高速公路事故现场应急处置用智能交通锥及其布设方法与流程

本发明属于交通安全技术领域，尤其涉及一种高速公路事故现场应急处置用智能交通锥及其布设方法。

背景技术：

在高速公路上发生交通事故时常常需要对车道进行隔离，以防止过路的高速车辆因未能及时发现险情而引发二次事故。为了临时将车道隔开，通常需要摆放大量的交通锥，通过长距离的摆放交通锥来分隔车道并引导车辆向另一车道行驶。

现如今，在高速公路出现事故后，交警携带着交通锥驾驶车辆抵达事故现场后，需要进行交通锥的摆放，而交通锥摆放时，需要逐渐封闭车道来最大可能降低二次事故的风险。现在都是通过人工方式进行交通锥布置的，存在着效率低且摆放不规范的问题，导致无法及时将隐患路段进行隔离；同时，人工摆放交通锥存在较大的二次事故风险。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高速公路事故现场应急处置用智能交通锥及其布设方法，本发明能够控制智能交通锥进行自动布设，避免了人工布设交通锥过程中带来的二次事故风险，其工作效率高，安全隐患低，能够有效地对事故路段进行隔离。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

(一)高速公路事故现场应急处置用智能交通锥，包括：控制平台和多个锥桶，每个所述锥桶内设置有安装板，每个所述锥桶底部设置有至少三个辅助轮；所述安装板上安装有转向电机、通信模块和gps定位模块；所述转向电机的输出轴向下，且连接有转向柱，所述转向柱的下端连接有叉架，所述叉架内设置有转向轮，所述转向轮连接有驱动部件；

所述通信模块用于锥桶与控制平台进行信息互通；

所述gps定位模块用于实时获取锥桶的位置信息，并将该位置信息通过通信模块传给控制平台；

所述控制平台用于输入所需封闭的车道和待封闭区域，同时根据待封闭区域和每个锥桶的位置，规划每个锥桶的运动路线，并通过通信模块控制每个锥桶进行相应运动；还用于监控实时路况。

进一步地，所述转向轮位于锥桶的中心线上。

更进一步地，所述叉架内架设有轮轴，所述轮轴上套设有转向轮，所述轮轴的一端连接驱动电机。

更进一步地，所述驱动电机为伺服电机。

更进一步地，所述转向轮由轮毂电机和轮胎组成，所述轮胎套设于轮毂电机外。

更进一步地，所述辅助轮沿锥桶的底部圆周均匀布设。

进一步地，所述锥桶底部还具有方形支撑沿边，所述辅助轮设置于方形支撑沿边上。

(二)一种高速公路事故现场应急处置用智能交通锥的布设方法，包括以下步骤：

步骤1，根据事故现场情况，向控制平台中输入待封闭车道和待封闭区域；并获取每个锥桶的初始位置；

步骤2，设置相邻锥桶之间的距离，控制平台根据待封闭车道和待封闭区域，制定封闭路线，获取封闭路线的长度；

步骤3，指定一个锥桶为终点处锥桶，并将该锥桶放置于封闭路线的终点处；

步骤4，获取终点处锥桶的位置信息，并根据该位置信息、待封闭车道和封闭路线的长度，计算事故所需的锥桶数量；并根据封闭路线，确定每个待摆放锥桶的摆放位置；

步骤5，控制平台根据每个待摆放锥桶的摆放位置，制定每个待摆放锥桶的运动轨迹，并控制每个待摆放锥桶按照各自的运动轨迹进行锥桶布设，完成事故点的锥桶布设。

进一步地，所述控制平台根据待封闭车道和待封闭区域，制定封闭路线，具体为：

当事故点位于右侧车道，则待封闭车道为右侧车道，待封闭区域为矩形区域，其前后边界线为沿车道方向向事故点的前后延伸100-150m，其左右边界线为右侧车道的车道线；连接待封闭区域的右前方顶点与左后方顶点，形成一条斜向的封闭路线；

当事故点位于中间车道，则待封闭车道为中间车道，待封闭区域为矩形区域，其前后边界线为沿车道方向向事故点的前后延伸100-150m，其左右边界线为右侧车道的车道线；将待封闭区域的前方边界线中点分别与右后方顶点、左后方顶点连接，形成两条斜向的封闭路线；

当事故点位于左侧快车道，则待封闭车道为左侧快车道，待封闭区域为矩形区域，其前后边界线为沿车道方向向事故点的前后延伸100-150m，其左右边界线为左侧快车道的车道线；连接待封闭区域的左前方顶点与右后方顶点，形成一条斜向的封闭路线；

其中，待封闭区域的前方为来车方向。

进一步地，所述封闭路线的终点处具体为：

对于右侧车道，封闭路线的终点处为封闭路线的左端点；

对于中间车道，封闭路线的终点处为封闭路线的左端点；

对于左侧快车道，封闭路线的终点处为封闭路线的右端点。

进一步地，所述事故所需的锥桶数量的计算公式为：

其中，d为封闭路线的长度，h为相邻锥桶之间的距离。

进一步地，所述根据每个待摆放锥桶的摆放位置，制定每个待摆放锥桶的运动轨迹，具体为：

首先，确定每个待摆放锥桶的摆放位置相对于对应车道中心线的位置；

其次，当待摆放锥桶的摆放位置位于对应车道中心线的左侧时，制定一条连接待摆放锥桶的起始点至待封闭车道的左车道线的水平线，即为初始运动轨迹；当待摆放锥桶的摆放位置位于对应车道中心线的右侧时，制定一条连接待摆放锥桶的起始点至待封闭车道的右车道线的水平线，即为初始运动轨迹；

再次，获取每个待摆放锥桶的摆放位置与待封闭车道对应侧车道线的交点，连接该交点与待摆放锥桶起始点在对应车道线的对应点，得到竖直运动轨迹；再连接该交点与待摆放锥桶的摆放位置，得到摆放运动轨迹；

最后，由初始运动轨迹、竖直运动轨迹和摆放运动轨迹按先后顺序组成待摆放锥桶的运动轨迹。

更进一步地，每个待摆放锥桶在开始进行摆放运动轨迹之前，向控制平台发出确认行驶指令，当控制平台给出确认信号时，则按摆放运动轨迹行驶；否则，维持当前位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的智能交通锥，能够在高速公路的事故现场进行交通锥的自动布设，避免了人工布设过程中带来的二次事故风险，保证了事故处理过程中的人身安全；同时解决了人工布置交通锥时存在的效率低且摆放不规范的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明的高速公路事故现场应急处置用智能交通锥的结构示意图；

图2为本发明实施例的辅助轮和转动轮安装位置示意图；

图3为本发明实施例的智能交通锥的布设流程示意图；

图4为本发明实施例的待封闭车道为左侧快车道时的智能交通锥摆放示意图；

图5为本发明实施例的待封闭车道为右侧车道时的智能交通锥摆放示意图；

图6为本发明实施例的待封闭车道为中间车道时的智能交通锥摆放示意图；

图7为本发明实施例的智能交通锥按其运动轨迹摆放的运动轨迹示意图。

图1-2中，1控制平台；2锥桶；3安装板；4辅助轮；5转向电机；6通信模块；7gps定位模块；8转向柱；9叉架；10转向轮；11轮轴；12驱动电机；13方形支撑沿边。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例及效果作进一步详细描述。

实施例1

参考图1，本发明的一种高速公路事故现场应急处置用智能交通锥，包括：控制平台1和多个锥桶2，每个所述锥桶2内设置有安装板3，每个所述锥桶2底部设置有至少三个辅助轮4；所述安装板3上安装有转向电机5、通信模块6和gps定位模块7；所述转向电机5的输出轴向下，且连接有转向柱8，所述转向柱8的下端连接有叉架9，所述叉架9内设置有转向轮10，所述转向轮10连接有驱动部件；所述通信模块6用于锥桶2与控制平台1进行信息互通；所述gps定位模块7用于实时获取锥桶2的位置信息，并将该位置信息通过通信模块6传给控制平台1；所述控制平台1用于输入所需封闭的车道和待封闭区域，同时根据待封闭区域和每个锥桶2的位置，规划每个锥桶2的运动路线，并通过通信模块6控制每个锥桶2进行相应运动；还用于监控实时路况。

以上实施例中，控制平台1用于规划封闭区域，并控制每个锥桶2按指定路线进行运动，此处可以设置为手持式控制设备，可进行参数输入。每个锥桶2运动机理为：转向电机5输出轴转动带动转向柱8转动，转向柱8与其下端的叉架9同步转动，例如：叉架9内横向架设轮轴11，轮轴11上设置转向轮10，就可以实现转向轮10的转向，该转向原理与普通自行车类似；而在轮轴11方向上，通过驱动电机12实现转向轮10的转动，进而带动锥桶2移动。当然此处也可以为：转向轮10由轮毂电机和轮胎组成，将轮胎套设于轮毂电机外，结构更加简洁，同时可实现转向轮10的移动。

所述通信模块6用于锥桶2与控制平台1进行信息互通；所述gps定位模块7用于实时获取锥桶2的位置信息，并将该位置信息通过通信模块6传给控制平台1；所述控制平台1用于输入所需封闭的车道和待封闭区域，同时根据待封闭区域和每个锥桶2的位置，规划每个锥桶2的运动路线，并通过通信模块6控制每个锥桶2进行相应运动；还用于监控实时路况。

进一步地，参考图2，所述转向轮10位于锥桶2的中心线上，使锥桶2移动过程中更加稳定、便捷。所述辅助轮4沿锥桶2的底部圆周均匀布设，使锥桶2结构稳固。

更进一步地，所述驱动电机12为伺服电机，便于灵活控制

进一步地，参考图2，所述锥桶2底部还具有方形支撑沿边13，所述辅助轮4设置于方形支撑沿边13上，便于在现有锥桶2上进行改造。

实施例2

参考图3，一种高速公路事故现场应急处置用智能交通锥的布设方法，包括以下步骤：

步骤1，根据事故现场情况，向控制平台中输入待封闭车道和待封闭区域；并获取每个锥桶的初始位置；

具体地，在发生事故后，交警携带上述智能交通锥抵达现场，交警根据事故现场情况，在控制平台中输入待封闭车道和待封闭区域，同时，每个锥桶的gps定位模块获取自身初始位置，并传输至控制平台。

步骤2，设置相邻锥桶之间的距离，控制平台根据待封闭车道和待封闭区域，制定封闭路线，获取封闭路线的长度；

具体地，交警根据具体事故情况、锥桶数量和自身经验，在控制平台中输入相邻锥桶之间的距离。

接下来，控制平台根据待封闭车道和待封闭区域，制定封闭路线，具体分以下情况进行讨论：

当事故点位于右侧车道，则待封闭车道为右侧车道，待封闭区域为矩形区域，其前后边界线为沿车道方向向事故点的前后延伸100-150m(此处根据车流密度进行选取)，其左右边界线为右侧车道的车道线；连接待封闭区域的右前方顶点与左后方顶点，形成一条斜向的封闭路线；

当事故点位于中间车道，则待封闭车道为中间车道，待封闭区域为矩形区域，其前后边界线为沿车道方向向事故点的前后延伸100-150m9(此处根据车流密度进行选取)，其左右边界线为右侧车道的车道线；将待封闭区域的前方边界线中点分别与右后方顶点、左后方顶点连接，形成两条斜向的封闭路线；

当事故点位于左侧快车道，则待封闭车道为左侧快车道，待封闭区域为矩形区域，其前后边界线为沿车道方向向事故点的前后延伸100-150m(此处根据车流密度进行选取)，其左右边界线为左侧快车道的车道线；连接待封闭区域的左前方顶点与右后方顶点，形成一条斜向的封闭路线；

其中，待封闭区域的前方为来车方向，后方为车辆驶离方向。

步骤3，指定一个锥桶为终点处锥桶，并将该锥桶放置于封闭路线的终点处；

示例性地，可以对所有的锥桶进行编号，每个锥桶对应一个编号：1，2，…，m，m为锥桶总数量。再制定1号锥桶为终点处锥桶，控制平台控制1号锥桶行驶至封闭路线的终点处；其中，封闭路线的终点处具体为：

对于右侧车道，封闭路线的终点处为封闭路线的左端点；

对于中间车道，封闭路线的终点处为封闭路线的左端点；

对于左侧快车道，封闭路线的终点处为封闭路线的右端点。

步骤4，获取终点处锥桶的位置信息，并根据该位置信息、待封闭车道和封闭路线的长度，计算事故所需的锥桶数量；并根据封闭路线，确定每个待摆放锥桶的摆放位置；

示例性地，1号锥桶的gps定位模块获取其位置信息，并通过其通信模块将该信息传给控制平台；控制平台根据该位置信息、待封闭车道和封闭路线的长度，计算事故所需的锥桶数量n：

其中，d为封闭路线的长度，h为相邻锥桶之间的距离。

最后，将n个锥桶平均分布于上述确定的封闭路线上，得到每个待摆放锥桶的摆放位置。

步骤5，控制平台根据每个待摆放锥桶的摆放位置，制定每个待摆放锥桶的运动轨迹，并控制每个待摆放锥桶按照各自的运动轨迹进行锥桶布设，完成事故点的锥桶布设。

具体的制定每个待摆放锥桶的运动轨迹的过程如下：

首先，确定每个待摆放锥桶的摆放位置相对于对应车道中心线的位置；

其次，当待摆放锥桶的摆放位置位于对应车道中心线的左侧时，制定一条连接待摆放锥桶的起始点至待封闭车道的左车道线的水平线，即为初始运动轨迹；当待摆放锥桶的摆放位置位于对应车道中心线的右侧时，制定一条连接待摆放锥桶的起始点至待封闭车道的右车道线的水平线，即为初始运动轨迹；

再次，获取每个待摆放锥桶的摆放位置与待封闭车道对应侧车道线(如摆放位置位于车道中心线的左侧即为左侧)的交点，连接该交点与待摆放锥桶起始点在对应车道线的对应点，得到竖直运动轨迹；再连接该交点与待摆放锥桶的摆放位置，得到摆放运动轨迹；

最后，由初始运动轨迹、竖直运动轨迹和摆放运动轨迹按先后顺序组成待摆放锥桶的运动轨迹。

参考图4为一种待封闭车道为左侧快车道时的智能锥桶摆放示意图；图5为一种待封闭车道为右侧车道时的智能锥桶摆放示意图；图6为一种待封闭车道为中间车道时的智能锥桶摆放示意图。在图4-6中，1代表1号锥桶，放置于锥筒摆放的终点位置处。如图4和5所示，当所需封闭车道为快车道或最右侧车道时，逐渐封闭的区间长度为锥筒摆放的起点位置到锥筒摆放的终点位置所连成的一条直线的距离。参考图6，当所需封闭的车道为中间车道时，编号为奇数的智能锥桶分布在车道中心线的左侧，编号为偶数的锥桶分布在车道中心线的右侧，1号锥桶和2号锥桶在同一横截面上。起点位置的锥桶15号分布与1号锥桶、2号锥桶相连成两条关于车道中心线对称的直线。

锥桶按运动轨迹运动的过程中，每个待摆放锥桶在开始进行摆放运动轨迹之前，向控制平台发出确认行驶指令，当控制平台给出确认信号时，则按摆放运动轨迹行驶；否则，维持当前位置。

具体参考图7，图中a的预定位置(即摆放位置)在车道中心线右侧，b的预定位置在车道中心线左侧。a与b的运动轨迹是先在车道两侧的相应车道线上行驶，当与摆放位置处于同一横截面时，暂停行驶。当2号到n号锥桶均到达各自预定位置横截面处的车道线处时，所有锥桶的位置信息均显示于控制平台上，控制平台向交警发出提醒“是否驶至预定地点？”交警通过控制平台观察所需封闭的车道的车辆行驶情况，在确保安全的情况下，按下“是”的按钮，各个锥桶接收到控制平台的指令后同时由预定位置横截面处的车道线处行驶至预定摆放位置，以完成交通锥的布设。

当事故处理完成后，交警在控制平台上发出锥桶的收回指令，各个锥桶沿运动轨迹反向行驶返回至起始点，结束工作。

本发明中的锥桶结构简单，便于改造实现；能够在高速公路的事故现场进行交通锥的自动布设，避免了人工布设过程中带来的二次事故风险，保证了事故处理过程中的人身安全；同时解决了人工布置交通锥时存在的效率低且摆放不规范的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。