胡朝膠　山玉才　康瑞　王亞曦　陳蜀喬

【摘要】城市交叉路口交通擁堵已成為全球通病。為解決這個難題，提高道路通行能力，本發(fā)明運用了一種新的太陽能LED綠波流水信號燈預(yù)編隊交通引導(dǎo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點在于利用太陽能和電池供電，同時在道路接近路口沿途道路中心隔離欄上設(shè)置以流動的形式發(fā)光的LED流水信號燈，實現(xiàn)綠波信號的可視化，這是現(xiàn)有的綠波信號系統(tǒng)所不具備的。隨著車流情況的變化計算機通過計算調(diào)整紅綠波流的流動速度，駕駛員可以根據(jù)自己的行駛情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入綠波帶。這樣就對車流進(jìn)行預(yù)先編隊，盡可能在綠波段中通過交叉路口。系統(tǒng)把路口“點”的交通壓力最大限度地轉(zhuǎn)移到路段“線”上。

【關(guān)鍵詞】交通擁堵；太陽能；可視化；預(yù)先編隊

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，城市車輛也在逐年增加，交通擁堵已成為現(xiàn)代社會最難解決的問題之一，而交通路口卻幾乎承受著所有的交通壓力。LED綠波流水信號燈的控制方式是目前解決路口交通擁堵最先進(jìn)、新穎的方法。在綠波帶的引導(dǎo)下，汽車在不受偶然因素干擾的理想情況下通過路口不會遇到紅燈。各相鄰路口之間又存在著較為復(fù)雜的聯(lián)系，而此發(fā)明所使用的動態(tài)智能交通信號控制系統(tǒng)能夠應(yīng)變道路偶然事故，不受突發(fā)因素的影響，不會造成綠波流水信號的混亂，實現(xiàn)車輛通過交叉路口不遇到紅燈，使得道路通行效率大大提高。

1、太陽能LED綠波流水信號燈工作原理

如何在無法改擴建道路的前提條件下提高道路的通行能力，解決交通擁堵呢？本發(fā)明提出的解決方案是采用一種綠波流水信號燈預(yù)編隊交通引導(dǎo)系統(tǒng)，該綠波流水信號燈預(yù)編隊交通引導(dǎo)系統(tǒng)適用性極強，能在城市任意路段進(jìn)行交通控制，引導(dǎo)駕駛員以最高的效率通過交叉路口，降低駕駛員精神壓力，減小交叉路口擁堵的可能性。

1.1技術(shù)方案

本系統(tǒng)分別在中段車道的靠近路口10～20米的地下各設(shè)置一地感線圈，地感線圈與車流量數(shù)據(jù)處理和綠波協(xié)調(diào)控制計算機通過信號線連接，計算機又與路口信號燈控制箱連接，同時信號燈控制箱又與路口紅綠燈和流水信號燈連接。

在道路隔離欄頂上安裝綠波流水信號燈信號放大裝置、太陽能電板、蓄電池、充電器，蓄電池充電控制器與信號燈顯示器通過導(dǎo)線相連。在此系統(tǒng)中信號燈的控制柜與綠波紅綠信號顯示裝置的信號線長度可能過長，導(dǎo)致車道沿途的綠波紅綠信號燈顯示裝置不能正常工作，所以，還需要加入信號放大器來解決這一問題，即信號放大器連接在信號燈控制箱與信號燈顯示裝置之間。

該系統(tǒng)在道路中心隔離欄上加裝隔綠波LED紅綠信號燈顯示裝置，安裝該裝置的欄柱間距為15m～25m，在隔離欄上每5～10米安裝一組信號燈；利用網(wǎng)絡(luò)線將各個路口所設(shè)的數(shù)據(jù)處理和綠波帶調(diào)控計算機連接在一起。

1.2系統(tǒng)裝置設(shè)計

利用在車道下埋置的地感線圈測量出車流量及汽車的行駛速度，并將其轉(zhuǎn)化為信號傳送到計算機，計算機通過預(yù)先編好的程序進(jìn)行分析計算，最終計算機將分析得到的結(jié)果傳送給信號燈控制箱。此時，路口的紅綠燈根據(jù)計算機的分析計算結(jié)果進(jìn)行自動調(diào)整，實現(xiàn)大部分汽車跟隨綠波行駛到路口時遇到綠燈，達(dá)到提高交叉路口的通行能力的目的。

該智能太陽能綠波流水控制系統(tǒng)與現(xiàn)有的綠波信號控制系統(tǒng)的不同之處在于它通過在道路旁沿途設(shè)置紅綠流水信號燈，沿途紅綠流水信號燈以周期性循環(huán)流動的形式發(fā)光，使駕駛員能夠在行駛過程中直觀的了解到路口紅綠燈情況，實現(xiàn)了紅綠波信號的可視化。

在每個隔離欄柱上安裝一塊太陽能電池板，電池板朝向采光最強的方向，電池板和蓄電池相連，電壓一致。太陽能電池板白天給綠波帶供電而且把多余電能儲存在蓄電池里面，晚上由蓄電池給綠波帶供電，這樣，能大大節(jié)省能源，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2、具體實施方式

2.1基本設(shè)備的安裝

在距離每個路口10～20米處的每個方向的各車道上裝感應(yīng)車流量的地感線圈。從路口開始，在道路中心的隔離欄頂端每隔20～30米安裝一個控制裝置，在兩個控制裝置之間安裝一組LED綠波流水信號燈。在隔離欄支柱上2～5米高處安裝太陽能發(fā)電板。路口信號控制箱里面拉出的紅綠信號燈的信號線和由太陽能電能混合供電的LED綠波流水信號燈連接。

2.2工作流程

兩個相鄰路口之間的地感線圈將采集到的車速度、車數(shù)量、車位置等信息傳送給計算機信號處理系統(tǒng)上。一條單行道對應(yīng)一組信號，一個十字路口一共有8條單行道也就有8組這樣的數(shù)據(jù)。計算機信號處理系統(tǒng)接受到8組數(shù)據(jù)并處理之后，確定出太陽能LED綠波流水信號燈的綠波段部分的周期和長度，再將車輛引導(dǎo)進(jìn)入綠波段內(nèi)。由于沿途太陽能LED綠波流水信號線大約有0.5～1.5長，綠波帶信號會出現(xiàn)衰減，所以由安裝在信號燈外面的信號擴大器對流水信號燈的信號進(jìn)行擴大加強。

車輛在行進(jìn)的過程中，駕駛員只要進(jìn)入到交通路口附近沿途設(shè)置的波帶后內(nèi)便可清晰地看到車輛所在波段內(nèi)的位置，駕駛員可以調(diào)整汽車行駛速度進(jìn)入最近的路波段內(nèi)，如果受到影響不能進(jìn)入最近綠波周期內(nèi)，可調(diào)整車速，等到下一周期再進(jìn)入。路口紅綠燈的周期和綠波帶的周期是相同的，所以駕駛員就可隨綠波帶在路口綠燈時間內(nèi)順利通過。綠波流水信號燈控制程序能協(xié)調(diào)各段綠波通過各路口的順序，它是根據(jù)交通流車流量大小來調(diào)整綠波帶流動速度的快慢。連續(xù)車流被綠波帶的流動引導(dǎo)成為預(yù)先編隊車流。

如果編隊車流受到突發(fā)事件的影響，可以通過計算機控制程序智能調(diào)整綠波帶的流動速度來分離組合被擾動的車隊，這樣，車流就可以以最高的效率通過交通路口。

3、前景應(yīng)用

本發(fā)明能夠大大緩解城市短距離多路口的城市交通路段的交通擁堵狀況。智能太陽能LED綠波流水信號燈交通預(yù)引導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用，為解決交通擁堵打開了新的局面，飽受交通擁堵折磨的人們帶來了福音。

它適用于城市的任意路段且由太陽能供電，節(jié)能減排，對道路無特殊要求，對行人通行不造成影響；沿途的信號燈僅是一種隨機預(yù)編隊提示，且能美化隔離欄、緩解駕駛員疲勞、不造成駕駛員精神壓力；可將現(xiàn)有道路的通行能力提高到接近極限。

此發(fā)明的應(yīng)用避免了通過新建或拓寬道路來提升道路通行能力的社會資源浪費，且投資小、成本低、見效快，節(jié)能減排，和諧安全，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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