基于云計算的潮汐車道潮汐樁智能變位系統硬件設計

馬金虎

摘要： 隨著城市化進程的不斷深入，越來越多的人選擇在市區工作，市郊居住的生活模式，由此導致高峰時段主干道路雙向交通量分布嚴重不均衡，形成了單向不對稱擁堵的“潮汐”交通.實施“潮汐”車道是解決高峰時段交通擁堵最有效可行的措施之一.然而現有的“潮汐車道”在實施過程中，需要大量的交警協管部門進行交通協調，將道路兩邊的隔離樁等固定;或者是使用汽車將潮汐樁安裝。論文提出基于云計算的潮汐車道潮汐樁智能變位系統的硬件設計，即智能潮汐樁，將偵查檢測、數據處理、智能控制等融為一體，實現智能交通。

【關鍵詞】可變車道;智能潮汐樁; 驅動模塊;;避障模塊;計數模塊

1.可變車道的應用實例

世界各地的潮汐車道運行管理模式不盡相同。從國外應用看，潮汐車道大部分用在擁有奇數車道的橋梁和放射性的道路。從國內應用來看，2004年，第一條潮汐車道在沈陽建成并成功使用后，在全市范圍內逐步推廣了這一方案。奧運會期間，北京曾實施過潮汐車道的管理模式，效果良好。此外，還有成都等城市相繼運用了潮汐車道，并取得了良好的效果。

2.智能潮汐樁的設計

2.1智能潮汐樁的設計概述

智能潮汐樁可以在不改變路面寬度的條件下，有效使用路面上的資源，高效緩解“潮汐”單向擁堵的現象。

智能潮汐樁由樁機和樁體兩大部分構成，其底部由直流電機、連接機構及坦克輪組成：樁機的控制由超聲波探測器、避障傳感器、自動矯正器及控制電路構成。超聲波探測器可以記錄過往車輛數量，判斷是否達到智能潮汐樁需要移動的閾值;自動矯正儀可有效修正潮汐樁移動出現的方向誤差，使其沿正確的軌跡移動;避障傳感器可控制樁機在移動中發現障礙物立刻停止;潮汐樁到達設定停止的位置時，位置傳感器能修正運動產生的累積誤差;電池組則采用高性能可充放電式鋰電池，在樁體頂部安裝太陽能電池板，用來提供樁機一天的電能消耗。

2.2智能潮汐樁的硬件電路設計

單片機是單片微型計算機的簡稱。目前，單片機在民用和工業測控領域得到最廣泛的應用。近年來，AT89C51單片機在我國非常流行，能夠反復編寫程序，還能直接電擦寫，更方便使用。

單片機系統的電路硬件設計有兩方面：一方面是擴展系統，就是單片機里的功能單元不能滿足應用系統的要求時，必須在片外進行擴展。二是系統配置，既要按照系統功能要求配置外圍設備，也要設計符合要求的接口電路。

本設計使用AT89C51單片機作為控制電路的核心。它的工作是不斷獲取傳感器在智能潮汐樁移動行程中采集到的數據，對數據進行處理，以控制智能潮汐樁的移動。

2.2.1電機驅動電路設計。直流電動機經常使用H型全橋驅動電路來驅動。H型全橋驅動能夠便捷地調整電機在不同象限運行的狀態。

2.2.2檢測障礙物電路設計。本設計應用反射式超聲波檢測障礙的電路。它由發射超聲電路，接收超聲電路和處理信號電路構成。（1）發射超聲電路。時基電路555組成發射超聲電路，時基電路555能夠調節頻率。（2）接收超聲電路。接收超聲電路主要由集成比較器LM393和超聲波接收傳感器構成，由集成比較器LM393處理接收到的超聲波信號，得到正常的控制信號，并把控制信號發送給處理信號電路。（3）處理信號電路。處理信號電路采用集成電路LM2907N，能將頻率信號轉換為直流電壓信號，處理后的信號通過引腳送給單片機，從而使單片機控制智能潮汐樁的移動。

2.2.3計數模塊電路設計。本設計計數模塊采用一對紅外發射接收管作為紅外傳感器的信號探測頭，用于信號的采集。紅外傳感器的探測距離能夠使用電位器調整，并且干擾小，方便裝配。

2.3系統特點

基于云計算的潮汐車道潮汐樁智能變位系統，將偵查檢測、數據處理、智能控制等融為一體，通過利用云計算來處理交通大數據，在不同季節、不同時間段根據不同的閾值對潮汐樁進行智能控制，實現智能交通。該設計有更符合車輛移動的運動軌跡的設定，并且不同于某專利中遙控設施的平行移動。減少了人力物力的投入，在不同情況下變道變得更加簡便可行，針對不同的車流量實現變道，大大提高了交通道路的利用率。

3.結束語

綜上所述，針對我國 “潮汐”交通，提出了基于云計算的潮汐車道潮汐樁智能變位系統的設計，利用該設計能更方便快捷地控制潮汐道路的運行，大大提高了道路的利用率，同時智能實時控制高效地解決城市擁堵問題。在智能控制潮汐樁移動方面，還可進一步改進。

【參考文獻】

[1]陳亞平，李殉輝.可變車道在烏魯木齊市西山路的應用研究[J].交通科技，2015（4）：147—150.

[2]劉新建.自走式智能護欄在“潮汐車道”中的應用[J]工程建設與設計，2016（7）：121—123.