■湖南廣益實驗中學 邵政熙

在上、下班高峰期，主干道上總會出現(xiàn)一邊交通流量大、另一邊交通流量小的現(xiàn)象。為更好地調(diào)控這種現(xiàn)象，目前交通部門在上、下班高峰期人為控制潮汐車道和信號燈，其中利用物理欄桿進行隔離變更的路段均需安排專人值守，并在固定時段手動完成變道工作，既不安全又很繁瑣。由于欄桿不能收放，也不美觀。

在非高峰時段，如果道路任何一向出現(xiàn)逆向車流增多的情況，也不能及時做一些與之相適應的變化，存在嚴重的弊端。

學習了編程等相關(guān)知識后，我想設(shè)計一種智能化、自動化的車流量自控可升降交通欄桿，用以解決交通擁堵問題。

我利用現(xiàn)有技術(shù)和零部件，實現(xiàn)主電路板的控制，完成車流量自控可升降交通欄桿的設(shè)計制作和可行性演示。

一、設(shè)計思路

要解決車流量自控問題，檢測與感應車流量的大小是重點，因此感應傳感器的選擇是重中之重。通過對比驗證實驗，我選擇使用電感傳感器，因為無論有無遮擋，它都只對金屬和磁鐵產(chǎn)生感應，不易產(chǎn)生誤讀、誤判的情況。

為防止車輛拋錨、追尾等故障偶發(fā)情況造成的誤讀、誤判，采用多點傳導、三次觸發(fā)的安全設(shè)計。

二、制作模型

1.安裝傳感器

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)調(diào)查與實驗驗證，將電感傳感器安裝在距路口50m位置的路面下。

2.舵機編程及算法優(yōu)化（3種演示場景模擬）

（1）雙向直行，在雙邊都有可能通過占用備用車道來增強高峰期和非高峰期車輛擁堵時的通過能力。

（2）雙向直行、僅單邊會在高峰期被另一邊占用，通過占用對向車道以增強高峰期和非高峰期的通過能力。

（3）單向可變車道，在高峰期車輛占用對向車道拐彎。在實際應用時不僅限于上述路段，還可涵蓋多種形式的變道情形。

裝置的結(jié)構(gòu)圖和控制系統(tǒng)示意圖如下。

實施方案的結(jié)構(gòu)示意圖

控制系統(tǒng)示意圖

控制系統(tǒng)方案中，控制配電箱由七大模塊組成?？刂破鞯慕尤攵伺c信號采集模塊、手動介入模塊連接，且信號采集模塊上連接數(shù)個檢測傳感器和預檢模塊，手動介入模塊與天網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)連接?？刂破鞯妮敵龆伺c執(zhí)行控制模塊連接，執(zhí)行控制模塊連接各升降驅(qū)動舵機。供電模塊與控制器連接進行供電，升降驅(qū)動舵機與獨立供電模塊連接。標識信號燈控制子系統(tǒng)集成在交通信號燈控制系統(tǒng)內(nèi)部及升降欄桿的立柱表面。

增加預檢模塊是為了確保在欄桿升降之前沒有車輛滯留在升降空間內(nèi)，避免發(fā)生沖撞事故。

三、工作原理

1.為了解決高峰時段車流量問題，在編程時采取定時鎖止模式，其余時段再使用車流量自行控制模式。

2.若一側(cè)車流量大，汽車通過該側(cè)傳感器時間就長，所以當汽車排隊到傳感器處，設(shè)計方式為先測定汽車通過傳感器的時長，并以此作為觸發(fā)信號的依據(jù)。比如，設(shè)計的停留通過時間若大于或等于3s而小于5s則為停留等級1，觸發(fā)1次，傳遞信號1次，此時兩邊欄桿一升一降，增加一條右側(cè)車道，之后設(shè)定為鎖止，不延時，除非情況變更。

3.雙邊車道同時感應觸發(fā)傳遞信號時，若車輛停留時間大于或等于5s，則設(shè)為停留等級2。比較雙邊車道，哪邊停留等級大則向哪邊變更。若停留等級相同，則維持鎖止狀態(tài)。

4.在出現(xiàn)車輛拋錨等道路事故時，占用檢測感應器超過一定的設(shè)定時長，程序會視其同為擁堵情況，增加一條車道以免影響當前方向的道路通行。

為了防止車輛拋錨、追尾等故障偶發(fā)情況造成的誤讀、誤判，在系統(tǒng)設(shè)計中采用多點傳導、三次觸發(fā)的模式設(shè)計。即在多個車道口設(shè)置傳感器，在多點同時觸發(fā)傳感器且連續(xù)觸發(fā)三次的情況下才傳遞信號，實現(xiàn)欄桿升降。若只是單次或單個點觸發(fā)，不會引起信號傳導，避免車道變更引發(fā)的混亂狀況。

5.在重大活動需實行交通管制或急需特殊變道時，可通過天網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)觀察情況后手動介入，上傳變道指令，遠程操控現(xiàn)場欄桿，減緩指定路段的交通壓力。

四、使用方法

道路擁堵時，車輛排隊通過該側(cè)傳感器的時間較長，可事先設(shè)計好停留等級。當檢測傳感器檢測到車輛達到設(shè)定的停留等級，觸發(fā)判斷1次，傳遞信號1次，此時舵機帶動欄桿升降。

組裝完成

五、創(chuàng)新點

1.利用智能路口，由路面車流量自行控制的、可自動升降的交通欄桿替代人工干預變道方法，實現(xiàn)了潮汐車道和交通信號燈組合在非高峰時段無法實現(xiàn)的全時段交通路口的智能化控制和自動化的新模式。

2.改良人工維護和人工方式干預變道模式，可減少值守人員的數(shù)量，緩解了各時段車流量不均而引起的擁堵現(xiàn)象。

3.此欄桿可自由收放，施工量小、自動化程度高，采用物理欄桿隔離方式，易區(qū)分導流車道與正常車道，避免車輛誤入。不用時可折疊，快速恢復路面原狀。

4.利用傳感器檢測擁堵等級的方式與天網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)配合，提供了一個監(jiān)測車流量擁堵狀況的新渠道和配合新時代大數(shù)據(jù)流量分析的新方法。

模型內(nèi)部電路實景圖

模型外觀實物效果圖