多用途智能交通警示灯的开发和设计--交通科技成果报告书(编辑修改稿)

多用途智能交通警示灯的开发和设计--交通科技成果报告书(编辑修改稿)内容摘要：

行人和车辆，能大大的降低道路交通事故 [12]。 图 4 警示灯主视图 为了 保证司机在任何极端恶劣天气下 两车弯道交会时对路况的灵敏感知，及时减缓车速，谨慎通行， 将本队所开发 的 多用途智能 交通警示灯 依 附 安装于弯道凸面镜（ 道路反光镜 ）下方的 制成杆上， 将电磁感应线圈埋入距灯大约为 50100 米处的两个方向的右车道，就可 作为会车及时预警 装置 —— 急弯 雨雾会车警示灯 （ 如图 4 所示 ）。 该装置的设计目的则是极为有效的弥补凸面镜在雨雪雾灯恶劣天气下由于能见度过低导致司机看不清镜子中对面来车和凸 面镜警示效果不明显 的缺点，及时发出会车预警。 在晴朗天气或者夜间状态灯能见度尚可的情况下可以作为额外的弯道警报，提醒司机减缓车速，谨慎通行 （如图 5）。 例如，在大雾天气下 当弯道两侧同时来车，两个不同方向的警示灯 都将 发出闪烁的黄 灯，提示对面来车。 双方司机同时接受会车信号，减慢车速，避让通行， 成功避免 交通事故的发 图 5 急弯雨雾会车警示灯模拟工作图 生。 另外，能使自行车、电动车等非机动车都可被感应，这样可以更好的保护非机动车的行车安全。 第 10 页 共 19 页 高速公路 匝道 出车预警灯 由 20xx 年的 数据可知，在 高速公路发生的亡 人 事故 ， %因尾随相撞导致， %为碰撞固定物或静止车辆导致，侧面碰撞导致事故死亡人数占 %。 我们不难发现， 对周围突发情况的疏忽 正是高速公路事故的最大杀手。 针对 没有太多高速公路驾驶经验的新手和疏忽大意的驾驶员在 匝道出车 时、主干道 车辆未提前察觉而 避闪不及 发生事故 的情况， 我们可以 在高速公路上由匝道切入主干道的路边 （离交叉口 100200 米处） ，设 置 该警示灯装置。 同时，将地磁感应棒 埋 入 主干道 距 匝道入口约 100200 米的右侧 （如图 6 所示）。 此时，本项目又可转换为一种全 新的交通安全产品 ——高速公路匝道出车预警 灯。 对于高速公路上以 100km/h 左右的速度 行驶的汽车来说，司机全程注意力高度集中，对外界刺激反应较为迟缓， 图 6 高速公路匝道出车预警灯放置示意图 特别是当匝道中的车辆行驶上高速公路时，很难在突发情况下 及时实施 安全制动。 且 主干道车辆 突然减 速，在高速公路上也是一件危险系数很高的事件。 偶有 匝道车辆的司机忽视主干道上高速行驶的车辆， 直接 切入到 主干道 中央， 由于匝道车辆速度较慢，而主干道车辆速度很快，这种情况下极 易 发生追尾惨剧。 此预警灯 一旦检测 到了主干 道上有车辆驶过， 可以 立即发出持续闪烁的黄色灯光信号， 提醒匝道上的车辆此时主干 道上 有 高速行驶的汽车 ，提示匝道车辆司机 提高警惕。 本装置适用与国内大多数双向六车道高速公路。 通过高速公路匝道出车预警灯，可以 有效 预防 高速公路匝道口的追尾事件，并使得司机养成匝道出车小心谨慎 的驾驶习惯 ，注意避让高速车辆，防止追尾事故 ，有较大的社会意义。 图 7 匝道出口危险模拟图 第 11 页 共 19 页 偏远地区交叉路口智能指挥 灯 在城市道路上发生的交通事故中，交叉口事故占很大比例，联邦德国城市的交通事故60%80%发生在交叉路口，日本占 %[13]； 我国对国内城市的交通事故抽样统计表明 ，发生在交叉口的交通事故约为 30%。 近几年，从城市到乡村，从乡镇至村庄，逐步实现了村村通公路的目标。 农村道路的畅通 ，不仅给农民的生活带来了方便，也为运销农产品 提供了便捷。 然而 ， 农村公路的 逐步 畅通和机动车的大幅增长 ， 给 交通 安全管理带来了相应的难度。 同城市一样，偏远地区的 交叉路口作为事故多发点，急需先进的技术来解决 此类 棘手的安全问题。 相比城市的交通流量来说，农村在一天中的车行量不大，设置传统的红绿灯不合适： a、它通行模式较 为单一。 等待和通行时间太为固定，不适应偏远地区无规律的交通情况。 它 不管是否有车通行，始终保持固定的运行状态。 若 B 道上无车辆行驶时， A 道车辆也需做无谓的等待； b、传统红绿灯耗电大， 一天 24 小时不间断工作， 需有交流电供电，不适合偏远地区交叉路口的设置。 此时， 将我们的 产 品 进行略微 的改装，制成一个可代替红绿灯功能的 交通 信号 灯 —— 偏远地区交叉路口智能指挥 灯。 对于一 个 交叉 路口，我们选取 4 个信号 灯与 4 个地磁感应棒，分别置于交叉 路口 的四个方向。 将地磁感应棒埋设在 离 交叉 路口 50100M 左右的道路下方1020M 处。 将所有的地磁感应棒 连入一个中心控制 电路， 并且再在原有基础上加上红色的二极管点阵。 中心控制电路 采用优先竞争的原则，如当 A 道上优先有车辆驶入交叉路口时， 对应的指挥 灯闪烁黄光，提示 A 道上的车辆 谨慎慢 行；与此同时 B道上的红灯点亮，禁止 B 道上的车辆行驶。 反之亦然。 另外，考虑到 当两个方向连续交替检测到车辆经过时，为了不使得信号灯连续交替而影响通行效率（车辆启动、减速浪费时间 ） ，可以利用延时功能（比如延时 5 秒） ：若 5 秒内同一个方向又检测到另一辆车经过，则此方向在竞争中 仍 处于优先地位，直到一个方向有连续 5 秒没有检测到车辆经过。 图 8 交叉路口模拟 图 另外， 根据现行普通红绿灯的标准设置一个最长通行时间（如 60 秒）。 那么如果一个方向连续通行 60 秒之后 还有车辆 就强行 开启红灯 ，转而让另外一个方向的车辆通行。 本装置在偏远地区交叉路口安装后，彻底解决了传统红绿灯的上述缺点，完全可以取代传统红绿灯的全部功能，且更加 智能、人性化 ，更加节能。 并且它同样可以发挥弯道警示作用，防止不同方向的车辆相互对撞。 该智能交通指挥灯 不但 在很大程度上提高了偏远地区交叉 路口的行车效率， 保障 人民的生命财产 安全 ，也可用于替代城市夜间 一直工作着 ， 闪烁黄第 12 页 共 19 页 光的交通信号灯。 车 流量统计器 在国家的交通路网建设中，一条道路的车流量是个非常重要的指标 ，它不光代表着一个区域的运输能力，还是该地区经济发展的指向标。 人工测算十分耗费资源， 目前的车流量统计设备昂贵，费用大。 将本装置稍作改进，增加一个计数电路和存储电路后，除了完成上述功能外，还可对安装了本产品的道路进行车流量的 统计。 该方法非常简便易行，且成本低。 通过 在山区弯道所设置 的急弯雨雾会车警示灯 中所 记录的数据 则可知晓此类路段车流量，用以分析该种路段 是否需要升级，地区之间是否需要修建高等级 公路；通过高速公路匝道出车预警灯获取的计数器的数据则可预知 该区域发展 情况 如何， 人们的出行时间偏好；通过由偏远地区交叉 路口行车信号灯所计算的流量可以判断该地区的人民生活水平 ，分析其交通形态。 这些宝贵的数据可以为国家的规划建设提供宝贵的原 始资料，防止盲目规划和投资，以获得最大的经济和社会效益。 另外，将本装置的延时电路和闪烁电路取消，增加计数 电路、存储电路和无线远程通信电路后，可作为一个专业的道路车辆流量统计设备。 通 过合理的广泛安装后，可在一个地区乃至整个国家建立交通流量数据网， 一个非常价廉、可靠、易行、实时的交通流量统计系统。 4. 4. 创新特色 新型地 磁感应 传感器的 开发与应用 本产品的主要功能为探测来车情况并预示报警，因此便要求配置灵敏度高，不易受外界其他因素干扰的信号探测装置。 传感器 作为 一种 能把物理量或者化学量转变成便于利用的电信号的器件 ，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热 、湿度 、磁 ）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传 递给其他装置 [14]（如图 9） 该传感器 是实现自动检测和自动控制的首要环节。 图 9 传感器运作示意图 根据作品需要， 我们对市面上各式各样的传感器都进行了考察与探索。 例如 光学传感器。 它 是依据光学原理进行测量的， 有着许多 如非接触和非破坏性测量、几乎不受干扰、高速传第 13 页 共 19 页 输以及可遥测、遥控等 优点 ， 在设计上主要用来检测目标物是否出现，或者进行各种工业、汽车、电子产品和零售自动化的运动检测 [15]。 但是该种传 感器不够可靠 ， 不适用于本产品的检测环境和条件， 容易产生误判 或者不判 ，在极端外部条件下易损坏， 不易修理，因此再做考虑。 ShackHartmann 的波前传感器，它是目前自适应光学系统。