Устройство для измерения характеристик транспортного потока Советский патент 1991 года по МПК G08G1/01 

гс

Ј

Изобретение относится к устройствам для определения параметров транспортных потоков, позволяет повысить информативность устройства путем выделения типов транспортных средств, их подсчета, определения числа осей в каждом транспортном средстве и осевой нагрузки на дорожное полотно за счет измерения и выделения основной полезной информации в реальном масштабе времени в зависимости от изменения характеристик транспортного потока и изменения формируемых датчиком сигналов. Из сигнала, получаемого на выходе вибропреобразователя 1 при прохождении транспортным средством контрольного сечения, с помощью усилителя 2 переменного тока и фильтра 3 выделяется информативная часть, на основании характеристик которой (зависят от типа транспортного средства, количества осей и скорости движения) ключевой элемент 5, пороговые элементы 7 и 8, задатчики 15 и 16 уровней, триггер 12 и формирователь 13 импульсов формируют импульсы с параметрами, адаптированными к характеристикам транспортного потока, которые управляют работой других элементов и обеспечивают измерения в реальном масштабе времени с высокой точностью. После выпрямления и сглаживания с помощью выпрямителя 4 и усилителя 14 постоянного тока пороговыми элементами 9 - 11 и задатчиками 17 - 19 уровней из сигнала выделяется полезная информация. Эта информация фиксируется блоком сумматоров 20 в виде общего числа транспортных средств и их осей и интенсивности движения тяжелых транспортных средств. 4 ил.

ТС - транспортные средства. Риг.

О О

00 00

вибропреобразователя 1 при прохождении транспортным средством контрольного сечения, с помощью усилителя 2 переменного тока и фильтра 3 выделяется информативная часть, на основании характеристик которой (зависят от типа транспортного средства, количества осей и скорости движения) ключевой элемент 5, пороговые элементы 7 и 8, задатчики 15 и 16 уровней, триггер 12 и формирователь 13 импульсов формируют импульсы с параметрами, адаптированными к характеристикам транспортного потока, которые управляют работой

Изобретение относится к устройствам для определения параметров транспортных потоков, например интенсивности, скорости, типа и направления движения транспортных средств, и может быть использовано в автоматизированных системах управления дорожным движением и аппаратуре исследования транспортных потоков.

Цель изобретения - повышение информативности устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - блок-схема формирователя импульсов; на фиг.З - блок-схема расширителя импульсов; на фиг.4 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения характеристик транспортного потока содержит виброизмерительный преобразователь 1, усилитель 2 переменного тока, фильтр 3, выпрямитель .4, ключевые элементы 5 и 6, пороговые элементы 7-11, триггер 12, формирователь 13 импульсов, усилитель 14 постоянного тока, задатчики 15-19 уровня и блок 20 сумматоров.

Формирователь 13 импульсов содержит расширители 21 и 22 импульсов, элементы НЕ 23 и И-НЕ 24. Расширитель 21 импульсов содержит генератор 25 тактовых импульсов, делитель 26 частоты, ключевой элемент 27, схему 28 сравнения, ключевой элемент 29/ счетчики 31 и 31 импульсов, триггер 32 и дифференцирующее звено 33.

Расширитель 22 импульсов устроен аналогично расширителю 21 импульсов, но имеет бблыиий коэффициент расширения исходной длительности импульсов ti.

В качестве виброизмерительного преобразователя 1 применен, например, малогабаритный электродинамический сейсмоприемник, устанавливаемый в твердое дорожное покрытие на глубину, напридругих элементов и обеспечивают измерение в реальном масштабе времени с высокой точностью. После выпрямления и сглаживания с помощью выпрямителя 4 и усилителя 14 постоянного тока пороговыми элементами 9-11 изадатчиками 17-19 уровней из сигнала выделяется полезная информация. Эта информация фиксируется блоком сумматоров 20 в виде общего числа транспортных средств и их осей и интенсивности движения тяжелых транспортных средств, 4 ил.

мер, 2-4 см в углубление и фиксируемый там с помощью бетонной смеси. Сейсмоприемник может размещаться как рядом с проезжей частью, например, на расстоянии

20-100 см, так и непосредственно в колее движения контрольного сечения дороги.

Устройство работает следующим образом. При прохождении транспортным средством контрольного сечения, в котором ус; тановлен вибропреобразователь 1, в дорожном полотне создаются механические колебания, которые воспринимаются вибропреобразователем 1, преобразуются в

электрический сигнал - напряжение и усиливаются усилителем 2. После выделения полезной (информативной) области частот фильтром 3 сигнал имеет вид, изображенный на временной диаграмме (фиг.4.1) Исследованиями установлено, что сигнал формы А (большей амплитуды и большей крутизны фронтов импульсов напряжения) появляется при проезде более тяжелого транспортного средства, а сигнал

формы В - более легкого транспортного средства. Изменение скорости транспортных средств также влияет на форму сигнала: при проезде с большей скоростью общая длительность сигнала уменьшается

и крутизна фронтов импульсов возрастает. Количество осей транспортного средства определяет число наибольших значений сигнала одной полярности (Смаке и Омакс; Смаке и D макс - для двухосных транспортных средств).

Пороговые элементы 7 и 8 срабатывают на уровнях напряжения Uis и Ui6. Напряжение Ui5 устанавливается, например, в диапазоне (0,3-6,4) Увмин, где ивмин минимальная амплитуда импульса С при проезде легкового автомобиля; Uie (1,3- - 1,5х Uis. В результате на выходе триггера

12 формируется импульс длительностью ti, обратно пропорциональной крутизне переднего фронта импульса С (или С ) и пропорциональной общей длительности сигнала А (или В) (фиг.4.2).

Расширители 21 и 22 формирователя 13 из импульса ti формируют два импульса положительной полярности длительностью ta (фиг.4.3) и ta, причем

ti;t3 K2- ti.

где Ki и К2 - коэффициенты деления частоты генераторов 25 делителями 26 и Ка Ki;

Ki и К2 выбраны так, чтобы величина ta несколько превышала длительность первого импульса С (или С1 ), а величина тз несколько превышала общую длительность сигнала А (или В). Разность уровней AU Uте- 1И5,тактовая частота импульсов генераторов 25 и их скважность выбраны из условия, чтобы первый импульс С (или С ) с максимальной амплитудой располагался (во временной области) внутри интервала ta.

Таким образом, формирователем 13 формируется в виде соответствующего импульса на первом выходе интервал измерения ta , в течение которого открыт для прохождения сигнала второй ключевой элемент 6, а время измерения и выделения основной полезной информации для счета автомобилей и их классификации по типам изменяется в реальном времени в зависимости от изменения характеристик потока и изменения формируемых вибропреобразователем 1 электрических сигналов, чем достигается большая точность измерения. На втором выходе формирователя 11 (фиг.4.9) формируется инвертированный импульс длительностью M t3-ti, сдвинутый относительно начала импульса ti на величину его длительности ti и поступающий на управляющий вход первого ключевого элемента 5 для его запирания на время т.4 и исключения влияния неинформативной части сигнала на процесс измерения, при этом величина 1л также изменяется (адаптируется) в зависимости от изменения длительности всего сигнала и скорости его изменения.

Положительная часть напряжения Us после выпрямителя 4 усиливается, частично сглаживается усилителем 14 (фиг.4.4) и поступает в виде напряжения Ui4 на первый вход порогового элемента 9, на второй вход которого поступает от задатчика 17 уровня напряжение Ui, а на выходе (фиг.4.6) формируются импульсы Ug, число которых пропорционально количеству . осей транспортного средства. Эти импульсы суммируются блоком 20 сумматоров и их число свидетельствует о транспортной (осевой) нагрузке на дорожное полотно, определяющей его износ

На выходе второго ключевого элемента 6 (фиг.4.5) в течение времени ta формирует- ся импульс DO, имеющий максимум, пропорциональный амплитуде импульса С (или С ) с вибропреобразователя 1. Импульс Uia поступает на первые входы пороговых элементов 10 и 11, где сравнивается с заданными уровнями напряжений Uie и Dig задатчиков 18 и 19 уровней, при этом Ui и Da имеют такие значения, которые позволяют выделять или все типы транспортных средств (на уровне the), или только более тяжелые

транспортные средства - грузовые, автобусы (на уровне Ihg). Импульсные сигналы Uio и Un (фиг.4(7) и(8))с выходов пороговых элементов 10 и 11 поступают на второй и третий входы блока 20 сумматоров, где их число свидетельствует об общем количестве транспортных средств, прошедших через контрольное сечение, и об объеме движения более тяжелых транспортных средств - при непрерывном суммировании, а также

5 об общей интенсивности движения и интенсивности движения более тяжелых транспортных средств - при суммировании за период времени, например, 1 ч.

0

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения Устройство для измерения характеристик транспортного потока, содержащее датчик, выход которого соединен с входом усилителя переменного тока, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого подключен к входу выпрямителя, выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока, первый задатчик уровня, первый сумматор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены два ключевых элемента, пять пороговых элементов, четыре задатчика уровня, триггер и формирователь импульсов, два сумматора, которые образуют вместе с первым сумматором блок сумматоров, датчик выполнен в виде виброизмерительного преобразователя, выход фильтра подключен к информационному входу первого ключевого элемента выход которого соединен с первыми входами первого и второго пороговых элементов, выходы первого и второго задатчиков уровня соединены с вторыми входами первого и второго пороговых элементов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, выход которого соединен с входом фоомирователя импульсов, выход усилителя постоянного гока соединен с информационным входом второго

ключевого элемента и первым входом третьего порогового элемента, выход которого соединен с первым входом блока сумматоров, первый выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом второго ключевого элемента, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого пороговых элементов, выходы которых подключены-соответственно к второОт 5лона 12 ЧКг

му и третьему входам блока сумматоров, второй и третий выходы которого являются выходами устройства, второй выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, выходы третьего, четвертого и пятого задат- чиков уровня соединены соответственно с вторыми входами третьего, четвертого и пятого пороговых элементов.

Риг.2

ЩигЗ