感应式预警隔离栏及其预警方法

摘要

本公开提供了感应式预警隔离栏及其预警方法。其中，感应式预警隔离栏，包括：隔离栏本体，其设置有至少两个竖杆；每个竖杆内均设有空腔；沿车辆行驶方向，车辆最先经过的竖杆记为第一竖杆；第一竖杆上设置有第一预警灯；第一竖杆的空腔内设置有永磁柱和感应线圈，感应线圈依次与稳压二极管、第一可控开关和第一预警灯串接构成回路；所述第一可控开关与第一控制器相连，第一控制器用于根据接收的车辆与第一竖杆之间的距离与安全距离范围比较来控制第一可控开关的通断，进而控制第一警示灯的亮灭。

权利要求

1.感应式预警隔离栏，其特征在于，包括：隔离栏本体，其设置有至少两个竖杆；每个竖杆内均设有空腔；沿车辆行驶方向，车辆最先经过的竖杆记为第一竖杆；第一竖杆上设置有第一预警灯；

第一竖杆的空腔内设置有永磁柱和感应线圈，感应线圈依次与稳压二极管、第一可控开关和第一预警灯串接构成回路；所述第一可控开关与第一控制器相连，第一控制器用于根据接收的车辆与第一竖杆之间的距离与安全距离范围比较来控制第一可控开关的通断，进而控制第一警示灯的亮灭；

除第一竖杆外，其他竖杆中至少有一个竖杆上设置有第二预警灯；所述第一控制器还与超短波发射电路相连，超短波发射电路用于发射超短波；设有第二预警灯的竖杆的空腔内均设置有电磁波检测电路和第二可控开关，第二可控开关与依次串接供电电源和第二警示灯构成回路；所述电磁波检测电路用于接收与汽车行驶方向同向的超短波信号并传送至第二控制器，由第二控制器控制第二可控开关闭合，进而控制第二警示灯的亮起。

2.如权利要求1所述的感应式预警隔离栏，其特征在于，所述第一控制器还与红外测距传感器相连，所述红外测距传感器用于实时检测车辆与隔离栏本体之间的距离，并传送至第一控制器。

3.如权利要求1所述的感应式预警隔离栏，其特征在于，所述第一控制器还与速度传感器和加速度传感器分别相连，所述速度传感器和加速度传感器用于分别检测车辆横向移动速度和车辆横向移动加速度并均传送至第一控制器；

所述第一控制器用于根据接收车辆横向移动速度和车辆横向移动加速度，计算出安全距离范围值。

4.如权利要求3所述的感应式预警隔离栏，其特征在于，安全距离范围的最小值＝车辆横向移动速度移动*(驾驶员反应时间+驾驶员制动时间)+车辆横向移动加速度*驾驶员制动时间2/2+车辆自身宽度/2；安全距离范围的最大值＝车辆与隔离栏本体之间的距离-车辆自身宽度；其中，驾驶员反应时间、驾驶员制动时间和车辆自身宽度均已知。

5.如权利要求1所述的感应式预警隔离栏，其特征在于，所述永磁柱沿轴向磁化。

6.如权利要求1所述的感应式预警隔离栏，其特征在于，所述隔离栏本体采用橡胶材质；

或所述空腔内放置有橡胶颗粒。

7.如权利要求1所述的感应式预警隔离栏，其特征在于，所述供电电源为太阳能电池板。

8.一种基于如权利要求1-7中任一项所述的感应式预警隔离栏的预警方法，其特征在于，包括：

在车辆逐渐靠近隔离栏本体且车辆距离隔离栏本体之间的距离在安全范围之内，永磁柱产生变化的磁场，感应线圈上产生电动势未达到稳压二极管反向击穿电压临界值；

当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最大值时，感应线圈上产生电动势达到稳压二极管反向击穿电压临界值；

当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最小值时，第一控制器控制第一可控开关闭合第一警示灯亮。

9.如权利要求8所述的感应式预警隔离栏的预警方法，其特征在于，该方法还包括：当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最小值时，第一控制器还控制超短波发射电路发射超短波；电磁波检测电路接收与汽车行驶方向同向的超短波信号并传送至第二控制器，第二控制器控制第二可控开关闭合，进而控制第二警示灯的亮起。

说明书

感应式预警隔离栏及其预警方法

技术领域

[0001] 本公开属于交通设施领域，尤其涉及一种感应式预警隔离栏及其预警方法。

背景技术

[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

[0003] 交通隔离栏是一种基础交通设施，用于隔离双向车道。但因为新驾驶员驾驶车辆情况下或情况突发，不易掌控车辆与隔离栏的间距，易造成摩擦或撞击事故。尤其在夜间因
视线受限，摩擦后更易引发一系列交通事故。

[0004] 授权公告号为CN107464451A的“感应式交通隔离栏”发明公开了一种感应式交通隔离栏。该发明运行过程为，车辆运行过程中车辆与隔离栏距离逐渐减小，与永磁柱吸引所
产生感应电动势达到临界值后，隔离栏上警示灯亮起，实现对驾驶员提醒的功能，在感应电
动势未达到条件时，内部装置处于闲置状态，不进行工作，采用被动警示方式，可在一定程
度上对驾驶员进行提醒，适用于车辆低速行驶状态下的预警。

发明内容

[0005] 根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种感应式预警隔离栏，其适用于高速及低速行驶状态下的车辆预警。

[0006] 本公开的一种感应式预警隔离栏，包括：

[0007] 隔离栏本体，其设置有至少两个竖杆；每个竖杆内均设有空腔；沿车辆行驶方向，车辆最先经过的竖杆记为第一竖杆；第一竖杆上设置有第一预警灯；

[0008] 第一竖杆的空腔内设置有永磁柱和感应线圈，感应线圈依次与稳压二极管、第一可控开关和第一预警灯串接构成回路；所述第一可控开关与第一控制器相连，第一控制器
用于根据接收的车辆与第一竖杆之间的距离与安全距离范围比较来控制第一可控开关的
通断，进而控制第一警示灯的亮灭。

[0009] 在一个或多个实施例中，除第一竖杆外，其他竖杆中至少有一个竖杆上设置有第二预警灯；所述第一控制器还与超短波发射电路相连，超短波发射电路用于发射超短波；设
有第二预警灯的竖杆的空腔内均设置有电磁波检测电路和第二可控开关，第二可控开关与
依次串接供电电源和第二警示灯构成回路；所述电磁波检测电路用于接收与汽车行驶方向
同向的超短波信号并传送至第二控制器，由第二控制器控制第二可控开关闭合，进而控制
第二警示灯的亮起。

[0010] 在一个或多个实施例中，所述第一控制器还与红外测距传感器相连，所述红外测距传感器用于实时检测车辆与隔离栏本体之间的距离，并传送至第一控制器。

[0011] 在一个或多个实施例中，所述第一控制器还与速度传感器和加速度传感器分别相连，所述速度传感器和加速度传感器用于分别检测车辆横向移动速度和车辆横向移动加速
度并均传送至第一控制器；

[0012] 所述第一控制器用于根据接收车辆横向移动速度和车辆横向移动加速度，计算出安全距离范围值。

[0013] 在一个或多个实施例中，安全距离范围的最小值＝车辆横向移动速度移动*(驾驶员反应时间+驾驶员制动时间)+车辆横向移动加速度*驾驶员制动时间2/2+车辆自身宽度/
2；安全距离范围的最大值＝车辆与隔离栏本体之间的距离-车辆自身宽度；其中，驾驶员反
应时间、驾驶员制动时间和车辆自身宽度均已知。

[0014] 在一个或多个实施例中，所述永磁柱沿轴向磁化。

[0015] 在一个或多个实施例中，所述隔离栏本体采用橡胶材质。

[0016] 在一个或多个实施例中，所述空腔内放置有橡胶颗粒。

[0017] 在一个或多个实施例中，所述供电电源为太阳能电池板。

[0018] 根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种感应式预警隔离栏的预警方法。

[0019] 本公开的一种基于感应式预警隔离栏的预警方法，包括：

[0020] 在车辆逐渐靠近隔离栏本体且车辆距离隔离栏本体之间的距离在安全范围之内，永磁柱产生变化的磁场，感应线圈上产生电动势未达到稳压二极管反向击穿电压临界值；

[0021] 当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最大值时，感应线圈上产生电动势达到稳压二极管反向击穿电压临界值；

[0022] 当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最小值时，第一控制器控制第一可控开关闭合第一警示灯亮。

[0023] 在一个或多个实施例中，该方法还包括：

[0024] 当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最小值时，第一控制器还控制超短波发射电路发射超短波；电磁波检测电路接收与汽车行驶方向同向的超短
波信号并传送至第二控制器，第二控制器控制第二可控开关闭合，进而控制第二警示灯的
亮起。

[0025] 本公开的有益效果是：

[0026] (1)本公开的感应式预警隔离栏，考虑了驾驶员实际情况，也就是在驾驶员与高速行驶车辆保持相对运动过程中，驾驶员大部分关注点位于前方，对两侧注意力减弱，会出现
无法注意到两侧警示灯的情况；本公开还考虑了车辆与隔离栏安全距离，仅在车辆与隔离
栏之间的距离小于或等于安全距离时警示灯亮，避免车辆与隔离栏之间的距离大于安全距
离时警示灯亮而造成车辆因远离隔离栏而占用相邻车道，影响车辆正常行驶空间。

[0027] (2)本公开的感应式预警隔离栏，在车辆不断接近隔离栏的过程中，感应式预警隔离栏内的电路开始主动运行，当二者距离小于安全距离最小值时，警示灯预警；考虑到不同
车速即及不同道路宽度的条件下，安全距离也不相同；当车辆与隔离栏间距达到安全距离
最小值时，电路方可接通，车体侧方以及前方警示灯直接亮起，提醒驾驶员保持车辆与隔离
栏处于安全距离之内。

[0028] (3)本公开考虑到处于高速行驶状态下的驾驶员视线受阻，可能无法注意到与车辆平行位置警示灯亮起，进而无法及时采取调控措施，本公开利用超短波发射与接收装置，
将警示信号传递至车辆前方，对其采取预警措施，使驾驶员提前发现情况，调整车辆与隔离
栏处于相对安全的距离之中，以保证驾驶员尽可能在较短时间内对车辆采取措施，降低车
辆与隔离栏摩擦发生概率。在车辆处于高速或低速行驶状态时，本公开的感应式预警隔离
栏均可发挥重要作用，适用范围更加广泛。

附图说明

[0029] 构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

[0030] 图1为本公开实施例的感应式预警隔离栏的结构示意图。

[0031] 图2为本公开实施例的感应式预警隔离栏的运行流程图。

[0032] 图3为稳压二极管原理图。

[0033] 图4为稳压二极管伏安特性曲线。

[0034] 图5为永磁柱运行图。

[0035] 图6为车辆行驶简图。

[0036] 其中，1、隔离栏本体；2、横杆；3、竖杆；4、橡胶颗粒；5、警示灯；6、太阳能电池板；7、感应线圈；8、永磁柱。

具体实施方式

[0037] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。

[0038] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0039] 如图1所示，本实施例的感应式预警隔离栏，包括：

[0040] 隔离栏本体1，其设置有至少两个竖杆3；每个竖杆3内均设有空腔；沿车辆行驶方向，车辆最先经过的竖杆记为第一竖杆；第一竖杆上设置有第一预警灯；

[0041] 第一竖杆的空腔内设置有永磁柱8和感应线圈7，感应线圈7依次与稳压二极管、第一可控开关和第一预警灯串接构成回路；所述第一可控开关与第一控制器相连，第一控制
器用于根据接收的车辆与第一竖杆之间的距离与安全距离范围比较来控制第一可控开关
的通断，进而控制第一警示灯的亮灭。

[0042] 具体地，隔离栏本体1包括横杆2和竖杆3。设计考虑到隔离栏标准宽度为3米以及小型车辆宽度为1.6米至2.5米，规格设为每片3米，中间四根竖杆均匀分布。

[0043] 隔离栏本体1设有内部骨架，该骨架由非铁磁体空心不锈钢管打造，以使永磁柱两端的磁场在自然状态下，向外扩散，而仅有较少部分通过感应线圈；所述隔离栏内部腔体含
橡胶颗粒4，增加隔离栏弹性；

[0044] 在隔离栏本体1上安装警示灯5起到警示作用；

[0045] 隔离栏本体1上安装太阳能电池板6将太阳能转化为电能，以提供感应装置工作所需能量；所述隔离栏内腔之中向下悬垂一段沿轴轴向磁化的永磁柱，采用轴向磁化永磁柱
可更大程度上使所产生的磁感线最大化通过感应线圈，增加装置灵敏性；永磁柱上方设有
感应线圈，以方便磁感线通过。

[0046] 在第一竖杆的空腔之中垂直悬挂一段永磁柱，该永磁柱沿轴轴向磁化，在永磁柱上方放置感应线圈，由于车体大部分由铁质构成，当车辆靠近该装置时，二者相互吸引，导
致永磁柱相对于车辆前后摆动，产生如图5所示效果，产生夹角X、Y。永磁柱由竖直位置前后
摆动，夹角X、Y 逐渐增大，则在永磁柱摆动过程中，相对于静止的感应线
圈而言，感应线圈切割磁感线，进而产生动生电动势E，E值变化影响因素如下：

[0047] E＝BVLsinX

[0048] 其中，V表示感应线圈移动速度，L表示永磁柱距离隔离栏顶端距离。

[0049] 当车速越快时，二者吸引力越大，夹角X越大，磁感线变化距离越大，使切割磁感线范围越大，则感应电动势越大。当感应电动势超过稳压二极管反向击穿电压临界值时，电流
通过稳压二极管到达电路板。

[0050] 所述稳压二极管在电路中反向连接，其动态电阻 如图4所示，稳压二极管伏安特性曲线所示，在电流逐渐增大的过程中，电压基本不变，由上述公式所得，此
过程中动态电阻逐渐减小，当感应电动势未达到稳压二极管反向击穿电压临界值时，如图3
所示，即UiUz，此时U0＝Uz，电流可通过二极管；其中，Ui为输入电压，Uz为稳压二极管反向击穿电压临
界值，U0为输出电压。

[0051] 在具体实施中，除第一竖杆外，其他竖杆中至少有一个竖杆上设置有第二预警灯；所述第一控制器还与超短波发射电路相连，超短波发射电路用于发射超短波；设有第二预
警灯的竖杆的空腔内均设置有电磁波检测电路和第二可控开关，第二可控开关与依次串接
供电电源和第二警示灯构成回路；所述电磁波检测电路用于接收与汽车行驶方向同向的超
短波信号并传送至第二控制器，由第二控制器控制第二可控开关闭合，进而控制第二警示
灯的亮起。

[0052] 当车辆经过隔离栏时，处于车辆范围内的永磁柱均可与车辆相互吸引，在达到第一竖杆上的警示灯亮起条件时，附近感应装置均可发挥作用，超短波发射电路发射超短波，
使车辆前后隔离栏电磁波检测电路接受超短波，第一竖杆前方的警示灯亮起时可对高速行
驶车辆进行提醒；

[0053] 具体地，所述第一控制器还与红外测距传感器相连，所述红外测距传感器用于实时检测车辆与隔离栏本体之间的距离，并传送至第一控制器。

[0054] 所述第一控制器还与速度传感器和加速度传感器分别相连，所述速度传感器和加速度传感器用于分别检测车辆横向移动速度和车辆横向移动加速度并均传送至第一控制
器；

[0055] 所述第一控制器用于根据接收车辆横向移动速度和车辆横向移动加速度，计算出安全距离范围值。

[0056] 安全距离范围的最小值＝车辆横向移动速度移动*(驾驶员反应时间+驾驶员制动时间)+车辆横向移动加速度*驾驶员制动时间2/2+车辆自身宽度/2；安全距离范围的最大
值＝车辆与隔离栏本体之间的距离-车辆自身宽度；其中，驾驶员反应时间、驾驶员制动时
间和车辆自身宽度均已知。

[0057] 所述安全距离由以下公式进行界定：

[0058] 驾驶员制动时间(警示灯亮起开始计时，车辆与隔离栏恢复安全距离计时结束)

[0059] t＝ts+tl

[0060] ts——驾驶员反应时间(s)；

[0061] tl——驾驶员制动作用时间(s)。

[0062] 车辆与隔离栏间距(车辆纵向移动距离由车体中心线开始测量)：

[0063] yk＝vyk*ts

[0064]

[0065]

[0066] yk——反应时间内驾驶员侧向运动距离(m)；

[0067] yk+1——制动时间内驾驶员侧向运动距离(m)；

[0068] y——车辆与隔离栏应保持间距(m)；

[0069] vyk——车辆横向移动速度移动(m/s)；

[0070] ayk——车辆横向移动加速度(m/s2)；

[0071] W——车辆自身宽度(m)。

[0072] 安全距离范围：

[0073]

[0074] ymaxk＝H-W

[0075] ymink——安全距离最小值(m)；

[0076] ymaxk——安全距离最大值(m)；

[0077] H——靠近隔离栏侧车道宽度(m)。

[0078] 不同距离下电路闭合情况：

[0079]

[0080] y′——红外测距传感器所测得车辆与隔离栏间距(m)。

[0081] 交通护栏按材质分类，有铁质护栏、水泥护栏、塑料护栏、木制护栏等，然而普通的交通护栏的强度不高，稍微受到撞击后便会损坏，导致次生事故发生时，因隔离栏受损对车
辆及人员造成更大伤害。

[0082] 在本实施例中，所述隔离栏本体采用橡胶材质。

[0083] 所述空腔内放置有橡胶颗粒。

[0084] 本实例的隔离栏外部采用橡胶，同时在内腔弥散橡胶颗粒，更大程度上增强隔离栏本体弹性，达到保护车辆效果。同时在隔离栏内腔内设计骨架结构，该骨架采用空心不锈
钢管，增加隔离栏强度。

[0085] 本公开实施例的一种基于感应式预警隔离栏的预警方法，包括：

[0086] 在车辆逐渐靠近隔离栏本体且车辆距离隔离栏本体之间的距离在安全范围之内，永磁柱产生变化的磁场，感应线圈上产生电动势未达到稳压二极管反向击穿电压临界值；

[0087] 当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最大值时，感应线圈上产生电动势达到稳压二极管反向击穿电压临界值；

[0088] 当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最小值时，第一控制器控制第一可控开关闭合第一警示灯亮。

[0089] 在另一实施例中，该方法还包括：

[0090] 当车辆距离隔离栏本体之间的距离小于或等于安全距离范围的最小值时，第一控制器还控制超短波发射电路发射超短波；电磁波检测电路接收与汽车行驶方向同向的超短
波信号并传送至第二控制器，第二控制器控制第二可控开关闭合，进而控制第二警示灯的
亮起。

[0091] 具体地：如图2所示，本公开实施例的一种基于感应式预警隔离栏的预警方法为：

[0092] 第一种情况，当车辆未经过隔离栏时，永磁柱无法与车辆发生吸引，进而无法产生感应电动势以及感应电流，隔离栏内部感应装置处于闲置状态。

[0093] 第二种情况，车辆经过隔离栏，但二者距离处于安全距离之内时，轴向磁化永磁柱与车辆相互吸引，但感应线圈所产生感应电动势大小未达到稳压二极管反向击穿电压临界
值，大部分电流无法通过稳压二极管，使电路处于切断状态，感应装置无法发挥作用。

[0094] 第三种情况，当车辆经过隔离栏，且二者距离接近安全距离临界值时，所产生感应电动势超过稳压二极管反向击穿电压临界值，感应电流通过稳压二极管到达传感器模块，
此时红外测距传感器、速度传感器、加速度传感器发挥作用，进行车辆与隔离栏距离、车辆
横向移动速度以及加速度进行测量，并将数据传至数据处理模块进行分析，控制器对此数
据进行匹配，对此做出正确处理，执行指令使可控开关模块切断电路，使此装置所产生感应
电流无法通过电路，超短波发射机处于闲置状态，且第一竖杆上的警示灯及其前方竖杆上
的警示灯处于关闭状态。

[0095] 第四种情况，车辆与隔离栏间距小于等于安全距离，此时控制器执行指令，使可控开关模块接通电路，此时电路连通，电流到达超短波发射机，使之发射超短波，车辆旁第一
竖杆上的亮起，同时车辆前后侧隔离栏电磁波检测装置发挥作用，使第一竖杆前方竖杆上
的警示灯的亮起，感应装置发挥作用，对靠近车辆进行预警，以减少交通事故发生。

[0096] 第五种情况，由于警示灯亮起后，车辆仍无法快速远离隔离栏，进而发生摩擦或撞击，此时橡胶材质本体发挥作用，相较于当前铁质、不锈钢等材质，硬性相对减小，弹性增
加，可在一定程度上降低车辆及人员损伤程度。

[0097] 上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。