#物联网征文#基于车路协同的道路出行优化数字孪生系统原创

梅科尔工作室Leii

发布于 2022-8-30 21:28

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项目摘要

随着经济和社会的发展，机动车保有量持续增加，成为我国交通运输的主要力量。截至 2022 年7月底，我国机动车保有量达 4.08亿辆，其中汽车3.12亿辆，汽车占机动车的比率提高至76.37%，已成为机动车构成主体。机动车在给人民带来便捷的同时，也带来了交通拥堵问题，给交通管理控制带来了新的挑战。基于此，我们将车路协同技术与数字孪生相互结合，一方面通过为用户提供出行道路的方式来进行缓堵型减排，另一方面根据城市中实时车流量信息不断更新各个交叉路口的交通灯调度，实现“车看路，路看车”的双向车路协同道路出行优化数字孪生系统。

一、项目背景

交通与人类生活息息相关。随着世界经济社会的进步和城市化进程的加快，交通运输逐渐成为国民经济社会发展的基础，在各个方面发挥着重要的作用。然而，随着机动车数量的增加，交通拥堵甚至拥堵的频繁发生，以及交通环境的恶化，这些都成为影响社会发展的负面因素。加快交通基础设施建设和加强城市交通系统管理是改善城市交通状况的两大主要途径。

在不改变路网结构的基础上，能有效缓解交通拥堵的方案就是寻找一种合适的交通灯调度方法。目前交通路网主流的调度方式仍是定时调度，该调度方式在过去很长时间都发挥着重要作用，但随着社会的快速发展和城市规模的逐渐扩大，它已无法有效缓解日益恶化的堵车问题。定时调度模式下的绿灯时间无法根据各个路口的实时车流量动态调整，致使交通资源分配不合理，进一步引发交通堵塞。而交通拥堵带来的司机情绪恶化、紧急情况下救援车辆无法按时到达指定地点，以及面对突发事件时警备力量难以及时赶到并控制局面等问题，将为社会治安带来潜在隐患并对社会造成巨大经济损失。

并且在城市交通控制中，有一类车辆，当其执行指定任务时，需要在其运行于道路过程中，提供更高的服务质量。这类车辆称为特种车辆，其中包括工程抢险车、救护车、警车、消防车等。交通法规中规定，特种车辆执行任务时，在确保行车安全的前提下可以闯红灯。但是闯红灯总是有一定风险的，不仅可能由于特种车辆闯红灯造成正交方向的车辆制动不及时，发生意外事故，而且如果特种车辆前方拥堵严重，可能造成特种车辆无法向前通行穿过路口。

二、团队介绍

本团队在郑州轻工业大学创立，在研发之初，团队经过调研发现目前国内交通存在诸多的问题。半年以来，团队本着创新、创业的理念，在开发过程中积累了宝贵的技术、经验，目前本项目的主创团队由十几名志同道合的成员组成。团队有来自不同专业的技术骨干成员，专业涵盖软件、计通、通信、建电、机制。成员之间优势互补，取长补短。实现了跨专业的融合，打破了专业次元壁。

三、应用场景

传统的智能信号灯均采用固定的配时方式，每一条路口的时间安排可能不一样，所以会有一定的时差，车辆在行驶时，下一个路口会遇到红灯还是绿灯，充满随机性。在一条道路上，传统的城市绿波带要求车辆保持一定的速度行驶，以达到绿波的目的，而在一条道路上实现智能化后，可以实现多个路口之间的协同，车辆每通过一条路口，智能交通灯将实现动态配时，然后形成一条绿色道路。

常规的智能信号灯控制路口和路口之间要实现道路绿波带，受多种条件因素的限制，绿波带一般设置在城市的主要干道上，且交通秩序较好，没有行人、非机动车横穿马路的地方，对行车速度有一定的要求。智能信号灯条条大街全是绿波通过。通过科技对某一地区的智能信号灯进行全覆盖智能升级，根据不同地区的情况，交通流区域化的智能配置，可以形成多个区域协同，实现多路绿波带通行。

交通部还可以利用研究开发的中央控制屏幕，对整个地区的交通网络进行控制，从而可以对道路上发生的事故、拥挤等事件迅速作出处理，也可以通过信息诱导屏，对前方道路施工、交通堵塞等情况进行及时通知。

不论是滴滴、百度还是高德，都已经在这个方向上做到了较高的水平，但是随着国家双碳政策的推行，可以将智能信号灯的任务升级到交通碳减排层面，不仅仅为了解决交通拥堵问题，更需要对交通的碳排放进行优化和降低。

四、产品功能

本产品通过软硬件结合的方式，为用户提供出行道路优化方案，并实现智能交通灯调度控制。
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下面是部分前端代码展示

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五、项目创新点

（1）机动车辆出行道路优化，实现城市车流量实时反馈从而不断迭代更新交通灯调度控制。不仅仅考虑单个路口的交通灯调度问题，保证交叉路口“上下游联动”。

（2）使用HarmonyOS APP+web前端的方式，针对不同的用户群体提供不同的优化方式。HarmonyOS APP为机动车辆提供出行优化路线，网页端为城市交通管理局提供整个城市的交通情况。

（3）“云边端”实现双向数字孪生。通过Revit+Dynamo+Unity3D实现可持续性城市道路数字化建模，并通过3D模型的形式展示给用户。

【本文正在参加物联网有奖征文活动】，活动链接: https://ost.51cto.com/posts/14758

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已于2022-8-31 12:03:51修改

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