智慧潮汐车道系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着汽车数量的迅速增加，早高峰或晚高峰时间段有部分路口存在很大的潮汐车流。现有的潮汐车道是通过交警摆放隔离筒进行设置的，并且每天的设计时间是确定的，不能根据现场的车流信号进行及时调整。 因此，研发一种基于现场车辆能够自动调整潮汐的车道的系统十分必要，系统首先检测双向车辆，并根据车速预估出潮汐车道是否需要设置以及设置时长，从而更好的疏导交通，实现智能交通。

2. 课题关键问题和重难点

本文设计题目为智慧潮汐车道系统设计，主要研究利用低功耗的单片机结合检测技术开发设计了基于单片机的自动调整潮汐车道的系统，通过检测对向两车道的车流量，并通过对比比较两个车道的车流量大小，自动调整潮汐车道的车道方向，是否需要设置以及设置时长。经过理论和实验验证，系统整体结构简单、容易实现、实用方便，符合安全系统的设计要求。本设计能够实时车流量检测系统，潮汐车道的方向控制，有效避免因车流量大而导致的交通堵塞、车辆冲突等事故的发生，可广泛应用于城市交通组织。

本设计系统包括控制模块、传感检测信息采集模块、显示模块等。文中对每个部分功能、实现的过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行车流量的实时监控，各项功能的实现满足了课题所有要求。设计电路图，应用单片机编写程序控制。

难点：

3. 国内外研究现状（文献综述）

孟志广在《交通拥堵及潮汐车道技术的研究》^[1]中，指出我国城市交通拥堵的现状、特点、影响因素进行研究，通过综合国内外已有研究成果，对潮汐交通流的成因和特点进行分析，得出潮汐交通形成的根本原因。重点对潮汐车道的设置条件分析，通过方向分布系数函数确定了不同车道情况下的潮汐车道的交通临界分布系数的推荐值，给出了潮汐车道设置的具体条件。并对潮汐车道的具体设计方法进行研究，给出潮汐车道标志标线及潮汐车道起终点的具体设计方法，提出潮汐车道在交叉口处的交通组织改造方案。通过对潮汐车道控制技术的研究，给出潮汐车道的具体运行过程和管理措施，以及潮汐车道的最佳切换时机和调整模型。结合实例并且运用vissim进行仿真验证，结果证实在实施潮汐车道后其道路交通拥堵状况得到了有效的缓解，进一步论证了潮汐车道实施的可行性。

徐洪峰，高霜霜，郑启明等在《信号控制交叉口的复合动态车道管理方法》^[2]中，指出为了深度挖掘城市干道的存量空间资源、高效应对机动车重载方向的周期性变化,提出了一种适用于干道沿线信号控制交叉口的复合动态车道管理方法。遵循传统的交叉口渠化原则,根据机动车重载方向的变化特点,在干道相对进出口道组合设置潮汐车道、可变导向车道和常规车道。利用常规的交通控制设施和信号控制技术进行交通运行管理。建立基于交通事件的拉链车与可变车道行驶方向标志的联动方式。机动车交通需求高峰时段的仿真实验结果显示,与现有方法相比,复合动态车道管理方法能够改善交叉口的整体性能,更加均衡地利用干道双向的道路空间,这种性能优势随着交叉口机动车交通负荷的提高而愈发显著。

许雪琦，姜柯，黄超在《过饱和状态的潮汐车道交叉口群协同控制及仿真》^[3]中，提出基于群体动力学的交叉口群协同控制算法,建立了双交叉口协同控制模型,并研究了潮汐走廊过饱和状态下瓶颈路段两端双交叉口的信号实时协同配时方案。利用vissim matlab的自适应仿真控制技术对双交叉口配时方案进行了对比分析。仿真结果表明:在满足了交通流量的前提下,协同配时方案使得瓶颈路段的流速由22.7 km/h提高至28.2 km/h,提速24.23%,由中度拥堵改善为轻度拥堵,行车时间、平均延误时间等参数也均达到了不同程度的优化。然而,在双交叉口的协同配时控制达到一定效果的同时,下一路段的车辆流速却降低了12.35%,平均延误时间增加了8.96%。这说明:基于群体动力学算法的多交叉口协同配时方案设计,必须强调上下游交通流的关联关系,从全局角度进行全路段的交叉口群的协同控制。上述成果为城市潮汐车道的定量分析和实时智能交通控制的研究提供了一定的理论和实践基础。

4. 研究方案

1、设计方案

充分利用已有资料、图书馆书库资料、图书馆电子资源库以及互联网上的资源库，通过一切途径浏览有关资料文献，并对与设计有关的知识和文献资料进行汇总、归纳、创新，并结合设计任务构思设计方案。根据任务和实际要求，该总体方案主要有单片机、红外传感器模块、a/d转换模块、显示模块、舵机等五部分构成。系统构成框图1-1所示。

5. 工作计划

第1周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料；

第2周：阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；

第3周：确定传感器，参阅有关资料，分析调理电路工作原理；