一种交互式可升降中央分隔带及其控制方法
技术领域
本发明属于智能交通
技术领域
，尤其涉及道路中间的分隔带。背景技术
交通量是一个随机数，不同时间、不同地点的交通量都是变化的，即交通量的时空分布特性。城市中工作区和居住区的分离通常导致道路双向车流量分配极不均匀，尤其是早晚高峰期间，潮汐现象明显，这就为可变车道的产生提供了契机。
中央分隔带指的是沿道路纵向设置的分隔车行道用的带状设施，用于分隔双向车流和防止眩光，而中央分隔带将占据一定道路宽度。在以往的道路交通研究中：有部分学者采用可移动式中央分隔带，有部分学者提出采用龙门架进行信号控制，还有部分学者提出采用可变道钉灯进行车道转换。然而，可移动式中央分隔带需要专门的器械进行移动，同时清空时间也比较长；龙门架无法保证司机能够实时观测行车道方向；可变道钉灯虽然能为驾驶员提供实时的交通引导，但是无法防止夜间开车因灯光产生的眩光。因此，目前需要一种可实施转换车道方向，同时还能减少夜间眩光影响的智能控制系统。
发明内容
本发明是为了实施转换车道方向，同时还能减少夜间眩光影响，现提供一种交互式可升降中央分隔带及其控制方法。
一种交互式可升降中央分隔带，包括沿其长度方向呈直线设置的多段分隔板，相邻的两个分隔板之间留有施工缝，每个分隔板下方均通过升降设备支撑，升降设备用于驱动分隔板升降，分隔板上表面设有显示设备，
所述可升降中央分隔带还包括信息采集系统和智能控制系统，
信息采集系统包括：用于采集光照强度的光照检测器、用于采集路面湿度的湿度检测器，用于判断是否为夜晚的时钟，分别用于采集双向车道的车流信息的两个视频检测组，每个视频检测组均包括多个视频检测器；
智能控制系统包括以下软件实现的单元：
用于实时采集光照强度、路面湿度、时刻信息以及双向车道车流信息的单元，
用于根据环境信息判断中央分隔带所在路段是否为潮湿、阴天或夜晚的单元，
用于当中央分隔带所在路段为潮湿、阴天或夜晚，并且中央分隔带处于路面之上时，保持中央分隔带状态不变的单元，
用于当中央分隔带所在路段为潮湿、阴天或夜晚，并且中央分隔带处于路面之下时，控制升降设备驱动中央分隔带上升至路面之上的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量不超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之上时，保持中央分隔带状态不变的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量不超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之下时，控制升降设备驱动中央分隔带上升至路面之上的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之下时，判断双向车道的车流信息是否均衡的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之上时，控制升降设备驱动中央分隔带下降至路面之下的单元，
当中央分隔带位于路面之下，且双向车道的车流信息均衡时，保持中央分隔带状态不变的单元，
当中央分隔带位于路面之下，且双向车道的车流信息不均衡时，调整显示设备显示指示箭头，该指示箭头的指向与车流量大的车道放行方向一致的单元。
进一步的，上述升降设备包括至少两个升降柱，所有升降柱均匀并列设置在分隔板下表面，所述升降柱为机电式升降柱，包括：底座、外主架、内柱和顶部支撑板，外主架为圆筒形，外主架套接在内柱的外部，外主架的底端垂直固定在底座的上表面，底座内部设有升降电机，升降电机的动力输出端连接内柱的底端，升降电机用于驱动内柱升降、使得内柱能够伸出至外主架外部或缩回至外主架内部，顶部支撑板垂直固定在内柱顶端，分隔板固定在顶部支撑板的上表面。
进一步的，上述分隔板两侧均设有凹槽，所述凹槽的两侧均开有滑道，每个凹槽内均嵌有一个支撑设备，支撑设备包括：重力板、上支撑框架、下支撑框架、上卡扣组和下卡扣组，两个卡扣组均位于分隔板内部，上支撑框架和下支撑框架均为矩形框架结构、且宽度小于凹槽宽度，矩形框架结构有两条沿对角线设置的加强筋，重力板的两端分别嵌入在凹槽两侧的滑道内，重力板能够沿滑道上下移动，上支撑框架的顶边和底边分别与重力板的底边和下支撑框架的顶边枢轴连接，下支撑框架的底边与凹槽的底端枢轴连接，凹槽的内壁上开有四个卡扣孔，四个卡扣孔两两一组分为两组，一组卡扣孔位于重力板的下方、且与重力板的底边相切，另一组卡扣孔与上支撑框架和下支撑框架的连接边正对，两组卡扣孔之间的距离与重力板的高度相等，两组卡扣孔和两个卡扣组一一对应，每个卡扣组均包括伸缩部和驱动部，驱动部用于驱动伸缩部从对应的卡扣孔伸出或缩回。
进一步的，上述伸缩部包括两个伸缩杆、连接杆和传动杆，驱动部包括：PLC和旋转电机；连接杆的两端分别与两个伸缩杆末端固定连接，两个伸缩杆平行且同向设置，传动杆的一端与连接杆的中点固定连接、且与两个伸缩杆反向设置，传动杆沿其长度方向设有齿；旋转电机的动力输出端套接有齿轮，齿轮与传动杆上的齿相互啮合，PLC用于控制旋转电机正反转，使得两个伸缩杆的首端能够从其对应的两个卡扣孔中伸出或缩回。
进一步的，上述智能控制系统还包括以下软件实现的单元：
当分隔板完全位于路面之下时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出的单元，
当驱动分隔板上升时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，同时调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出的单元，
当分隔板完全位于路面之上时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出的单元，
当驱动分隔板下降时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，同时调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回的单元。
一种交互式可升降中央分隔带的控制方法，该方法基于可升降中央分隔带实现，该可升降中央分隔带包括沿其长度方向呈直线设置的多段分隔板，相邻的两个分隔板之间留有施工缝，每个分隔板下方均通过升降设备支撑，升降设备用于驱动分隔板升降，分隔板上表面设有显示设备；
所述控制方法初始化状态下，中央分隔带位于道路中间两条黄线之间的凹坑内部，中央分隔带上表面与路面齐平，且使得中央分隔带所在路段中间增加一条新车道，
所述控制方法包括以下步骤：
步骤一：采集中央分隔带所在路段的环境信息，所述环境信息包括光照强度、路面湿度、时刻信息以及双向车道的车流信息，
步骤二：根据环境信息判断中央分隔带所在路段是否为潮湿、阴天或夜晚，是则执行步骤三，否则执行步骤四，
步骤三：判断中央分隔带是否处于路面之上，是则返回步骤一，否则执行步骤五，
步骤四：根据环境信息判断中央分隔带所在路段交通流量是否超过最大阈值，是则执行步骤六，否则执行步骤三，
步骤五：控制升降设备驱动中央分隔带上升至路面之上，然后返回步骤一，
步骤六：判断中央分隔带是否处于路面之下，是则执行步骤七，否则执行步骤八，
步骤七：根据环境信息判断双向车道的车流信息是否均衡，是则返回步骤一，否则执行步骤九，
步骤八：控制升降设备驱动中央分隔带下降至路面之下，然后执行步骤七，
步骤九：调整显示设备显示指示箭头，该指示箭头的指向与车流量大的车道放行方向一致，然后返回步骤一。
进一步的，当步骤三中判断结果为中央分隔带处于路面之下时，先执行步骤三一，所述步骤三一具体为：
调整显示设备显示叉号，直至新车道上的车辆被清空后再执行步骤五。
进一步的，上述步骤一中，利用光照检测器采集光照强度，利用湿度检测器采集路面湿度，利用时钟判断是否为夜晚，利用两个视频检测组分别采集双向车道的车流信息。
进一步的，在步骤五控制升降设备驱动中央分隔带上升的同时，还要调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出，当分隔板完全位于路面之上时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出；
在步骤八控制升降设备驱动中央分隔带下降的同时，还要调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，同时调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，当分隔板完全位于路面之下时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出。
本发明所述的一种交互式可升降中央分隔带及其控制方法，在日间且车辆较少时能够通过新增车道调整对向行驶的车流，车流量较多时中央分隔带可降至路面之下，多出一条车道供车辆行驶，提高通行能力；在夜间或阴雨天，中央分隔带升至路面之上，分隔对向车流，防止眩光，提高道路安全性。
附图说明
图1为本发明所述一种交互式可升降中央分隔带的结构框图；
图2为一种交互式可升降中央分隔带设置在道路上的示意图；
图3为图2的横断面示意图；
图4为图2的纵断面示意图；
图5为中央分隔带的结构示意图，其中，(a)表示位于路面之下，(b)表示位于路面之上；
图6为支撑设备的结构示意图，其中，(a)表示中央分隔带位于路面之下的状态，(b)表示中央分隔带上升或下降的状态，(c)表示中央分隔带位于路面之上的状态；
图7为伸缩部的结构示意图；
图8为卡扣组的结构示意图；
图9为一种交互式可升降中央分隔带的控制方法的流程图；
图10为显示设备显示第一个方向时的示意图；
图11为显示设备显示叉号时的示意图；
图12为显示设备显示第二个方向时的示意图。
分隔板1、显示设备2、升降设备3、黄线4、施工缝5、齿轮6、视频检测器7、升降柱8、底座9、外主架10、内柱11、顶部支撑板12、重力板13、上支撑框架14、下支撑框架15、伸缩杆16、连接杆17、传动杆18。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图8具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种交互式可升降中央分隔带，包括沿其长度方向呈直线设置的多段分隔板1，相邻的两个分隔板1之间留有施工缝5，防止因分隔板变形产生挤压破坏。每个分隔板1下方均通过升降设备3支撑，升降设备3用于驱动分隔板1升降，分隔板1上表面设有显示设备2，可根据车流情况显示不同方向，指导车辆进行车道变换。
具体的，所述升降设备3包括至少两个升降柱8，所有升降柱8均匀并列设置在分隔板1下表面，所述升降柱8为机电式升降柱，包括：底座9、外主架10、内柱11和顶部支撑板12，外主架10为圆筒形，外主架10套接在内柱11的外部，外主架10的底端垂直固定在底座9的上表面，底座9内部设有升降电机，升降电机的动力输出端连接内柱11的底端，升降电机用于驱动内柱11升降、使得内柱11能够伸出至外主架10外部或缩回至外主架10内部，顶部支撑板12垂直固定在内柱11顶端，分隔板1固定在顶部支撑板12的上表面。
具体的，分隔板1两侧均设有凹槽，所述凹槽的两侧均开有滑道，每个凹槽内均嵌有一个支撑设备，支撑设备包括：重力板13、上支撑框架14、下支撑框架15、上卡扣组和下卡扣组，两个卡扣组均位于分隔板1内部，上支撑框架14和下支撑框架15均为矩形框架结构、且宽度小于凹槽宽度，矩形框架结构有两条沿对角线设置的加强筋。
重力板13的两端分别嵌入在凹槽两侧的滑道内，重力板13能够沿滑道上下移动，上支撑框架14的顶边和底边分别与重力板13的底边和下支撑框架15的顶边枢轴连接，下支撑框架15的底边与凹槽的底端枢轴连接。
凹槽的内壁上开有四个卡扣孔，四个卡扣孔两两一组分为两组，一组卡扣孔位于重力板13的下方、且与重力板13的底边相切，另一组卡扣孔与上支撑框架14和下支撑框架15的连接边正对，两组卡扣孔之间的距离与重力板13的高度相等，
两组卡扣孔和两个卡扣组一一对应，每个卡扣组均包括伸缩部和驱动部，驱动部用于驱动伸缩部从对应的卡扣孔伸出或缩回。
伸缩部包括两个伸缩杆16、连接杆17和传动杆18，驱动部包括：PLC和旋转电机。连接杆17的两端分别与两个伸缩杆16末端固定连接，两个伸缩杆16平行且同向设置，传动杆18的一端与连接杆17的中点固定连接、且与两个伸缩杆16反向设置，传动杆18沿其长度方向设有齿。旋转电机的动力输出端套接有齿轮19，齿轮19与传动杆18上的齿相互啮合。PLC用于控制旋转电机正反转，使得两个伸缩杆16的首端能够从其对应的两个卡扣孔中伸出或缩回。
所述可升降中央分隔带还包括信息采集系统和智能控制系统。信息采集系统包括：用于采集光照强度的光照检测器、用于采集路面湿度的湿度检测器，用于判断是否为夜晚的时钟，分别用于采集双向车道的车流信息的两个视频检测组，每个视频检测组均包括多个视频检测器7。
智能控制系统包括以下软件实现的单元：
用于实时采集光照强度、路面湿度、时刻信息以及双向车道车流信息的单元，
用于根据环境信息判断中央分隔带所在路段是否为潮湿、阴天或夜晚的单元，
用于当中央分隔带所在路段为潮湿、阴天或夜晚，并且中央分隔带处于路面之上时，保持中央分隔带状态不变的单元，
用于当中央分隔带所在路段为潮湿、阴天或夜晚，并且中央分隔带处于路面之下时，控制升降设备3驱动中央分隔带上升至路面之上的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量不超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之上时，保持中央分隔带状态不变的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量不超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之下时，控制升降设备3驱动中央分隔带上升至路面之上的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之下时，判断双向车道的车流信息是否均衡的单元，
用于当中央分隔带所在路段为干爽、晴天或日间，中央分隔带所在路段交通流量超过最大阈值，并且中央分隔带处于路面之上时，控制升降设备3驱动中央分隔带下降至路面之下的单元，
当中央分隔带位于路面之下，且双向车道的车流信息均衡时，保持中央分隔带状态不变的单元，
当中央分隔带位于路面之下，且双向车道的车流信息不均衡时，调整显示设备2显示指示箭头，该指示箭头的指向与车流量大的车道放行方向一致的单元，
当分隔板1完全位于路面之下时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出的单元，
当驱动分隔板1上升时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，同时调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出的单元，
当分隔板1完全位于路面之上时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出的单元，
当驱动分隔板1下降时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，同时调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回的单元。
本实施方式中，升降设备3设置在道路的凹坑中，所述凹坑沿道路走向设置、且位于道路的两条黄线4之间。初始状态下，分隔板1位于凹坑内部，且上表面与路面齐平。通过采集系统实时采集道路环境信息，根据不同信息判断分隔板1是否需要上升或下降。分隔板1上升，能够将两个方向的车道进行分隔，在道路环境不好的时候，降低交通事故发生的几率。在路况良好的情况下，分隔板1下降，能够增加一条新的车道，并通过上方的显示设备快速转换车道方向，车辆运行更加灵活。
当升降设备3驱动分隔板1升起时，中央分隔带主体能够完全突出于凹坑，支撑设备启动，上卡扣组缩回，在重力的作用下重力板13下落，同时，下卡扣组伸出，推动上支撑框架14和下支撑框架15的连接边向外凸出，直至重力板13下落至下卡扣组上。此时，上卡扣组伸出，重力板13被夹持在两组卡扣组之间进行限位，下支撑框架15完全贴合于路面。上支撑框架14、下支撑框架15和分隔板1构成三角形稳定结构，辅助分隔板1稳定的坐落在路面上。
进一步的，一旦分隔板1下方升降设备3损坏，由于重力作用正常情况下分隔板1会下落。但是有了支撑设备的辅助，由于重力板13被限位，上支撑框架14、下支撑框架15和分隔板1的三角形始终得到保持，就能够通过分隔板1两侧的支撑框架15将分隔板1支撑在路面上。
当升降设备3驱动分隔板1下降时，使得中央分隔带完全缩回至凹坑内部、且上表面与路面齐平，此时道路中间空出一条车道的宽度，根据显示设备2上显示的指示箭头方向构成一条新的车道。同时，上卡扣组缩回，在重力作用下，分隔板1下落，依次挤压下支撑框架15、上支撑框架14和重力板13，使得三者再次与分隔板1相贴合。此时，再使上卡扣组伸出，由于上卡扣组位于重力板13下方，就能够对重力板13起到支撑作用，防止下支撑框架15展开上支撑框架14。
本实施方式中，在一个分隔板1下方至少设置两个升降柱8，当一个升降柱8损坏，还有升降柱8能够保证升降工作，中央分隔带不会失效。
具体实施方式二：参照图9至图12具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种交互式可升降中央分隔带的控制方法，其特征在于，该方法基于可升降中央分隔带实现，该可升降中央分隔带包括沿其长度方向呈直线设置的多段分隔板1，相邻的两个分隔板1之间留有施工缝5，每个分隔板1下方均通过升降设备3支撑，升降设备3用于驱动分隔板1升降，分隔板1上表面设有显示设备2。
分隔板1两侧均设有凹槽，所述凹槽的两侧均开有滑道，每个凹槽内均嵌有一个支撑设备，支撑设备包括：重力板13、上支撑框架14、下支撑框架15、上卡扣组和下卡扣组，两个卡扣组均位于分隔板1内部，上支撑框架14和下支撑框架15均为矩形框架结构、且宽度小于凹槽宽度，矩形框架结构有两条沿对角线设置的加强筋，
重力板13的两端分别嵌入在凹槽两侧的滑道内，重力板13能够沿滑道上下移动，上支撑框架14的顶边和底边分别与重力板13的底边和下支撑框架15的顶边枢轴连接，下支撑框架15的底边与凹槽的底端枢轴连接，
凹槽的内壁上开有四个卡扣孔，四个卡扣孔两两一组分为两组，一组卡扣孔位于重力板13的下方、且与重力板13的底边相切，另一组卡扣孔与上支撑框架14和下支撑框架15的连接边正对，两组卡扣孔之间的距离与重力板13的高度相等；
两组卡扣孔和两个卡扣组一一对应，每个卡扣组均包括伸缩部和驱动部，伸缩部包括两个伸缩杆16、连接杆17和传动杆18，驱动部包括：PLC和旋转电机，
连接杆17的两端分别与两个伸缩杆16末端固定连接，两个伸缩杆16平行且同向设置，传动杆18的一端与连接杆17的中点固定连接、且与两个伸缩杆16反向设置，传动杆18沿其长度方向设有齿；
旋转电机的动力输出端套接有齿轮19，齿轮19与传动杆18上的齿相互啮合，
PLC用于控制旋转电机正反转，使得两个伸缩杆16的首端能够从其对应的两个卡扣孔中伸出或缩回。
所述控制方法初始化状态下，中央分隔带位于道路中间两条黄线4之间的凹坑内部，中央分隔带上表面与路面齐平，且使得中央分隔带所在路段中间增加一条新车道，
所述控制方法包括以下步骤：
步骤一：利用光照检测器采集光照强度，利用湿度检测器采集路面湿度，利用时钟判断是否为夜晚，利用两个视频检测组分别采集双向车道的车流信息，
步骤二：根据环境信息判断中央分隔带所在路段是否为潮湿、阴天或夜晚，是则执行步骤三，否则执行步骤四，
步骤三：判断中央分隔带是否处于路面之上，是则返回步骤一，否则执行步骤三一，
步骤三一：调整显示设备2显示叉号，直至新车道上的车辆被清空后，执行步骤五，
步骤四：根据环境信息判断中央分隔带所在路段交通流量是否超过最大阈值，是则执行步骤六，否则执行步骤三，
步骤五：控制升降设备3驱动中央分隔带上升至路面之上，同时，还要调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出，当分隔板1完全位于路面之上时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出，然后返回步骤一，
步骤六：判断中央分隔带是否处于路面之下，是则执行步骤七，否则执行步骤八，
步骤七：根据环境信息判断双向车道的车流信息是否均衡，是则返回步骤一，否则执行步骤九，
步骤八：控制升降设备3驱动中央分隔带下降至路面之下，同时，还要调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，同时调整下卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中缩回，当分隔板1完全位于路面之下时，调整上卡扣组的PLC驱动旋转电机使得两个伸缩杆16的首端从其对应的两个卡扣孔中伸出，然后执行步骤七，
步骤九：调整显示设备2显示指示箭头，该指示箭头的指向与车流量大的车道放行方向一致，然后返回步骤一。
