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交通信号燈是根據什麼原理制成的

生活 更新时间:2024-10-18 18:10:31

極目新聞記者 吳昌華

通訊員 徐飛 張建勇

在燈火通明的實驗室内,黃傳明計算參數反複實驗,讓220伏信号燈降低電壓運行,增加智慧功能;

在變幻莫測的車流中,黃傳明經常和同事們争辯不休,讓信号燈控制方案更優化,讓車流更順暢。

黃傳明是武漢市公安局交通管理局科技管理處民警,大學畢業參警一年後開始專業琢磨交通信号燈,22年來,他收獲了9項國家發明專利和3項國家實用新型專利,榮獲了湖北省五一勞動獎章。

交通信号燈是根據什麼原理制成的(專業琢磨交通信号燈獲12項國家專利)1

黃傳明向記者展示專利證書和榮譽證書

22年專業琢磨交通信号燈

黃傳明今年45歲,1999年從原武漢汽車工業大學電氣技術專業畢業,考入武漢市公安局交通管理局,一年後來到科技管理處,開始從事交通控制技術研究至今。22年來,他見證了城市交通科技化的發展變遷。

紅綠燈是城市交通的重要一環,老式信号燈布線施工麻煩,能耗大,不智能,還有可能引發觸電風險。

“有一次在網上看到一則新聞,外地一市民因信号燈漏電被擊中身亡,對我觸動很大,也激發了我一直以來想改造它的想法。”黃傳明回憶。

2018年7月,首批“總線控制信号燈”在武漢12個路口上線運行,這些搭載了物聯網技術的信号燈,實現了更高效、更智能的控制。

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黃傳明和同事在研究信号燈區域控制系統

黃傳明介紹,新型信号燈采用36伏低壓直流供電,避免了原來使用220伏電壓的觸電隐患問題。使用互聯網大數據、物聯網、CAN總線等技術,讓信号燈在接收信号的同時不斷自動校驗,倒計時總線控制驅動觸發,既能防止外界幹擾,又能檢測預警,有效杜絕了紅綠燈的各種常見故障。

“你看,整個燈杆内隻有一根信号線和一根電源線,大大節約了成本;施工時間隻需5小時,工期縮短八成;還解決了‘飛線入地’問題,淨化了道路環境,提升了城市形象。”黃傳明指着自己的心肝寶貝自豪地說。

回顧我國信号燈智能控制技術的發展曆程,國内用了30多年走完了國外80多年的發展之路,完成了該領域技術的從無到有,從弱到強的蛻變。黃傳明在信号控制和應用領域研究,獲得6項國家發明專利,填補了國内該領域的一些空白。

小小調整關乎民生大事

紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。黃傳明深知,這座城市的每一個交通個體都是自己的教科書,馬路就是實驗田,所有的研究成果都是來自日積月累的實踐。随着城市的發展,城市交通也随之發生動态變化,有的地方甚至每年都需要進行微調,黃傳明就這樣日複一日地為城市的信号燈不斷優化前行。

“其實信号燈它沒有變,隻是我們的出行需求變了,因此每一次研究、調整、完善對于我來說都是一次積累和提高。”黃傳明舉了一個例子。

2019年下半年起,交管部門發現,南湖大道的獅子山北路口的投訴信息漸漸多了起來,市民紛紛反映早晚高峰經過該路口排隊時間很長,有時排隊到150多米及外的珞獅南路路口,造成車流“溢出”現象。

黃傳明及團隊人員研究發現,該路口日均車流達2.6萬輛,一方面是周邊三個小區入住率不斷提高,人流車流不斷增大;另一方面楊泗港快速路通車,通壓力向南湖大道傳導;此外路口的左轉與直行車流形成交織,也降低了通行效率,出現了“陣痛”。

“為了把路口的平均排隊長度控制在50米以内,降低市民的出行焦慮感,我們當時制定了三套方案,團隊也經過了激烈讨論。”黃傳明坦言,每個方案都有其優勢和劣勢,如何達到最高效還是得由市民來體驗。最終,他們根據現場條件在南湖大道現有雙向4車道的基礎上擴展出了一個新的左轉專用道,并優化信号燈配時,提前放行緩解左轉車輛與對象車輛沖突,方便周邊的居民回家。

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黃傳明在路口研究信号燈配時

“但我們對獅子山北路出小區的車輛也進行了禁止左轉的限制,一律右轉可以提高通行效率,可是對部分出門需左轉的車輛來說增加了出行成本,總體而言該路口實現了優化,但還是有部分群衆沒有完全享受到改造後的紅利。”黃傳明介紹道。

熟悉黃傳明的同事都知道,他是一個追求完美的人,總希望把方案優化得更完美一點,但很多時候魚和熊掌不可兼得,每一次調整都精益求精,隻希望給每一位交通參與者帶來更好的用戶體驗。

“個體的出行需求不同,每個人都會站在自己的視角看待出行是否便利,但我們的優化應該是站在時代背景下,從宏觀的視角進行全盤考慮,畢竟出行可是民生大事,必須盡力達到完美。”黃傳明說。

打造交通信号燈“最強大腦”

交通科技管理智能化發展,是曆史的必然,更是時代賦予的重任。從2000年至今,武漢市的信号燈智能化發展經曆了國際合作、消化吸收、自主開發的三個階段,是全國最早的一批建設區域控制系統的城市。

“18年前,武漢市漢口片136個路口信号燈實現智能化,我是第一批接觸國外信号燈控制系統的民警,當時真的覺得很先進。”黃傳明回憶,這種控制系統均由歐洲公司研發,系統界面為純西班牙文,安裝調試的專家來自歐洲多國,他為了弄懂學透其中的技術,黃傳明和專家交流起來經常在英語和西班牙語中轉換,有時甚至還用畫圖比劃。

經過多年發展,該項技術早已實現了國内科研企業自主研發,并有了長足進步,但不同廠家之間産生的通訊壁壘又成了阻礙發展的新問題。

“信号控制系統對城市交通管理精細化、智能化、全局化應用至關重要,從參警的第10個年頭起,我就萌生了将不同信号燈控制系統打通整合成一個平台的想法。”黃傳明說。

這個想法就是武漢市智能信号燈區域控制系統的雛形,這套系統可統一管理全市信号燈實時燈态、配時方案、路口流量,實現了對全市信号燈跨系統的統一調控。

“舉個例子,我隻需要在這套系統上操作,便可以實現武漢市跨行政區路段的一路暢通,為應急救援打通生命通道。”

說起來容易,但幹起來卻困難重重。由于全市各區智能信号燈系統建設時期不同,所用的系統品牌不同,智能化程度不同,将他們進行統一可不是一件容易的事。

“最難的就是把不同廠家的平台信号進行标準化,就好比大家在一起開會,各說各的方言,互相聽不懂,我要進行‘同聲傳譯’,才能讓所有的成員能聽懂指令。”黃傳明解釋道。

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黃傳明在高空作業

經過近兩年的不斷努力,智能信号燈區域控制系統于2016年上線運行,該系統由基礎管理、運維管理、燈态管理、互聯網 信号燈四部分組成,實現武漢全市3527處交通信号燈聯網智能化運行,這套完全擁有自主知識産權的系統也成為了城市信号燈網絡控制的“最強大腦”。

在同事眼中,黃傳明是一個工作從來不講條件,幹一行、愛一行、鑽一行的人,樂于吃苦,勤奮好學,獲獎無數的他并沒有放慢腳步,而是繼續努力鑽研。

2019年,43歲的黃傳明決定一邊工作一邊攻讀武漢理工大學交通運輸工程博士學位,更好地把自己的實踐經驗與理論知識相融合,向交通管理人工智能方向進發。

“當前,智慧交通還處于發展的起步階段,運用大數據、人工智能、移動5G、智能感知等綜合技術搭建交通時空大數據控制系統是未來的發展方向。”黃傳明說。

目前,他和團隊正在努力建設深度機器學習的交通信号控制體系,将率先采用人工智能全息還原交通實況,搭建城市交通時空大數據模型,實現AI智能區域協調控制,用科技感知城市脈搏,打造精緻交通,為市民提供更美好的出行體驗。

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