[發明專利]一種基于增量式編碼器的潮汐車道變更系統及方法

在審

• 申請號: 201711164507.0
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108018796A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 單曉杭;傅昱斐;孫建輝;陳文慶
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: E01F15/00
• 分類號: E01F15/00;E01F15/10;E01F9/615;E01F9/669;G08G1/095
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種基于增量式編碼器的潮汐車道變更系統及方法，包括遠程控制中心、交通信號燈后臺數據服務器、路段控制基站和車道變更機器人，在需要進行潮汐車道的變更時遠程控制中心將潮汐車道變更信號發送至路段控制基站，路段控制基站通過無線數據傳輸的方式將行走命令控制信號實時發送至對應潮汐車道路段上所有的車道變更機器人上，各車道變更機器人在接收到各自的行走命令時執行相應的移動，并實時將位置信息反饋給路段控制基站；本發明能夠根據需求實現潮汐車道的自動變更，結合交通信號燈后臺數據服務器，利用大數據實現城市交通道路網絡實時變更，隨時應對由于交通事故、車流量變化等因素對道路需求的變化，實現潮汐車道的自動控制。

技術領域

本發明涉及潮汐車道技術領域，更具體的說，尤其涉及一種基于增量式編碼器的潮汐車道變更系統及方法。

背景技術

汽車為人類的出行帶來了極大的便利，但隨著汽車數量的快速增加，交通擁堵問題越來越嚴重。雖然政府不斷地修建公路、城市快速路，但是道路的增長速度遠低于汽車數量的增長。為了解決這個問題，政府近年來投入越來越多的資金和精力用于開發智能交通系統，提高道路的通行效率，緩解交通擁堵問題。

交通的“潮汐現象”是城市交通擁堵的重要原因之一，每天早晨進城方向交通流量大，出城方向交通流量小，而晚上則是出城方向的流量大，進城方向交通流量小。應對早晚高峰車流的一種典型解決方法是啟用潮汐車道，早高峰進城車輛多時，增加進城方向車道數，減少出城方向車道數，晚高峰出城車輛多時，增加出城方向車道數，減少進城方向車道數。目前的潮汐車道是定時潮汐車道，在早晚高峰期的規定的時間內改變潮汐車道的行駛方向，來調整車道數，采用的也是地面雙黃線和交通指示燈對車道方向實施控制。傳統的利用地面雙黃線和交通指示燈對車道方向實施控制的方式，由于眾多車輛“頂牛”、標識不夠清楚等諸多弊端，逐漸被在車道邊設置隔離帶的方式替代。而通過人工在不同車道間設置隔離帶由于工作量巨大，實施起來有諸多不便，故又有許多新興的智能化潮汐車道應運而生。

美國金門大橋是世界上最早實行可變車道的路段之一，橋面寬27米，除去兩側的人行道，路段為雙向六車道，上午時段四進四出，下午護欄向右移一個車道，形成相反情況。早期管理部門采用人工設置方法設置潮汐車道來解決這個問題。在大橋中間的車道線上面每隔一段都有一個眼，工作車緩緩行駛在車道中間，兩邊各有一個工作人員坐在車底的平臺上，工作車的兩邊的工作人員分別進行拔插操作，走一遍即可把車道改好。在國內的許多小城市也會采用這種人工的方式設置塑料交通安全堆，從而隔離出一種單獨的道路供潮汐車輛使用。這種人工設置潮汐車道的方式操作比較簡單，維護費用以及成本較低；但是這種早、晚高峰期人工設置潮汐道路的方式需要耗費大量的人工和時間成本，效率低，且潮汐車道變換不易，同時高速行駛的車輛容易對施工人員造成傷害，風險系數較高。

為了解決人工設置潮汐車道效率低、時間成本高的問題，交管部門采用交通燈和交通指示牌的方式，對某些固定的潮汐道路劃定固定的潮汐時間來緩解交通擁堵時的壓力。在上下班高峰期或出城進城高峰期的時候，通過設置相應的交通指示燈或指示牌，臨時設置潮汐道路，緩解道路擁堵，這種系統控制方式節約了時間和人工成本，提高了潮汐車道的適用性。但是這種方式沒有明顯的隔離護欄，由于駕駛員對道路標識不熟悉或注意力不集中等問題，容易造成誤闖誤行，從而影響對潮汐車道的利用，嚴重時可能會造成一定的交通事故。

美國等發達國家針對人工設置潮汐車道和交叉口信號燈控制的一系列問題，發明了一種潮汐車道變換機，既克服了人工設置潮汐效率低，又實現了潮汐道路的有效隔離。這種潮汐車道變換機本質上是一輛運行中的機車，通過在機車內部設置各種機械裝置，隨著機車的運行將一條車道的護欄挪到另一條車道上去，這大大提高了車道護欄變換的速度，降低了人工成本，對于特別冗長的潮汐車道還可以分為幾段由多輛變道機同時運行完成車道變換。但是由于規劃限制，原有的隔離帶或者綠化帶不能拆除，導致潮汐車道變換機不能廣泛使用，且該變換機采購成本較高，需要特制的隔離帶，同時一臺潮汐車道變換機的造價在300萬美元以上，因此也極大限制了這一項技術的發展。