基于全息投影的可变交通控制模式设计

梁露 刘思成 骆弟佳

摘要：全息投影技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体的一项技术。针对城市潮汐交通问题以及信号交叉口管理存在的弊端，结合全息投影技术和“人本交通”理念设计了一种区别于现有交通控制的可变交通控制模式。运用全息投影技术可放大信号提示作用，也能更快捷地实现可变车道，更好地适应当前道路交通所呈现的多变性。

关键词：全息投影技术；可变交通控制模式；人本交通；潮汐交通

1研究背景

传统交通控制模式采用交通信号控制灯、道路标志标线等来协调控制。随着低头族的出现和驾驶员闯红灯的高频发生，信号灯的提示、预警作用有所下滑，人们对红绿灯的忽略经常导致嚴重的交通事故。尽管现在已经有了机非分离、慢行交通等保障行人安全的概念，但行人安全过街问题亟待解决[1]。国外设计师Hanyoung Lee就出于对人本的考虑在全息技术基础上构想发明了一款虚拟的交通信号墙。由此可见，使用全息投影幕墙代替红绿灯不失为一个放大提示、预警信息的好办法。另外，现有潮汐车道内都无法设置相应的导向性标志，仅靠车道进口标牌提示仍存在潜在风险。并且，未来城市发展可能走向“去中心化”[2]，潮汐现象或许不只存在于早晚高峰，自适应性的可变车道在未来不可或缺。因此，本文基于全息投影技术设计了可变交通控制模式，它可以更方便快捷地设置潮汐车道，扩大信号控制的警示作用，对提高车辆通行效率和交通安全有积极意义。

2全息技术原理概述

投影技术是目前应用最为广泛的一项显示技术。随着信息技术的发展，投影显示技术已经由 CRT，LCD，DLP 逐步发展到全息投影技术。全息影像技术是利用光的干涉和衍射的原理生成记录和再现物体真实的三维影像[3]，它与以往的投影技术不同，可直接将影像投射在空气中，不需要投影屏，也不需佩戴眼镜，便可直接观察到影像，让人们更直观地获取信息。

3可变交通控制模式

3.1全息投影装置

本可变交通控制模式采用三种全息投影装置（如图1）：第一种是门架式投影装置，用于组织交叉口处的交通；第二种是用于投影可变标志的3D裸眼旋转投影装置；第三种用于投影中央隔离带。考虑到道路安全与成本问题，每个交叉口进口道安放一个门架式投影装置，中央隔离带投影装置在路段中每隔10m设置一个。

3.2控制模式简介

可变交通控制模式是将全息投影技术应用于交通领域的创新。在交叉口处用全息投影信号墙和斑马线，在路段中投影幕墙形成隔离带，需要变化的标志标线也采用投影实现可变，并利用电子监控设备实时了解路段交通状况和抓拍违规行为。

4适用场景

本文针对双向四车道道路进行可变交通控制模式设计。但由于现实条件的限制，这种基于全息投影技术的可变交通控制模式必然不适合大范围的路段交通控制。笔者在此介绍该控制模式的三种适用场景。

4.1正常行驶场景

车辆经行交叉口时，全息投影装置投影出距离地面3m的信号墙，墙长19m，高2m。红色信号墙表示车辆禁行，绿色信号墙表示车辆通行，黄色信号墙起警示作用（如图2）。人行横道也采用投影方式，绿色斑马线表示行人通行，红色表示止步（如图3）。

4.2设置可变车道场景

当在潮汐时段需要改变车道通行方向时，交叉口4个方向全部控制出入，投影出长19m，高5m的红色幕墙（如图4）。与此同时，给予路段内车辆变道提示：保持道路中央红色隔离带不变，车辆行驶方向的右边出现高2m的黄色信号墙，车辆随即向右变道（如图5）。当该车道内所有车辆清空后，新的隔离带形成，导向箭头变向，交叉口恢复通行。此车道为潮汐车道，供直行车辆行驶。

4.3恢复正常行驶场景

潮汐时段结束后，可变车道需恢复正常行驶方向。此时，在潮汐车道进口处投影高5m的幕墙禁止车辆进入（如图6），其余车道车辆正常进出。对于已进入路段的车辆不作控制，当道路监控显示该车道车辆已清空后，隔离带投影恢复至道路中轴线，车道进口处幕墙消失，道路重新恢复为双向四车道（如图7）。

5结语

本文结合交通现状及需求，设计了一种基于全息投影技术原理的可变交通控制模式。介绍控制过程，针对双向四车道道路建模仿真。该控制模式可以提高道路利用率、保障行人过街、增加交通控制的自适应性，此外还能靓化城市。

参考文献

[1]熊文. 从车本到人本——城市交通可持续发展政策述评[A]. 中国城市规划学会.城乡治理与规划改革——2014中国城市规划年会论文集（05 城市交通规划）[C].中国城市规划学会：中国城市规划学会，2014：17.

[2]孙祥栋.去中心化——未来城市能源发展展望[N].国家电网报，2018-06-26（005）.

[3]吴佩洁，王延鹏，覃渝程，何航宇.全息投影的信号交叉口安全导向系统设计[J].黑龙江交通科技，2016，39（05）：163-164.

指导老师：张诗波

作者简介：梁露、1998、女、四川乐山人、本科在读、西华大学汽车与交通学院。

（作者单位：西华大学汽车与交通学院）