基于全息投影的可變交通控制模式設計

梁露 劉思成 駱弟佳

摘要：全息投影技術是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體的一項技術。針對城市潮汐交通問題以及信號交叉口管理存在的弊端，結合全息投影技術和“人本交通”理念設計了一種區(qū)別于現(xiàn)有交通控制的可變交通控制模式。運用全息投影技術可放大信號提示作用，也能更快捷地實現(xiàn)可變車道，更好地適應當前道路交通所呈現(xiàn)的多變性。

關鍵詞：全息投影技術；可變交通控制模式；人本交通；潮汐交通

1研究背景

傳統(tǒng)交通控制模式采用交通信號控制燈、道路標志標線等來協(xié)調控制。隨著低頭族的出現(xiàn)和駕駛員闖紅燈的高頻發(fā)生，信號燈的提示、預警作用有所下滑，人們對紅綠燈的忽略經(jīng)常導致嚴重的交通事故。盡管現(xiàn)在已經(jīng)有了機非分離、慢行交通等保障行人安全的概念，但行人安全過街問題亟待解決[1]。國外設計師Hanyoung Lee就出于對人本的考慮在全息技術基礎上構想發(fā)明了一款虛擬的交通信號墻。由此可見，使用全息投影幕墻代替紅綠燈不失為一個放大提示、預警信息的好辦法。另外，現(xiàn)有潮汐車道內都無法設置相應的導向性標志，僅靠車道進口標牌提示仍存在潛在風險。并且，未來城市發(fā)展可能走向“去中心化”[2]，潮汐現(xiàn)象或許不只存在于早晚高峰，自適應性的可變車道在未來不可或缺。因此，本文基于全息投影技術設計了可變交通控制模式，它可以更方便快捷地設置潮汐車道，擴大信號控制的警示作用，對提高車輛通行效率和交通安全有積極意義。

2全息技術原理概述

投影技術是目前應用最為廣泛的一項顯示技術。隨著信息技術的發(fā)展，投影顯示技術已經(jīng)由 CRT，LCD，DLP 逐步發(fā)展到全息投影技術。全息影像技術是利用光的干涉和衍射的原理生成記錄和再現(xiàn)物體真實的三維影像[3]，它與以往的投影技術不同，可直接將影像投射在空氣中，不需要投影屏，也不需佩戴眼鏡，便可直接觀察到影像，讓人們更直觀地獲取信息。

3可變交通控制模式

3.1全息投影裝置

本可變交通控制模式采用三種全息投影裝置（如圖1）：第一種是門架式投影裝置，用于組織交叉口處的交通；第二種是用于投影可變標志的3D裸眼旋轉投影裝置；第三種用于投影中央隔離帶。考慮到道路安全與成本問題，每個交叉口進口道安放一個門架式投影裝置，中央隔離帶投影裝置在路段中每隔10m設置一個。

3.2控制模式簡介

可變交通控制模式是將全息投影技術應用于交通領域的創(chuàng)新。在交叉口處用全息投影信號墻和斑馬線，在路段中投影幕墻形成隔離帶，需要變化的標志標線也采用投影實現(xiàn)可變，并利用電子監(jiān)控設備實時了解路段交通狀況和抓拍違規(guī)行為。

4適用場景

本文針對雙向四車道道路進行可變交通控制模式設計。但由于現(xiàn)實條件的限制，這種基于全息投影技術的可變交通控制模式必然不適合大范圍的路段交通控制。筆者在此介紹該控制模式的三種適用場景。

4.1正常行駛場景

車輛經(jīng)行交叉口時，全息投影裝置投影出距離地面3m的信號墻，墻長19m，高2m。紅色信號墻表示車輛禁行，綠色信號墻表示車輛通行，黃色信號墻起警示作用（如圖2）。人行橫道也采用投影方式，綠色斑馬線表示行人通行，紅色表示止步（如圖3）。

4.2設置可變車道場景

當在潮汐時段需要改變車道通行方向時，交叉口4個方向全部控制出入，投影出長19m，高5m的紅色幕墻（如圖4）。與此同時，給予路段內車輛變道提示：保持道路中央紅色隔離帶不變，車輛行駛方向的右邊出現(xiàn)高2m的黃色信號墻，車輛隨即向右變道（如圖5）。當該車道內所有車輛清空后，新的隔離帶形成，導向箭頭變向，交叉口恢復通行。此車道為潮汐車道，供直行車輛行駛。

4.3恢復正常行駛場景

潮汐時段結束后，可變車道需恢復正常行駛方向。此時，在潮汐車道進口處投影高5m的幕墻禁止車輛進入（如圖6），其余車道車輛正常進出。對于已進入路段的車輛不作控制，當?shù)缆繁O(jiān)控顯示該車道車輛已清空后，隔離帶投影恢復至道路中軸線，車道進口處幕墻消失，道路重新恢復為雙向四車道（如圖7）。

5結語

本文結合交通現(xiàn)狀及需求，設計了一種基于全息投影技術原理的可變交通控制模式。介紹控制過程，針對雙向四車道道路建模仿真。該控制模式可以提高道路利用率、保障行人過街、增加交通控制的自適應性，此外還能靚化城市。

參考文獻

[1]熊文. 從車本到人本——城市交通可持續(xù)發(fā)展政策述評[A]. 中國城市規(guī)劃學會.城鄉(xiāng)治理與規(guī)劃改革——2014中國城市規(guī)劃年會論文集（05 城市交通規(guī)劃）[C].中國城市規(guī)劃學會：中國城市規(guī)劃學會，2014：17.

[2]孫祥棟.去中心化——未來城市能源發(fā)展展望[N].國家電網(wǎng)報，2018-06-26（005）.

[3]吳佩潔，王延鵬，覃渝程，何航宇.全息投影的信號交叉口安全導向系統(tǒng)設計[J].黑龍江交通科技，2016，39（05）：163-164.

指導老師：張詩波

作者簡介：梁露、1998、女、四川樂山人、本科在讀、西華大學汽車與交通學院。

（作者單位：西華大學汽車與交通學院）