速度信息、位置信息发送至相应路段单片机,单片机分析处理信息后，控制磁场线圈中的磁场强度减小，根据车辆超速情况，磁流变液向液体状态转化，直至转化为半固半液或完全液体状态，磁流变块变软，给车辆造成一定的阻力，迫使车辆减速。 [0018] 步骤4.当压力传感器检测到非弯道路段上的车辆左右质量分布不均衡时，将车辆的速度信息、位置信息传输至相应路段单片机，单片机分析处理信息后，以车辆中线为界，控制质量较大一侧磁场线圈的磁场强度增大，控制质量较小一侧磁场线圈的磁场强度减小，使质量较大一侧的磁流变块达到最硬状态，使质量较小一侧的磁流变块变软，从而使车辆左右质量分布保持均衡。 [0019] 步骤5.压力传感器、摄像头检测到车辆在弯道处超速行驶时,将车辆的位置信息、速度信息传输至相应路段单片机，单片机分析处理信息后控制车辆外侧磁场线圈的磁场强度增大，控制车辆内侧磁场线圈的磁场强度减小，从而使车辆外侧磁流变块变硬，车辆内侧磁流变块变软，内外侧磁流变块的软硬变化程度，根据弯道的大小和车辆超速情况而定，该变化用以增大超高，减小离心力对车辆的影响，防止弯道处车辆侧翻侧滑，保证车辆安全行驶。 [0020] 本发明的工作原理是：由磁流变块和压力传感器组成一种新型路面结构，为保证该种路面结构功能的实现，还配备有供电设备和摄像头。摄像头和压力传感器检测车辆速度，车辆正常行驶，磁流变块变硬，车辆超速行驶时，磁流变块变软，对车辆施加阻力，使车辆减速行驶。在无弯道路上，当压力传感器检测到车辆左右质量不均衡时，质量较大一边磁流变块变硬，使车辆保持左右平衡。车辆在弯道处超速行驶时，外侧磁流变块变硬，内侧磁流变块变软，为弯道防侧滑提供了有效措，减少交通事故的发生，优于传统路面结构。 [0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、该装置采用风力发电机太阳能电板作为供电设备，运用绿色资源，节能减排。2、该装置中摄像头压力传感器实时检测车辆速度信息。行为信息较于人力监测更准确迅速。3、该装置一旦发现车辆超速行驶，单片机控制磁流变块变软，阻止车辆超速行驶，从根本上制止车辆超速行为，减少交通事故的发生。4、通过磁流变块的变化，防止车辆侧滑侧翻，无需在车辆上安装，十分方便，弥补了大多数防侧翻、防侧滑装置的局限性。5、整个装置作用时采用智能化处理方式，无需人为监测处理，提高了效率、节省了大量人力资源。附图说明 [0022] 图1为该发明的整体结构示意图； [0023] 图2为该发明的局部结构示意图； [0024] 图3为该发明的整体系统电路图； [0025] 图4为该发明的供电设备系统电路图； [0026] 图5为该发明的工作流程图； [0027] 图中各个标号为：1-磁流变块； 102-磁场线圈；2-压力传感器；301-风力发电机；302-太阳能电板；4-单片机；5-摄像头。 具体实施方式[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。 [0029] 请参阅图1、图2，一种新型路面结构，其特征在于包括：磁流变块1、压力传感器2、供电设备、单片机4、摄像头5；压力传感器2、摄像头5均与供电设备连接；供电设备、压力传感器2、摄像头5均与单片机4连接；摄像头5、压力传感器2检测车辆位置信息、速度信息，并将监测信息传输至单片机4；无车辆通过时，磁流变块1内的磁流变器处于不工作状态，磁流变块1保持最柔软状态；当车辆正常速度通过时，磁流变块1变硬，给车辆提供正常行驶的路面强度；当车辆超速行驶时，磁流变块1变软，给予车辆一定阻力，迫使车辆减速行驶；车辆超速通过弯道处时，车辆外侧的磁流变块1变硬，车辆内侧的磁流变块1变软，增大了弯道处的超高值，防止车辆侧翻、侧滑。 [0030] 磁流变块1为现有装置，其内部安装有磁流变器和提供磁流变器工作时所需磁场的磁场线圈102，外部由塑性材料包裹，磁流变器由活塞杆、导线、上盖板、波纹管、导向管、活塞、磁流变液和工作缸组成，导线和蓄电池连接，为磁场线圈102供电；活塞杆与活塞连接，活塞与磁流变液同在工作缸内；导向环套在活塞杆上，用于固定活塞运动的方向。 [0031] 磁流变块1像地砖一样铺满整个路面，特定长度路段内的磁流变块1统一受一个单片机4控制，具体长度根据实际情况需要而定；以100米范围为例，当车辆行驶至该路段时，该路段摄像头5开始检测车辆的速度信息、位置信息，并将车辆信息传输至该路段单片机4，单片机4处理信息后，分析出车辆的行驶情况，从而控制100米范围内的磁流变块1做出相应的软硬变化；无车辆通过时，单片机4控制通过磁场线圈102的电流为零，磁场强度为零，磁性颗粒无序排列，磁流变液处于牛顿流体状态；摄像头5、压力传感器2检测到车辆正常速度通过，单片机4控制通过磁场线圈102的电流增大，磁场强度增大，磁流变液趋于固体状态，磁流变块1变硬；摄像头5、压力传感器2检测到车辆超速行驶，单片机4控制通过磁场线圈102的电流减小，磁场强度减小，磁流变液趋于液体状态，磁流变块1变软，使车辆行驶受阻从而迫使其减速；车辆超速通过弯道处时，单片机4控制通过车辆外侧磁场线圈102的电流增大、控制通过内侧磁场线圈102的电流减小，车辆外侧磁流变块1变硬，内侧磁流变块1变软，以平衡弯道处的离心力、限制车辆的行驶速度；磁流变液的软硬程度取决于车辆超速的情况以及车辆左右质量分布情况。 [0032] 压力传感器2为现有装置，安装于磁流变块1下方，车辆通过非弯道路段时检测车辆左右质量分布情况；车辆左右质量不均衡，压力传感器2将信息传输至单片机4，以车辆中线为界，单片机4控制质量较大一侧磁流变块内的磁场线圈102磁场强度增大，控制质量较小一侧磁流变块1内的磁场线圈2磁场强度减小，使两侧磁场线圈的磁场强度产生差值，从而使质量较大一侧的磁流变块1达到最硬状态，使质量较小一侧磁流变块1变软，直到抵消车辆的不平衡状态停止变化，变软程度根据车辆左右质量分布而定，以保证车辆平稳行驶。 [0033] 摄像头5为现有装置，采用可测距、可进行360度旋转监测的高清摄像头5，安装于道路两侧，其作用是根据车辆的行驶距离、时间测定车辆的位置信息、速度信息。 [0034] 供电设备包括现有装置风力发电机301、太阳能电板302、蓄电池；风力发电机301、太阳能电板302均安装于道路两侧；风力发电机301、太阳能电板302、压力传感器2、摄像头5均与蓄电池303连接；风力发电机301、太阳能电板302工作产生的电能储存在蓄电池中。 [0035] 请参阅图1、图2，该路面结构的整体系统电路中单片机型号为AT89C51。XTAL1，XTAL2，相接的电路为单片机工作所必须的起震电路。RST相接的是单片机开关，可通过按键控制整个电路的开关。与P1.7相接的摄像头，根据捕捉车的位置和时间计算出车的速度。与P1.4相接的是压力传感器由弹性元件和电阻应变片组成;当弹性元件受到压力时，其表面发生应变，粘贴在弹性元件表面得电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变面而相应变化，通过测量电阻应变片的阻值变化，来测量车辆通过时左右的质量分布。P0.2，P0.3相接的是磁感线圈。与P0.0、P0.1相接的是磁流变块，磁流变块由磁流变器和磁场线圈构成。供电系统电路芯片型号为LT1073，其内有低电压测定器，经由电阻R6检测充电电流，在蓄电池中维持16毫安的充电电流，在太阳能板的输出电压将至4V时，将断开充电电路。302为太阳能电板，提供6V电压，与锂电池板相接，为整个电路提供电能。风力会让风轮转动，风轮中的电感线圈随之在磁场中运动，再通过四个整流器产生电流。 [0036] 过程描述： [0037] 该新型路面结构，由摄像头来测量车辆行驶速度，通过摄像头来捕捉车得位置，摄像头将信息传给单片机，单片机通过时间和位置计算出车的行驶速度。如果车辆行驶速度正常则单片机控制通过磁场线圈的电流增大，磁场增大磁流变块变硬。反之如果测得的车辆行驶速度过大则单片机控制磁感线圈的电流减小，磁场减小，磁流变块变软，增大了阻力达到减速的目的。 同时在磁流变块下方安装压力传感器，测量车辆通过时车辆左右的压力是否均衡，单片机将质量大的一侧的磁场线圈电流增大则该侧的磁流变块变硬。 |
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