基于云计算的潮汐车道潮汐桩智能变位系统硬件设计

马金虎

摘要： 随着城市化进程的不断深入，越来越多的人选择在市区工作，市郊居住的生活模式，由此导致高峰时段主干道路双向交通量分布严重不均衡，形成了单向不对称拥堵的“潮汐”交通.实施“潮汐”车道是解决高峰时段交通拥堵最有效可行的措施之一.然而现有的“潮汐车道”在实施过程中，需要大量的交警协管部门进行交通协调，将道路两边的隔离桩等固定;或者是使用汽车将潮汐桩安装。论文提出基于云计算的潮汐车道潮汐桩智能变位系统的硬件设计，即智能潮汐桩，将侦查检测、数据处理、智能控制等融为一体，实现智能交通。

【关键词】可变车道;智能潮汐桩; 驱动模块;;避障模块;计数模块

1.可变车道的应用实例

世界各地的潮汐车道运行管理模式不尽相同。从国外应用看，潮汐车道大部分用在拥有奇数车道的桥梁和放射性的道路。从国内应用来看，2004年，第一条潮汐车道在沈陽建成并成功使用后，在全市范围内逐步推广了这一方案。奥运会期间，北京曾实施过潮汐车道的管理模式，效果良好。此外，还有成都等城市相继运用了潮汐车道，并取得了良好的效果。

2.智能潮汐桩的设计

2.1智能潮汐桩的设计概述

智能潮汐桩可以在不改变路面宽度的条件下，有效使用路面上的资源，高效缓解“潮汐”单向拥堵的现象。

智能潮汐桩由桩机和桩体两大部分构成，其底部由直流电机、连接机构及坦克轮组成：桩机的控制由超声波探测器、避障传感器、自动矫正器及控制电路构成。超声波探测器可以记录过往车辆数量，判断是否达到智能潮汐桩需要移动的阈值;自动矫正仪可有效修正潮汐桩移动出现的方向误差，使其沿正确的轨迹移动;避障传感器可控制桩机在移动中发现障碍物立刻停止;潮汐桩到达设定停止的位置时，位置传感器能修正运动产生的累积误差;电池组则采用高性能可充放电式锂电池，在桩体顶部安装太阳能电池板，用来提供桩机一天的电能消耗。

2.2智能潮汐桩的硬件电路设计

单片机是单片微型计算机的简称。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。近年来，AT89C51单片机在我国非常流行，能够反复编写程序，还能直接电擦写，更方便使用。

单片机系统的电路硬件设计有两方面：一方面是扩展系统，就是单片机里的功能单元不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展。二是系统配置，既要按照系统功能要求配置外围设备，也要设计符合要求的接口电路。

本设计使用AT89C51单片机作为控制电路的核心。它的工作是不断获取传感器在智能潮汐桩移动行程中采集到的数据，对数据进行处理，以控制智能潮汐桩的移动。

2.2.1电机驱动电路设计。直流电动机经常使用H型全桥驱动电路来驱动。H型全桥驱动能够便捷地调整电机在不同象限运行的状态。

2.2.2检测障碍物电路设计。本设计应用反射式超声波检测障碍的电路。它由发射超声电路，接收超声电路和处理信号电路构成。（1）发射超声电路。时基电路555组成发射超声电路，时基电路555能够调节频率。（2）接收超声电路。接收超声电路主要由集成比较器LM393和超声波接收传感器构成，由集成比较器LM393处理接收到的超声波信号，得到正常的控制信号，并把控制信号发送给处理信号电路。（3）处理信号电路。处理信号电路采用集成电路LM2907N，能将频率信号转换为直流电压信号，处理后的信号通过引脚送给单片机，从而使单片机控制智能潮汐桩的移动。

2.2.3计数模块电路设计。本设计计数模块采用一对红外发射接收管作为红外传感器的信号探测头，用于信号的采集。红外传感器的探测距离能够使用电位器调整，并且干扰小，方便装配。

2.3系统特点

基于云计算的潮汐车道潮汐桩智能变位系统，将侦查检测、数据处理、智能控制等融为一体，通过利用云计算来处理交通大数据，在不同季节、不同时间段根据不同的阈值对潮汐桩进行智能控制，实现智能交通。该设计有更符合车辆移动的运动轨迹的设定，并且不同于某专利中遥控设施的平行移动。减少了人力物力的投入，在不同情况下变道变得更加简便可行，针对不同的车流量实现变道，大大提高了交通道路的利用率。

3.结束语

综上所述，针对我国 “潮汐”交通，提出了基于云计算的潮汐车道潮汐桩智能变位系统的设计，利用该设计能更方便快捷地控制潮汐道路的运行，大大提高了道路的利用率，同时智能实时控制高效地解决城市拥堵问题。在智能控制潮汐桩移动方面，还可进一步改进。

【参考文献】

[1]陈亚平，李殉辉.可变车道在乌鲁木齐市西山路的应用研究[J].交通科技，2015（4）：147—150.

[2]刘新建.自走式智能护栏在“潮汐车道”中的应用[J]工程建设与设计，2016（7）：121—123.