太阳能LED绿波流水信号灯预编队交通引导系统

胡朝胶　山玉才　康瑞　王亚曦　陈蜀乔

【摘要】城市交叉路口交通拥堵已成为全球通病。为解决这个难题，提高道路通行能力，本发明运用了一种新的太阳能LED绿波流水信号灯预编队交通引导系统。该系统的主要特点在于利用太阳能和电池供电，同时在道路接近路口沿途道路中心隔离栏上设置以流动的形式发光的LED流水信号灯，实现绿波信号的可视化，这是现有的绿波信号系统所不具备的。随着车流情况的变化计算机通过计算调整红绿波流的流动速度，驾驶员可以根据自己的行驶情况进行调整，进入绿波带。这样就对车流进行预先编队，尽可能在绿波段中通过交叉路口。系统把路口“点”的交通压力最大限度地转移到路段“线”上。

【关键词】交通拥堵；太阳能；可视化；预先编队

引言

随着人们生活水平的不断提高，城市车辆也在逐年增加，交通拥堵已成为现代社会最难解决的问题之一，而交通路口却几乎承受着所有的交通压力。LED绿波流水信号灯的控制方式是目前解决路口交通拥堵最先进、新颖的方法。在绿波带的引导下，汽车在不受偶然因素干扰的理想情况下通过路口不会遇到红灯。各相邻路口之间又存在着较为复杂的联系，而此发明所使用的动态智能交通信号控制系统能够应变道路偶然事故，不受突发因素的影响，不会造成绿波流水信号的混乱，实现车辆通过交叉路口不遇到红灯，使得道路通行效率大大提高。

1、太阳能LED绿波流水信号灯工作原理

如何在无法改扩建道路的前提条件下提高道路的通行能力，解决交通拥堵呢？本发明提出的解决方案是采用一种绿波流水信号灯预编队交通引导系统，该绿波流水信号灯预编队交通引导系统适用性极强，能在城市任意路段进行交通控制，引导驾驶员以最高的效率通过交叉路口，降低驾驶员精神压力，减小交叉路口拥堵的可能性。

1.1技术方案

本系统分别在中段车道的靠近路口10～20米的地下各设置一地感线圈，地感线圈与车流量数据处理和绿波协调控制计算机通过信号线连接，计算机又与路口信号灯控制箱连接，同时信号灯控制箱又与路口红绿灯和流水信号灯连接。

在道路隔离栏顶上安装绿波流水信号灯信号放大装置、太阳能电板、蓄电池、充电器，蓄电池充电控制器与信号灯显示器通过导线相连。在此系统中信号灯的控制柜与绿波红绿信号显示装置的信号线长度可能过长，导致车道沿途的绿波红绿信号灯显示装置不能正常工作，所以，还需要加入信号放大器来解决这一问题，即信号放大器连接在信号灯控制箱与信号灯显示装置之间。

该系统在道路中心隔离栏上加装隔绿波LED红绿信号灯显示装置，安装该装置的栏柱间距为15m～25m，在隔离栏上每5～10米安装一组信号灯；利用网络线将各个路口所设的数据处理和绿波带调控计算机连接在一起。

1.2系统装置设计

利用在车道下埋置的地感线圈测量出车流量及汽车的行驶速度，并将其转化为信号传送到计算机，计算机通过预先编好的程序进行分析计算，最终计算机将分析得到的结果传送給信号灯控制箱。此时，路口的红绿灯根据计算机的分析计算结果进行自动调整，实现大部分汽车跟随绿波行驶到路口时遇到绿灯，达到提高交叉路口的通行能力的目的。

该智能太阳能绿波流水控制系统与现有的绿波信号控制系统的不同之处在于它通过在道路旁沿途设置红绿流水信号灯，沿途红绿流水信号灯以周期性循环流动的形式发光，使驾驶员能够在行驶过程中直观的了解到路口红绿灯情况，实现了红绿波信号的可视化。

在每个隔离栏柱上安装一块太阳能电池板，电池板朝向采光最强的方向，电池板和蓄电池相连，电压一致。太阳能电池板白天給绿波带供电而且把多余电能储存在蓄电池里面，晚上由蓄电池給绿波带供电，这样，能大大节省能源，达到节能减排的目的。

2、具体实施方式

2.1基本设备的安装

在距离每个路口10～20米处的每个方向的各车道上装感应车流量的地感线圈。从路口开始，在道路中心的隔离栏顶端每隔20～30米安装一个控制装置，在两个控制装置之间安装一组LED绿波流水信号灯。在隔离栏支柱上2～5米高处安装太阳能发电板。路口信号控制箱里面拉出的红绿信号灯的信号线和由太阳能电能混合供电的LED绿波流水信号灯连接。

2.2工作流程

两个相邻路口之间的地感线圈将采集到的车速度、车数量、车位置等信息传送给计算机信号处理系统上。一条单行道对应一组信号，一个十字路口一共有8条单行道也就有8组这样的数据。计算机信号处理系统接受到8组数据并处理之后，确定出太阳能LED绿波流水信号灯的绿波段部分的周期和长度，再将车辆引导进入绿波段内。由于沿途太阳能LED绿波流水信号线大约有0.5～1.5长，绿波带信号会出现衰减，所以由安装在信号灯外面的信号扩大器对流水信号灯的信号进行扩大加强。

车辆在行进的过程中，驾驶员只要进入到交通路口附近沿途设置的波带后内便可清晰地看到车辆所在波段内的位置，驾驶员可以调整汽车行驶速度进入最近的路波段内，如果受到影响不能进入最近绿波周期内，可调整车速，等到下一周期再进入。路口红绿灯的周期和绿波带的周期是相同的，所以驾驶员就可随绿波带在路口绿灯时间内顺利通过。绿波流水信号灯控制程序能协调各段绿波通过各路口的顺序，它是根据交通流车流量大小来调整绿波带流动速度的快慢。连续车流被绿波带的流动引导成为预先编队车流。

如果编队车流受到突发事件的影响，可以通过计算机控制程序智能调整绿波带的流动速度来分离组合被擾动的车队，这样，车流就可以以最高的效率通过交通路口。

3、前景应用

本发明能够大大缓解城市短距离多路口的城市交通路段的交通拥堵状况。智能太阳能LED绿波流水信号灯交通预引导系统的应用，为解决交通拥堵打开了新的局面，饱受交通拥堵折磨的人们带来了福音。

它适用于城市的任意路段且由太阳能供电，节能减排，对道路无特殊要求，对行人通行不造成影响；沿途的信号灯仅是一种随机预编队提示，且能美化隔离栏、缓解驾驶员疲劳、不造成驾驶员精神压力；可将现有道路的通行能力提高到接近极限。

此发明的应用避免了通过新建或拓宽道路来提升道路通行能力的社会资源浪费，且投资小、成本低、见效快，节能减排，和谐安全，具有良好的经济效益和社会效益。

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