物联网下可变潮汐车道杆系统设计

付宇孙曼琦彭博

（1. 重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074；2.华中农业大学公共管理学院，湖北武汉 430000）

物联网下可变潮汐车道杆系统设计

付宇1孙曼琦2彭博1

（1. 重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074；2.华中农业大学公共管理学院，湖北武汉 430000）

针对城市中或城市间不断出现的潮汐现象，分析现状潮汐车道优缺点及物联网下潮汐车道控制实施条件，我们提出一种新型全自动潮汐车道杆。研究车道杆设计思路、规格；建立判别标准；通过物联网技术利用道路监控设备和中央处理端进行车辆检测及控制车道杆变化；建立相应的交通运行组织方案；最后通过优化仿真进行可行性分析，数据表明，所设计潮汐车道杆可更安全、高效地解决交通流的潮汐现象。

潮汐现象 物联网 车道杆 交通组织方案

随着城市规模扩大、私人汽车保有率不断增加，逐渐形成了以CBD为中心的放射性路网结构，使得越来越多的路段出现潮汐性交通堵塞，单纯的依靠修建基础设施并不能“高性价比”的解决此类问题，故潮汐车道应运而生。

针对此类问题，本组着手于建立动态交通设施，设计研究了一种新型潮汐车道杆，该交通设施可有效解决双向交通流不对称问题，充分利用和挖掘既有的城市道路资源。

1　国内外潮汐车道应用现状

控制方式：方式1：荷兰采取了DRM系统［1］，控制人员于道路区域，通过手持遥控器控制指示屏，应用动态标志来变换车道，提示车辆进行潮汐区分。方式2：深圳新洲路实施“潮汐车道”智能控制方式：采用信号灯指示、固定时段切换的方式。

此两地区采用的建立潮汐车道来解决车辆潮汐现象的方法为最初级别，潮汐车道方向切换方式简陋，缺乏安全性，使驾驶者不易区分。

2　全自动潮汐车道栏设计

2.1系统设计思路

表1　

本系统依据当地道路条件，首先将潮汐车道杆修建在欲施行潮汐车道两侧；利用车辆检测技术检测双向车流并通过有线/无线传输至互联网网络空间；再通过中央处理器进行处理；将判断结果再通过网络传输技术输入到控制机来进行车道杆升降和灯光提示，形成物理隔离设施，以及控制显示屏上信号灯的变化；以完成车道变换［2］。即装置联网［3］，自动识别，自动调整。

2.2系统模块设计

2.2.1车流量读入检测模块

本系统采用电子监控设备或安置信号机为媒介（数据录入终端），采集实时道路交通状况画面。

2.2.2中央处理判定模块

（1）处理：将采集画面传输至中央处理终端，应用Opencv编程技术、灰度理论原理，对画面进行分析、处理，转化为数据进行实时动态调整；（2）判定：根据美国交通工程师协会推荐的潮汐车道设置条件第二条：流向条件 重交通流的流量方向分布系数最低为2/3［4］。

2.2.3车道设计模块

（1）规格如表1所示：本车道杆通过网络，与中央处理端进行连接，以便实时进行车道变换；相邻车道杆间距200cm；（2）安放：车道杆采用可升降装置，沿路面车道线挖出存放空间进行放置；（3）增添设备：可控LED灯、自动感应装置。

2.2.4标志标线标牌模块

根据《道路交通标志标线》（GB5768-2009），结合实际情况，设计如下：（1）LED指示牌：采用绿闪、绿箭头、红叉三合一单面指示屏。在潮汐车道起终点和相应路段适当位置均应布置指示标志；（2）预告标志：在可变车道交叉口直行、左转、右转方向路段均应设置提示标志，提示前方转入道路的使用情况。

2.2.5交通组织方案模块

平时车道正常运营时，应为一侧车道杆升起且另一侧车道杆降下的状态。可变车道的组织管理分为两部分：

（1）清场：当系统判定应进行车道变换时，潮汐车道起终点指示屏均变为红叉状态，以表示当前此车道禁止入内，同时车道杆上LED灯组闪烁黄灯，提示车辆尽快驶离此道路。随后，降至车道面一侧的车道杆由现潮汐车道车辆行驶方向由起点向终点依次升起，完成两侧车道杆均升起后，等待2-5分钟，保证清空车道内所有车辆。

（2）入场：对侧车道（流量较大方向）车道栏可同时缓慢降下，相应方向指示屏变为绿箭头，提示车辆可以驶入此道路，以完成车道变换。本文可变车道核心切换方案如图1所示。

3　结语

本文提出基于物联网环境下潮汐车道的动态控制方法，在物联网的技术支持下，可以确保交通流的实时性与精确性；将道路实况信息传输至中央处理端后，通过阈值判断标准，提前获取交通需求信息。

可变车道控制方法是解决潮汐拥堵问题的有效手段，具有较强的实用性。通过建立道路基础设施的隔离方法，更保证了车辆行驶时的安全性。本文提出的方案具有较强的移植性，可适用于各类潮汐现象明显的车道，具有良好的应用前景，对缓解早晚高峰交通拥堵具有重要的参考意义。

［1］张国华.关于城市道路潮汐车道的设置研究［J］.交通科技，2012（3）：116-119.

［2］邵春福.交通规划原理 ［M］.北京：中国铁道出版社，2004.

［3］施丽莎.基于物联网技术的智能交通标志［J］.数字技术与应用，2015（3）：40-41.

［4］吴兵，李晔.交通管理与控制［M］.北京：人民交通出版社，2009.