机电一体化在智能交通领域的应用与发展趋势

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行立庆

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摘要

机电一体化产品在智能交通领域的应用范围很广,从交通信号控制到道路监测,从智能交通管理系统到智能交通基础设施,机电一体化产品几乎渗透到了所有交通领域。智能交通系统是一个集成的综合交通运输系统,由交通控制系统、信息交换系统、通信网络系统等构成。为了实现上述功能,需要使用各种控制、检测与执行机构,如汽车电子控制装置、自动变速装置、转向信号灯及其他各种电子控制装置。机电一体化产品为实现上述功能提供了有力的保证。随着科技水平的持续提高,自动化、智能化制造时代已然到来,促使机电一体化技术不断发展并趋于成熟。


关键词

机电一体化;智能交通;应用发展

正文


   引言

随着交通事业的飞速发展,交通事故发生率逐年上升,已成为严重威胁人民生命财产安全的一大社会问题,造成了巨大的经济损失和社会影响。智能交通系统(Intelligent Transport System,简称 ITS)是随着现代信息技术、控制技术、计算机技术和通信技术的发展而发展起来的,它是在传统交通运输系统基础上发展起来的一种新型交通运输系统。ITS是继公路、铁路、航空、海运之后的第五大运输方式,是当今世界各国交通部门共同关注的研究和发展方向。目前 ITS已经成为交通系统现代化建设中最有效的方法和手段之一,是人类社会进入21世纪后一项重要工程技术。

、机电一体化在智能交通领域的应用

    1.1交通设施智能化

在车辆安全控制系统中,可利用机电一体化技术实现车辆监控、制动控制、变速控制和转向控制等功能,使汽车可以在行驶过程中根据道路状况、驾驶员的操作特性等信息实现自动驾驶功能。在智能交通系统中,机电一体化技术主要应用于交通标志、信号灯控制系统,以实现对交通标志的智能化设置和管理;对信号灯的智能化控制;对交通信号灯的管理。机电一体化技术在交通安全设施中主要应用于交通标志、信号灯、护栏和隔离栅等设施的监控与管理,实现对交通标志和隔离栅等设施的自动化和智能化控制;对车辆的监控和管理;对车辆安全性能的检测与分析;对车辆行驶状态的监测与分析。

1.2交通工具智能化

机电一体化中,智能交通系统(ITS)的关键是实现交通工具的智能化。智能化的交通工具可使道路交通更安全、更快捷、更经济,并有利于环境保护。这需要一系列技术的支撑,包括信息采集与处理技术、通信技术、控制技术和人工智能技术。信息采集与处理技术:包括传感器、存储器和数据采集系统等。传感器是将客观事物转化为数字量的装置,它把各种物理量转变为数字量并加以存储或传输。如汽车上的各种传感器,就是将汽车行驶中所产生的各种信息,经过采集和处理后,转换成便于计算机处理的数字信号。通信技术:通信系统是实现交通工具智能化的基础设施。

1.3交通管理与服务智能化

随着城市交通的发展,交通管理工作成为城市交通管理的主要任务。交通管理系统的基本功能是对交通状态进行监测、控制和诱导,其基本任务是处理交通量,提供有效的通行能力;进行交通信息的采集、处理、分析、发布,实现各种信息的共享;并根据交通流量、车速等进行路口配时。

智能交通管理系统(ITS)是城市智能交通系统(ITS)的重要组成部分。它在传统的 ITS基础上,综合应用计算机、通信、自动控制等技术,采用先进的计算机技术对城市道路和桥梁进行科学管理,提高道路资源的利用效率,减少车辆在道路上行驶的时间,提高道路运输效率。

1.3.1智能交通管理系统

智能交通管理系统,是将先进的信息处理、控制技术与先进的计算机技术、通信技术、自动控制技术和传感技术等有机地结合起来,利用现代化的通信网络和信息交换系统,实现对交通运输系统的全面、协调、可持续发展的动态控制。它是综合利用现代化通信网络与计算机网络技术,对城市交通进行实时动态监测,并根据交通流量分布的规律,对城市道路、公共交通线路以及社会车辆等进行科学调度,以实现道路网络的最优化运行。其主要功能有:监测和记录交通流量分布和流向;实施交通流量控制;确定交通运输流量和流向分配;在一定范围内动态调度交通资源。

1.3.2智能交通出行服务

实时交通路况查询,可通过交通广播、交通信息显示屏、手机 APP等方式,实时了解周边道路的拥堵情况、车辆排队长度和平均速度,为出行提供参考。实时路况信息查询,可通过导航系统了解实时的路况信息,合理规划出行路线。周边停车场查询,可通过导航系统查询周边停车场的实时信息,方便停车。紧急呼叫,可通过车载电话或手机 APP向附近的救援人员发出求助信息,以便在最短时间内得到救援。预约包车服务,可通过手机 APP提前预订车辆,预约驾驶员接车时间和路线。手机 APP导航:在手机上安装导航软件即可使用,省去了驾车出行的烦恼。

、机电一体化在智能交通领域的发展趋势

   2.1 技术发展趋势

2.1.1 5G通信技术在智能交通领域的应用

目前,5G通信技术主要应用在车联网领域。车联网是智能交通系统的重要组成部分,通过将信息、通信、控制、计算机、网络等技术与车辆有机结合,可以实现对交通运输工具及相关环境的有效监控与管理,并利用现代信息技术提高运输效率和质量。车联网包括两个部分,一个是车载系统,另一个是路侧系统。车载系统包括车载终端和车载信息服务系统(OIM)两部分,目前的主流技术是基于无线通信的C-V2X。其中,5G通信技术作为C-V2X通信的核心,可提供超大带宽、超低时延的传输能力,为车辆提供了更好的无线网络接入能力。

2.1.2 物联网技术在智能交通领域的应用

智能交通是一种集成多学科、多技术的新兴交叉应用领域,具有信息共享、实时高效、安全可靠等特点,已成为城市交通规划、管理和控制的重要技术手段。

随着我国经济社会的发展,我国道路交通出现了一些新情况新问题,特别是随着城市规模不断扩大,交通拥堵问题日益严重。智能交通系统就是以信息化手段为支撑,综合应用计算机技术、通信技术、控制技术、信息技术和管理技术等先进成果,通过对整个道路交通系统的检测与控制,实现道路交通的智能化管理和运行的系统。

2.2 政策发展趋势

机电一体化在交通领域的发展趋势主要是“三性”,即安全性、高效性、舒适性。安全性指的是机电一体化设备在实际使用过程中,能保证用户安全运行。高效性指的是机电一体化设备能快速反应并处理交通事故。舒适性指的是机电一体化设备要有较高的舒适性,能满足用户使用要求。目前,我国已经出台了很多关于智能交通系统建设的政策法规,从国家层面上确定了智能交通系统在我国交通运输体系中的重要地位,以及发展智能交通系统对国民经济发展的推动作用。同时,各地方政府也出台了相应政策来推动智能交通系统建设,我国已形成了较为完善的智能交通系统发展政策体系。

2.2.1国家政策对智能交通领域的影响

智能交通系统(ITS)是现代交通运输的一个重要组成部分,也是衡量一个国家现代化水平的重要标志。智能交通系统建设可以有效地降低运输成本,提高运输效率,保证交通安全,减少交通事故,保护环境。机电一体化(MEC)技术主要应用在汽车领域。汽车机电一体化技术主要包括车载电子装置、底盘控制系统和整车三个方面。目前,汽车电子技术在国际上已经相当成熟,从计算机、微处理器到专用集成电路、传感器,以及通信系统都得到了迅速发展。随着国内汽车工业的发展和汽车消费市场的快速增长,我国对汽车电子产品的需求将不断扩大。

2.2.2 地方政府政策对智能交通领域的影响

地方政府高度重视智能交通技术的发展,结合当地实际情况出台相应政策,通过政策引导智能交通产业的发展。智能交通技术在全国各大城市得到了广泛的应用,对于当地政府而言,智能交通技术能够提高城市的管理水平和道路通行能力,对于城市经济发展具有积极作用。全国各地对于智能交通技术的大力支持,促进了智能交通产业在当地的发展,带动了当地经济的快速发展。智能交通系统能够提高道路运输效率、减少事故发生率、降低污染排放,在公路建设、能源节约、环境保护等方面具有重要作用。智能交通系统能够保障安全运输,提高公路运输效率,降低成本。

2.3安全与隐私保护

在未来的交通领域,智能网联汽车的安全问题和隐私保护将成为业界关注的焦点,尤其是随着无人驾驶技术的不断发展,其对安全性和个人隐私保护提出了更高的要求。从目前来看,我国在智能网联汽车方面的发展主要集中在车路协同技术、智能网联汽车操作系统、车联网平台等方面,虽然这些技术已经在一些领域取得了一定的成果,但距离真正实现商业化还需要一定时间。在安全与隐私保护方面,国内外的相关研究目前还处于起步阶段,从网络安全角度来看,未来的发展方向主要包括提升网络安全等级、完善网络安全防御机制、提升信息保护能力等。

三、结论

随着交通行业的发展,交通管理系统也将从传统的“以人为本”的交通管理理念转变为“以人为本”的交通管理理念,这就要求交通管理系统既要满足现有需求,又要满足未来发展。因此,在智能交通中,机电一体化技术应用领域将从“车路协同”向“车—路—人”一体化方向发展,也就是车辆与道路及其他设施实现信息实时交互。因此,机电一体化技术应用领域也将从车辆内部转向车辆外部,从单一设备转向多系统集成,从简单的信号控制系统转向复杂的控制系统。

 参考文献

· [1]浅论机电一体化技术的应用及发展趋势[J]. 谭宁宁朱静妍彭永康宋城业刘强侯崇铨.,2019

[2]机电一体化在智能制造中的应用探讨[J]. 罗肖培.无线互联科技,2021

· [3]机电一体化技术在智能制造中的应用[J]. 李成伟.现代工业经济和信息化,2022

[4]机电一体化技术在智能制造中的实践运用[J]. 蔡少敏.现代制造技术与装备,2022

 


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