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狭窄路段交通控制系统设计的研究

分类:交通运输论文   更新:2017/3/24   来源:网络

  1 引言

  随着机动车保有量的快速增长,交通拥堵问题日益突出,城市中的涵洞、窄桥、旧城区街道等狭窄路段成为交通拥堵的高发区。狭窄路段由于自身道路宽度有限,对双向通行车辆的宽度有严格要求。驾驶员在车辆驶入狭窄路段前,难以准确判断对向车辆的宽度,因此车辆可能在自身宽度不满足通行条件的情况下进入狭窄路段,导致会车困难。狭窄路段的交通拥堵降低了道路的通行效率,并造成不必要的能源浪费。

  目前,国内外对狭窄路段交通拥堵现象的研究主要集中在理论层次。中国杨旭刚、曾俊伟对相关交通法律中关于道路优先通行权的特点进行细致分析,提出了关于机动车通过狭窄路段等特殊路段时部分规定的不合理性。上述研究表明狭窄路段中合理控制车流的必要性。至今,国内外针对狭窄路段交通拥堵问题,仅通过设置交通标志牌,间接提醒驾驶员注意对向车辆。从实际效果来看,设置交通标志牌对驾驶员的提醒作用有限,不能有效缓解交通拥堵。

  2 设计原理

  2.1 设计思路

  本设计以合理控制狭窄路段车流为中心,通过在狭窄路段两侧入口处,安装激光雷达,实时采集即将驶入狭窄路段车辆的宽度信息;在两侧出口处安装地感线圈,实时采集车辆驶离狭窄路段的信息;信息处理机接收、处理信息,判断车辆是否可以通行,并通过红绿灯发出信号,控制汽车进入狭窄路段。

  如图2工作流程图所示,汽车驶过狭窄路段入口处的激光雷达扫描平面,反射激光雷达发射的激光束;激光雷达接收、分析激光,并将信息传输至信息处理机储存;信息处理机计算车辆宽度信息,发出控制信号,红绿灯变换颜色,控制汽车驶入狭窄路段。车辆驶出狭窄路段,经过地感线圈;地感线圈采集信息,信息传输路线同上。

  2.2 系统关键技术方案

  狭窄路段交通控制系统包含激光雷达、地感线圈、信息处理机、红绿灯。系统设计要求:高安全性、高准确性、高稳定性、高效率、人性化、低耗能。激光雷达、红绿灯安装在狭窄路段入口处;地感线圈安装在狭窄路段出口处。系统各装置位置及信号传输路线如图3所示。

  2.2.1 激光雷达设计

  激光雷达由激光器、光学系统、光电探测器、信号处理模块组成,外观如图3所示。从技术稳定性、精确性、低能耗、适应恶劣工作环境这几方面考虑,本设计的激光雷达采用光纤激光器,使用相位法测距。光纤激光器发射激光束,激光束经发射光学系统,形成垂直于路面的扫描平面。光电探测器每次接收反射激光束,信号处理模块便分析得到一组信息:反射激光与垂直瞄准线间的夹角α、目标与雷达间的距离l。激光雷达工作流程如图4所示。

  由于激光雷达的工作特性,在存在如图5所示的盲区y。为了提高准确性,减小盲区y,可适当增加激光雷达立柱高度x。考虑盲区y最大的情况,通行汽车尺寸参照大型货车,建立激光雷达立柱高度x与盲区y的函数关系模型:

  3 结束语

  针对狭窄路段交通拥堵问题,国内外目前还没有一种有效的智能化解决方案。本文提出的交通控制系统整合现有多项成熟技术,具有低能耗、人性化、稳定可靠、工作效果良好等优点,可有效缓解了交通拥堵。该系统根据通行车辆宽度、狭窄路段宽度,并结合最小安全会车横向距离,帮助驾驶员判断狭窄路段是否允许通行。

  近年来,随着“低碳交通”概念的提出,解决交通拥堵问题,提高通行效率成为研究的热点。本文研究的交通控制系统适用于城市中的多种路况,一旦实际应用,可最大程度缓解狭窄路段交通拥堵,提高道路通行效率,其应用前景非常广阔。

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