智慧城市下的新型智能通道路系统

胡家宝

（河北建筑工程学院机械工程学院）

1 引言

随着中国经济的不断发展，汽车已经成为了常用的交通工具。但在便利出行的背后，也带来了堵车这一大难题。大量的人流、车流向市中心聚集，使得城市道路拥堵。尤其是在上下班高峰，汽车在路上非常容易产生拥堵，更严重者发生连环交通事故，对人民群众的生命财产安全造成了极大的损害[1]。我们在这些基础上整理出了一套适合城市发展的，有助于缓解交通压力的智能通道路系统。

2 设计背景

城市若不能形成真正意义上的功能组团各司其职，而是摊大饼似地向外扩张，只会制造新的堵塞区域。路网布局及交通设施改造、大力发展公共交通之类都是治标不治本的方法。尤其是在上班或下班的时候，汽车在路上非常容易产生拥堵。交通部门虽然实施限行的方案或是建议人们避开高峰期出行等，但道路上也会水泄不通。但也有一个奇怪的现象，在部分双行路段里，有时候车辆拥挤仅仅只是单向的，并不是两边都堵。因此，为了有效缓解高峰期道路拥堵问题，我们研发了这套更加自动化，智能化的“智能通道路系统[2]。

3 设计说明

3.1 传统潮汐车道

在众多的拥堵现象中，有一种拥堵现象是比较常见而又有趣的，即交通中的“潮汐现象”，该道路的拥堵并不是全天全方位拥堵，而且随着时间的变化以及高峰期的变化出现单方向的拥堵。例如每天早高峰时段，居民区前往商业区方向交通流量大，反向流量小[3]。到了晚高峰则商业区前往居民区方向交通流量大，反向流量小。在这样的背景下，“潮汐车道”应运而生，它是一个可变型车道，是根据城市路段的早晚流量不同情况，对该路段设置一定数量的方向随时间段变化的车道。通过增加流量大的车道，减少流量小的车道这一方式来缓解交通压力。由于目前大多数的潮汐车道更改方式需要拉力车的帮助，相比较下更加费时费力。

3.2 智能通道路系统

项目的名称为“智能通道路系统”，是建立在城市交通道路里直道上的一种障碍系统。该系统有两种装置。第一种是将传统的路中央的护栏替换成可升降的智能护栏，并在其两旁相邻的车道边分别安装这种装置，共三道可升降护栏（默认中间的护栏为常升状态，两边常降）。第二种是将护栏改装为可横向移动的智能护栏。及该护栏可以左右移动，用以隔离来往车辆。两种方案初心相同，都是可以自动根据道路实况进行智能隔离车道，但两种方案各有优缺点。该系统借助互联网技术，实时计算来往车辆密度，分析其变化规律，当车辆密度变化率达到一定值（根据当地道路状况确定）时，也就是在车辆高峰期即将到来时（具体时间根据路况分析，一般为十分钟左右），将单向三车道扩为单向四车道和二车道，八车道同理。以这样的方式来进行自动缓解交通压力。

4 智能通道路系统工作原理

智能通道路系统有两种工作模式。一是通过在路段两端安装红外传感装置以及蜂鸣器，统计各时段车辆数量，将数据上传到服务器，利用互联网自动分析路段情况。高峰期过后系统自动恢复正常模式；二是通过联网直接与当地交通局连接，实现远程控制。

第一种装置（地下伸缩式）是将伸缩护栏建于地底，由系统控制同时升或降。这套装置适用于高峰期易产生拥堵，并且持续时间非常长并少有行人走的路段。该装置会在高峰期即将到来时，收起路中央的护栏，开放路两侧的护栏（根据来往车辆的方向开放某侧护栏），在护栏进行变换是蜂鸣器会发出声音来提醒行人及司机注意。护栏顶部均安装有LED灯。当其启动时或某个护栏出现故障时，LED灯常亮提醒以及响铃提醒。

第二种装置（导轨转移式）是一种可移动的护栏，这种护栏会建在固定轨道上，通过横向移动实现改变车道。这套装置适用于拥堵情况不是很严重，并且有行人走动的道路。这套装置会将各个护栏连在一起形成一个整体，互相牵动。同样根据红外传感器的回馈，在高峰期之前同时移动到道路相对宽松的一侧，起到拓宽道路的作用，并且当护栏出现问题时，同样也有LED灯提醒和响铃提醒。

5 设计的自我评价

5.1 产品创新点

1）便捷性

相对于传统的潮汐车道，智能车道系统内的装置更加便捷，从实施上来说，不需要车辆的辅助来进行变化，只需通过一套完整的装置来进行操控，节省了人力物力，且减少了时间的浪费，有效的为城市交通带来便捷。

2）灵活性

我们拟定通过红外传感装置测试道路车流量与时间以及一年内的关系图，从而确定每日该系统的变化时间。当然了，我们的另一种控制方式便是与远程交通局连接，远程操控，为更多的用途提供灵活多变。

3）整体性

后期通过整体建设，让整个城市交通形成一个互相连接的整体，由城市主干道发展到城市大小道路，让道路交通尽可能的不拥堵。

5.2 性能及可行性分析

①目前传统的机械化的潮汐车道已经具备，我们在此基础上加上了一些智能化的设施。使其可以自动完成护栏的变换，减少人力物力的浪费。

②该项目投资也不会很大，因此不需要政府花很多的钱投入进去。

③该项目属于非科技前沿设备，技术方面并不是特别难解决。一些急难解决的问题，我们会从网上查找方案并解决这些“疑难杂症”。

④符合目前国家的有关政策，实现人们生活全面一体化、自动化，将自动化设备运用到人们生活的每一个地方。

⑤无论发生什么，即使未来车辆实现无人化，那也不会造成道路拥堵。因此该项目无论是在现在还是将来都是有现实意义的。永远不会被历史的潮流所推翻。

6 设计实施的优势及阻力

6.1 设计实施的优势

①现代信息技术的飞速发展，人工智能化的普及，以及大数据的广泛应用。

②本设计非科技前沿类项目，技术上的问题可以通过咨询相关老师或查阅资料解决。

③国家鼓励高校学生自主创业，并且有一定的优惠政策。

6.2 设计实施的阻力

①前期所需信息量极大，如果不能掌握有关道路的特性信息则无法匹配系统运行。

②前期成本投入较大。

③维护成本较高。

7 设计规划及实施方案

7.1 设计规划

①近期目标，研发完善模型，进行现实的模拟，然后将它投入到试验道路进行模拟试验。结合使用情况，统计民众意见，再进行完善更新。

②远期目标，产品技术成熟而且已经应用后，将和交通部门合作，根据应用回馈和创新建议继续优化产品性能以及开发产品的新功能。第一步是适当改造城市内的主干道以及支干道上的直道；第二步则是改造十字路口、丁字路口等；第三部则是在此基础上和各干道的红绿灯相结合形成一个智能化、一体化的智能道路系统。

③当设计成型后，先在市区的部分道路实施，辅以交警指挥管理。

8 结语

在本项目进行中还有大数据的应用，大数据分析可以提供项目应用所需要的数据以及交通实时情况，以便管理者进行及时的全方位的管理。提高管理者的管理效率以及准确性。