基于全息投影的可變交通控制模式設(shè)計

梁露 劉思成 駱弟佳

摘要：全息投影技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體的一項(xiàng)技術(shù)。針對城市潮汐交通問題以及信號交叉口管理存在的弊端，結(jié)合全息投影技術(shù)和“人本交通”理念設(shè)計了一種區(qū)別于現(xiàn)有交通控制的可變交通控制模式。運(yùn)用全息投影技術(shù)可放大信號提示作用，也能更快捷地實(shí)現(xiàn)可變車道，更好地適應(yīng)當(dāng)前道路交通所呈現(xiàn)的多變性。

關(guān)鍵詞：全息投影技術(shù)；可變交通控制模式；人本交通；潮汐交通

1研究背景

傳統(tǒng)交通控制模式采用交通信號控制燈、道路標(biāo)志標(biāo)線等來協(xié)調(diào)控制。隨著低頭族的出現(xiàn)和駕駛員闖紅燈的高頻發(fā)生，信號燈的提示、預(yù)警作用有所下滑，人們對紅綠燈的忽略經(jīng)常導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。盡管現(xiàn)在已經(jīng)有了機(jī)非分離、慢行交通等保障行人安全的概念，但行人安全過街問題亟待解決[1]。國外設(shè)計師Hanyoung Lee就出于對人本的考慮在全息技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)想發(fā)明了一款虛擬的交通信號墻。由此可見，使用全息投影幕墻代替紅綠燈不失為一個放大提示、預(yù)警信息的好辦法。另外，現(xiàn)有潮汐車道內(nèi)都無法設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)向性標(biāo)志，僅靠車道進(jìn)口標(biāo)牌提示仍存在潛在風(fēng)險。并且，未來城市發(fā)展可能走向“去中心化”[2]，潮汐現(xiàn)象或許不只存在于早晚高峰，自適應(yīng)性的可變車道在未來不可或缺。因此，本文基于全息投影技術(shù)設(shè)計了可變交通控制模式，它可以更方便快捷地設(shè)置潮汐車道，擴(kuò)大信號控制的警示作用，對提高車輛通行效率和交通安全有積極意義。

2全息技術(shù)原理概述

投影技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)顯示技術(shù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，投影顯示技術(shù)已經(jīng)由 CRT，LCD，DLP 逐步發(fā)展到全息投影技術(shù)。全息影像技術(shù)是利用光的干涉和衍射的原理生成記錄和再現(xiàn)物體真實(shí)的三維影像[3]，它與以往的投影技術(shù)不同，可直接將影像投射在空氣中，不需要投影屏，也不需佩戴眼鏡，便可直接觀察到影像，讓人們更直觀地獲取信息。

3可變交通控制模式

3.1全息投影裝置

本可變交通控制模式采用三種全息投影裝置（如圖1）：第一種是門架式投影裝置，用于組織交叉口處的交通；第二種是用于投影可變標(biāo)志的3D裸眼旋轉(zhuǎn)投影裝置；第三種用于投影中央隔離帶。考慮到道路安全與成本問題，每個交叉口進(jìn)口道安放一個門架式投影裝置，中央隔離帶投影裝置在路段中每隔10m設(shè)置一個。

3.2控制模式簡介

可變交通控制模式是將全息投影技術(shù)應(yīng)用于交通領(lǐng)域的創(chuàng)新。在交叉口處用全息投影信號墻和斑馬線，在路段中投影幕墻形成隔離帶，需要變化的標(biāo)志標(biāo)線也采用投影實(shí)現(xiàn)可變，并利用電子監(jiān)控設(shè)備實(shí)時了解路段交通狀況和抓拍違規(guī)行為。

4適用場景

本文針對雙向四車道道路進(jìn)行可變交通控制模式設(shè)計。但由于現(xiàn)實(shí)條件的限制，這種基于全息投影技術(shù)的可變交通控制模式必然不適合大范圍的路段交通控制。筆者在此介紹該控制模式的三種適用場景。

4.1正常行駛場景

車輛經(jīng)行交叉口時，全息投影裝置投影出距離地面3m的信號墻，墻長19m，高2m。紅色信號墻表示車輛禁行，綠色信號墻表示車輛通行，黃色信號墻起警示作用（如圖2）。人行橫道也采用投影方式，綠色斑馬線表示行人通行，紅色表示止步（如圖3）。

4.2設(shè)置可變車道場景

當(dāng)在潮汐時段需要改變車道通行方向時，交叉口4個方向全部控制出入，投影出長19m，高5m的紅色幕墻（如圖4）。與此同時，給予路段內(nèi)車輛變道提示：保持道路中央紅色隔離帶不變，車輛行駛方向的右邊出現(xiàn)高2m的黃色信號墻，車輛隨即向右變道（如圖5）。當(dāng)該車道內(nèi)所有車輛清空后，新的隔離帶形成，導(dǎo)向箭頭變向，交叉口恢復(fù)通行。此車道為潮汐車道，供直行車輛行駛。

4.3恢復(fù)正常行駛場景

潮汐時段結(jié)束后，可變車道需恢復(fù)正常行駛方向。此時，在潮汐車道進(jìn)口處投影高5m的幕墻禁止車輛進(jìn)入（如圖6），其余車道車輛正常進(jìn)出。對于已進(jìn)入路段的車輛不作控制，當(dāng)?shù)缆繁O(jiān)控顯示該車道車輛已清空后，隔離帶投影恢復(fù)至道路中軸線，車道進(jìn)口處幕墻消失，道路重新恢復(fù)為雙向四車道（如圖7）。

5結(jié)語

本文結(jié)合交通現(xiàn)狀及需求，設(shè)計了一種基于全息投影技術(shù)原理的可變交通控制模式。介紹控制過程，針對雙向四車道道路建模仿真。該控制模式可以提高道路利用率、保障行人過街、增加交通控制的自適應(yīng)性，此外還能靚化城市。

參考文獻(xiàn)

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[2]孫祥棟.去中心化——未來城市能源發(fā)展展望[N].國家電網(wǎng)報，2018-06-26（005）.

[3]吳佩潔，王延鵬，覃渝程，何航宇.全息投影的信號交叉口安全導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計[J].黑龍江交通科技，2016，39（05）：163-164.

指導(dǎo)老師：張詩波

作者簡介：梁露、1998、女、四川樂山人、本科在讀、西華大學(xué)汽車與交通學(xué)院。

（作者單位：西華大學(xué)汽車與交通學(xué)院）