一種用于限速的伸縮式減速帶設(shè)計(jì)

（安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著現(xiàn)在科技不斷進(jìn)步，家庭汽車的數(shù)量也在不斷地提升，汽車已成為當(dāng)今社會的主要交通工具，這也導(dǎo)致了交通事故在城市道路中頻頻發(fā)生。因?yàn)椴蛔袷亟煌ㄒ?guī)則的違章行為在公共道口、學(xué)校、住宅、小區(qū)入口人流量多的地方頻繁發(fā)生，而限制車輛速度是減少因車輛超速行駛而導(dǎo)致車禍的一項(xiàng)有效措施。超速行駛會讓駕駛員不能全面、準(zhǔn)確地感知車輛前后的變化，同時(shí)削弱了駕駛員對空間上的認(rèn)知能力[1]。因此，減速行駛可以大大地降低交通要道口發(fā)生車禍的次數(shù)，保證了車輛在行駛過程中的安全，同時(shí)又起到了緩存減速的效果。在國內(nèi)也有許多關(guān)于道路測速裝置，如雷達(dá)測速、磁地感應(yīng)圈測速、區(qū)間測速等裝置。為了限制車速保證行車安全，減速帶的應(yīng)用也得到了更加廣泛地應(yīng)用與普及，特別是在學(xué)校、醫(yī)院道路要口更是得到了廣泛的應(yīng)用。

1 設(shè)計(jì)原理

伸縮式減速帶是在限速路段，每隔一段固定的距離設(shè)立一個(gè)，并配合測速影像，如果車輛是在限速范圍內(nèi)，減速帶保持收縮允許車輛通過，如果車速超過限速范圍，減速帶伸展并配合燈光提示，迫使車主減速，減少事故發(fā)生概率。在夜間，由于光線暗，大型車輛駕駛員不易觀察到地面的減速帶，車輛通過減速帶會帶來巨大的噪聲還會給駕駛員帶來安全隱患。本文設(shè)計(jì)的這個(gè)減速帶采用軟橡膠材質(zhì)可以適當(dāng)?shù)販p輕車輛通過減速帶產(chǎn)生的劇烈震動，同時(shí)也安裝了燈光裝置，在夜間會提醒車主前方存在減速帶，使車主提前減速。整個(gè)設(shè)計(jì)的特色是將測速影像與自動升降技術(shù)結(jié)合一起，并采用軟橡膠可控材質(zhì)，迫使超車車輛減速，減少事故發(fā)生率，并通知相關(guān)部門及時(shí)處理。

2 伸縮式減速帶中使用的技術(shù)

2.1 基于matlab的車輛識別技術(shù)的使用

車輛的識別主要通過識別車牌號，這里面牽涉5個(gè)核心部分：圖像采集、圖像預(yù)處理、車牌定位、字符分割、字符識別[2]。車輛識別系統(tǒng)的成功應(yīng)用可以很好地解決道路計(jì)費(fèi)、繁忙路口和超速行駛帶來的諸多問題。伸縮式減速帶的設(shè)計(jì)在通過應(yīng)用Matlab軟件可以實(shí)現(xiàn)對車輛的識別。車輛識別技術(shù)根本作用在于自動化識別車牌，擺脫了傳統(tǒng)的人工識別，降低了道路違章事件的發(fā)生。

2.1.1 圖像采集

圖像的采集需要圖像采集器，存儲器以及傳輸?shù)南嚓P(guān)設(shè)備。圖像采集器可以通過CCD攝像機(jī)，當(dāng)車輛通過地面鋪設(shè)的減速帶，減速帶中的壓力傳感器與加速度就會對速度進(jìn)行檢測，如果超速，攝像機(jī)就會進(jìn)行抓拍，當(dāng)車輛離開時(shí)，同樣對車牌進(jìn)行識別，將與之前抓拍的車牌照片進(jìn)行對比，保證得到的車牌信息準(zhǔn)確。

2.1.2 圖像預(yù)處理

圖像預(yù)處理的主要目的就是消除圖像中的無用信息，恢復(fù)有效真實(shí)的信息，加強(qiáng)相關(guān)信息的準(zhǔn)確性[3]。圖像的采集可能會導(dǎo)致圖像的幅度變化，因此需要對圖像的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)從而達(dá)到改善圖像的視覺質(zhì)量的目的。圖像的采集還會存在外界因素的干擾，所有圖像的預(yù)處理可以消除這些干擾。圖像預(yù)處理過程一般包括灰度化、二值化、提取背景圖像、圖像的增強(qiáng)和邊緣畫處理。

2.1.3 車牌定位

主要是運(yùn)用相關(guān)的算法先對車牌圖像進(jìn)行灰度化，在進(jìn)行邊緣的提取，最后基于車牌的基本特質(zhì)進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確地定位車牌。

3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的伸縮式減速帶是在限速路段，每隔一段固定的距離設(shè)立一個(gè)檢測點(diǎn)，并配合測速影像，測速影像采用360°旋轉(zhuǎn)攝像頭和速度傳感器。減速帶采用軟橡膠材質(zhì)，配用硬質(zhì)炭黑增加耐磨性，大量填充軟化劑降低硬度，伸展呈現(xiàn)為上面小而軟，底盤比較穩(wěn)定。減速帶采用黑黃相間醒目的顏色，在白天給予車主視覺注意。在晚上，減速帶上配置的燈泡會持續(xù)亮燈來提醒車主前方有減速帶。如果車輛是在限速范圍內(nèi)，減速帶保持收縮允許車輛通過，如果車速超過限速范圍，減速帶伸展并配合燈光閃爍，提醒車主減速行駛。如果繼續(xù)超速行駛，攝像技術(shù)會采集車主的車輛信息，運(yùn)用GPS定位技術(shù)和4G無線通信技術(shù)相結(jié)合，將車主的信息發(fā)送到交管部門處理。具體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

車輛在固定測速點(diǎn)范圍以外會有前方限速的標(biāo)注，同時(shí)車輛上相關(guān)的軟件（如高德地圖、騰訊地圖、百度地圖）會提醒車主前方限速。車數(shù)如果繼續(xù)超速行駛，進(jìn)入固定測速點(diǎn)范圍，測速影像采用的360°旋轉(zhuǎn)攝像頭在相同的時(shí)間間隔連續(xù)對車輛進(jìn)行拍照，通過后臺的相關(guān)技術(shù)計(jì)算出車輛速度，判斷車輛是否超速。通過第二個(gè)伸縮帶繼續(xù)超速行駛，攝像頭采集車輛的信息，采集車牌號可以基于Matlab技術(shù)對車牌號識別。GPS定位確定車輛位置，將車輛數(shù)據(jù)通過相關(guān)的無線通信技術(shù)傳送給交管部門。

4 結(jié)語

本文的設(shè)計(jì)擬解決車輛在限速路段行駛時(shí)駕駛員不自覺的超速問題，比如橋梁、高架、省道、國道路段車輛頻繁區(qū)域，城市內(nèi)部交通樞紐區(qū)域，以及高速這些檢測區(qū)域。通過合理的設(shè)計(jì)使車輛超速問題能夠盡可能得到解決，減少交通事故的發(fā)生。該設(shè)計(jì)產(chǎn)品減速帶采用軟橡膠材質(zhì)，配用硬質(zhì)炭黑增加耐磨性，大量填充軟化劑降低硬度，伸展呈現(xiàn)為上面小而軟，底盤比較穩(wěn)定的效果。高度控制在一定范圍之內(nèi)，車輛即使直接通過，也不影響車輛的正常行駛，減速帶采用黑黃相間醒目的顏色，給予視覺提醒。