路面嵌入式輔助型交通信號燈

王兵兵 張文利 陽 偉 李 帥 康章毅 韋有禮

（貴州理工學(xué)院 交通工程學(xué)院，貴州 貴陽550000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加深，繼而推動了我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，建立了一套比較完善的交通管理系統(tǒng)，居民出行效率與安全性得到顯著提升。交通管理與控制是隨著社會及汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷變化，20 世紀(jì)80 年代后期，隨著信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的發(fā)展，在“自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)”與“路線導(dǎo)行系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)展成智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的研究。“智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)”已成為各交通發(fā)達(dá)國家交通科研的熱點(diǎn)。[1]而我國的交通管理與控制也從最初的傳統(tǒng)交通管理（TTM）發(fā)展到現(xiàn)在的智能化交通管理（ITS）。通過增加交通供給能力，使交通供求平衡，以解決交通問題，并且基本不進(jìn)行交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

由于智能化交通管理的發(fā)展仍然處于初期，導(dǎo)致現(xiàn)有的道路條件依舊無法滿足日益增長的機(jī)動化交通需求，各大城市都出現(xiàn)了不同程度的交通擁堵問題，且有向中小型城市蔓延之勢。[2]同時，也帶來了許多問題，例如：如圖1 所示，當(dāng)車流量大于交叉口的通行能力時，出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象，由于車輛大小的異同，就會產(chǎn)生盲區(qū)，因前方大型車輛遮擋后面小車駕駛員視線而無法看到紅綠燈，如圖2所示，極大的可能導(dǎo)致闖紅燈這種違規(guī)情況出現(xiàn)，更嚴(yán)重的還會導(dǎo)致交通事故，造成無法挽回的傷害。

圖1 信號燈被遮擋

圖2 被遮擋的小車視角

因此在社會上經(jīng)常會有人爭論這種情況該不該扣分，而交通部門也給出了明確的回答，不能撤銷違章記錄，因?yàn)殛J紅燈已經(jīng)成為事實(shí)，所以肯定會進(jìn)行處罰。

近年來，由于環(huán)境的惡化，霧霾天氣在我國北方地區(qū)肆虐，對人們的正常生活造成了極大的影響，并直接導(dǎo)致交通事故的頻繁發(fā)生，對人民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的威脅。

霧霾對城市道路安全的影響：能見度降低，霧霾天氣，光線發(fā)生散射，駕駛員的視線變短，導(dǎo)致駕駛員在識別交通信號、交通標(biāo)志等比較模糊，讓駕駛員的出行危險(xiǎn)系數(shù)升高。駕駛員行為：霧霾天氣，駕駛員無法看見信號燈，只能習(xí)慣性的跟隨前車的尾燈跟車行駛，一旦前車遇到突發(fā)情況，往往會導(dǎo)致追尾事故。[3]

交通信號燈被遮擋的問題，城市道路兩旁的綠化樹，不僅遮陰納涼還可以美化環(huán)境，但是，如果修剪得不及時，這些瘋長的樹枝會遮擋交通信號燈，導(dǎo)致駕駛員誤闖紅燈。如圖3 所示。

圖3 信號燈被樹葉遮擋

這些問題讓我們有理由相信交通信號燈的研究依舊存在著很大的空間，交通燈裝置的創(chuàng)新已經(jīng)是刻不容緩，這將會成為一個交通問題研究的主方向，我們必須想辦法解決這些問題。

1 原理及過程

路面嵌入式交通信號燈作為輔助型交通信號燈，與立桿式信號燈同步運(yùn)行，并且采用LED 燈帶的形式鋪設(shè)在交叉口信號燈地面白色實(shí)線分隔標(biāo)線上，這是為了解決后方小車被前方大型車輛遮擋視線或者被道路兩旁的樹干遮擋而看不到信號燈的顏色，它是在保證道路的正常通行情況下，讓駕駛員能夠預(yù)判前方立桿式信號燈被大型車輛遮擋后的閃爍情況。嵌入式交通信號燈也可以在霧霾嚴(yán)重的狀況下，駕駛員通過右側(cè)的路面嵌入式交通信號燈來判斷是否可以通行。駕駛員可以通過交通嵌入式輔助型信號燈來提高視線被遮擋等情況下的應(yīng)急能力和心理素質(zhì)能力[4]。本文主要針對該問題，結(jié)合有關(guān)法規(guī)政策法規(guī)，設(shè)計(jì)出一款路面嵌入式輔助型交通信號燈。

對嵌入式輔助型交通信號燈的安放過程。首先，選取某地交通信號燈的交叉口進(jìn)行調(diào)查，對路段的車流量、通行能力、排隊(duì)時長、延誤、交叉口信號相位及配時、交叉口擁堵情況等交通因素進(jìn)行調(diào)查，記錄通過某交叉口大型車輛的數(shù)量占有率，并對大型車輛遮擋后方小型車駕駛員的視線進(jìn)行記錄。通過與相關(guān)部門取得聯(lián)系，在該交叉口作試驗(yàn)。

選取LED燈帶作為輔助型信號燈，是防止小車因前后都有大型車輛被遮擋視線時，依然能看到路面嵌入式輔助型信號燈，LED燈帶是連續(xù)發(fā)出顏色光。讓駕駛員能夠第一時間了解到信號燈的情況，從而作出應(yīng)急反應(yīng)。其次，LED燈帶技術(shù)在市面上已經(jīng)很成熟了，安裝簡單，維修方便，有很大的可行性。

LED燈帶的運(yùn)作方式：（1）路面嵌入式輔助型交通信號燈與立桿式信號燈是保持同步；（2）在信號燈交叉口，駕駛員通過察看右側(cè)白色標(biāo)線上安放的LED燈帶來判斷信號燈的顏色狀況；（3）LED燈的顏色是連續(xù)不斷的，在霧霾的期間，保證駕駛員能夠時刻都能看到輔助型信號燈顏色狀況；（4）在路面嵌入式輔助型信號燈出現(xiàn)開始前，對駕駛員進(jìn)行訪問調(diào)查，獲取駕駛員對該輔助型信號燈的建議；（5）LED燈帶與立桿式信號燈進(jìn)行同步的設(shè)計(jì)，可通過單片機(jī)和嵌入式微處理器ARM的組合來完成。[5]

提出路面嵌入式交通信號燈并在符合我國所有相關(guān)的交通法規(guī)前提下，向有關(guān)部門申請?jiān)诤薪煌ㄐ盘枱羟掖笮蛙囕v數(shù)量合適的道路試用路面嵌入式交通信號燈。路面嵌入式交通信號燈能夠得到有關(guān)部門的認(rèn)可和采納，并被正式應(yīng)用于道路上。路面嵌入式輔助型交通信號燈能最大程度的解決因大型車輛遮擋視線和被道路兩旁樹木枝干遮擋而導(dǎo)致誤闖紅燈的問題，把違規(guī)現(xiàn)象發(fā)生的概率縮到最小。同時，也希望被更多的城市所應(yīng)用，為交通事業(yè)的發(fā)展作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

2 研究技術(shù)路線

圖4

3 模型圖展示

圖5 交叉口模型圖

圖6 交叉口局部模型圖

綜上所述，本文針對小型車輛被各種因素遮擋視線，從而導(dǎo)致不能及時觀測到交通信號控制情況而發(fā)生違規(guī)甚至交通事故的情況，設(shè)計(jì)出的一款路面嵌入式輔助交通信號燈。在創(chuàng)新試用方面，在我國的眾多城市尚未發(fā)現(xiàn)在車輛路面安裝信號燈的現(xiàn)象。并且LED燈帶在目前的市場上，技術(shù)方面已經(jīng)較為成熟，LED燈帶在安裝和后期的維修都很方便，價(jià)格在市面上也很廉價(jià)，極大的增加項(xiàng)目的可行性實(shí)施。對此之前，盡可能減少闖紅燈的現(xiàn)象，確保因前方大車遮擋信號燈時，可以通過車輛右側(cè)嵌入式輔助型信號燈來判斷信號燈的狀態(tài)。減少誤闖紅燈的現(xiàn)象發(fā)生，對交叉口的行車安全提供保障。嵌入式輔助型交通信號燈作為一個輔助型交通控制產(chǎn)品，可以最大程度減少因視線問題而產(chǎn)生的違規(guī)及交通事故問題。希望本產(chǎn)品可以應(yīng)用于更多的地方，為我國的城市道路交通事業(yè)做一份貢獻(xiàn)。