CN102760355A

CN102760355A - 大中城市交通拥堵的预防和治理

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Publication number: CN102760355A
Application number: CN2011101102969A
Authority: CN
Inventors: 薛国宾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明利用运筹学，改变车辆的排队结构和改变已渠化道路的使用结构，主要是建立“绿色通道”，再配合其它技术措施，大幅度提高道路的通行能力以预防交通拥堵，并在出现拥堵时用上述方法对拥堵进行治理和动态调控。这是传统思维模式之外的全新思维模式。本发明同时提出了全新的实现目标的技术方案。

Description

大中城市交通拥堵的预防和治理

技术领域

一项用来预防和治理城市交通拥堵的发明，属交通工程类，主要是城市交通管理中的交通指挥。

背景技术

随着经济的发展，社会的进步，汽车的产量和保有量增加得都很快，交通拥堵随之而来。

解决交通拥堵的一个方向是改善十字路口的交通管理(软件)，其几十年来一贯的思维模式是调整“绿信比”，直到如今。中国多个中央部委共同承担的国家重大科研课题“智能化交通管理”代表了当今的世界最高水平，其十字路口的管理方案依然是调整“绿信比”。其方法是自动记录路口各方向的来车数量；计算机据此调整“东——西”方向和“南——北”方向的绿灯比例。比如一个周期是240秒，如果“东——西”方向车多，就安排多于120秒的绿灯时间，相应地，“南——北”方向的绿灯时间就少于120秒了。同一方向的绿灯时间中，若左转车比例加大，左转车的绿灯时间会加一些，。相应地，直行车的绿灯时间就会少一些。

但是，这一方案对于解决我国的交通拥堵却近乎无能为力，因为我国的拥堵常常是各个方向都“车满为患”，少有“绿信比”的可调整空间。

解决交通拥堵的另一个方向是改善道路网(硬件)，方法有五：一是对现有道路(拆房)拓宽路面，加大流量；二是在无路处(拆房)修路即加大路网密度；三是在十字路口处(拆房)修建立交设施；四是在原有道路上方修高架路；五是修地铁、修高架轻轨。硬件改善中的前四项现在大多已潜力挖尽了。

因此，拥堵也成了严重的社会问题、经济问题。本发明可以大幅度缓解拥堵现状，这是本发明的意义所在。

发明内容

本发明的目的是这样实现的：，

建立“绿色通道”，并配套建立新的信号系统、新的灯光及控制设备系统、新的信号编排与配合、新的通行方式与相互配合等，使绿色通道的功能得到充分发挥，使路口的通行功能得到充分利用。

绿色通道是这样的车道：在十字路口的信号循环中，它不但允许不同流向的车辆进入，并且在同一时间段内，可以有不同流向的车辆在同一绿色通道内静止排队，而且这一功能是随着信号循环反复循环使用的。

对车辆进入绿色通道实施定量管理。

对进入绿色通道的车辆，在前方放行时，利用新的信号系统等，确保某一流向的车辆能全部驶离绿色通道，不阻挡后面的另一流向的车辆通过路口。

在十字路口停止线的后方划出一个区域，称为排队区域，对需要进入该区域(预备过路口)的车辆，实施进入信号管理，对车辆在区域内的行驶也实施严格的行驶管理。对有些车辆还实施进入定量管理。

对排队区域的进入管理、行驶管理，实施强制性管理，违者处罚。

对车辆进入绿色通道实施定量管理，其做法是：使用“限量”或“限量——限时信号”设备。同时配合使用专用附加信号，利用在绿色通道的后方设置网格区，在网格区后端和前端设置附加信号的方法等，控制进入绿色通道的车辆。

“限量——限时信号”设备，其特点是：它在“放行”信号期间内既能记录这次信号的已“通行”时间，也能记录本次“通行”期间内已从信号处通过的车辆数，必要时还要能对车长进行换算；当规定车辆数与规定时间至少有一个达到限制量时，即自动改变为“禁止”。

在绿色通道的后方设置网格区，在网格区后端和前端设置附加信号，这两个附加信号中至少有一个是“限量”或“限量-限时信号”设备，并且借助二者在某时段的信号差异，可以使相邻车道的车辆在规定时间内在网格区变道进入绿色通道。这也使网格区具有了新的功能。

为确保某时段内绿色通道的某一流向车辆能全部驶离绿色通道，新的信号系统在路口处，信号分为红灯、绿灯和“技术无灯”三种。“技术无灯”是一种新发明的灯光信号，是既无红灯又无绿灯的信号状态，是警察在指挥现场时特意安排的、在路口信号的循环编排中有固定位置、固定时长、通常不超过30秒的循环使用的灯光信号。

在路口信号中，红灯表示禁止通行，绿灯表示优先通行，“技术无灯”的车辆择机通行。择机通行就是可以通行。在本发明的通行规则中，择机通行车辆必须在礼让绿灯车辆的准则下通行，并严禁择机通行车辆在行驶的绿灯车辆前抢行。

为确保某时段内绿色通道的某一流向车辆能全部驶离绿色通道，新的信号编排与配合是，在某个时段，路口处(紧前时段)绿色通道的绿灯超时延续，紧后时段的车流“技术无灯”，用二者并存的方法，给绿色通道车辆提供“绝对可以使用的备用时间”。在这一时段，正常情况下，绿色通道虽是绿灯，但已无车辆驶出，并不影响“技术无灯”的车辆行驶，还能实现分秒必争；非正常情况下，绿色通道使用备用时间，仍有车辆驶出，由于“技术无灯”车辆必须礼让行驶，也无安全问题。

与原有的灯光信号相比，(紧前时段)绿色通道的绿灯在本该转为黄灯时，绿灯超时延续，时长为备用时间；紧后时段的车流在本该转为绿灯前转为“技术无灯”，并在本该转为绿灯后再过一段时间再转绿灯。

新的信号系统，还在排队区域的进入处和区域内另行设立“附加信号”。附加信号可以是普通的灯光信号，可以是闪烁的灯光信号，还可以是其它易懂的信号；其功能可以是允许或禁止前行，也可以是允许或禁止相邻车道车辆按规定方法实施变道，进入绿色通道。其信号变化，可以是在允许信号上增加红色标记使之变为禁止信号；反之，以撤消红色标记使之变为允许信号。

在本发明中，除择机通行外，新的通行方式，常常和附加信号联系在一起。

对附加信号，由路口固定的信号操纵机、手持可移动的信号操纵机、上级的操纵机进行指挥。手持可移动的信号操纵机应具备最完整的所需功能，是处理非正常情况的主要指挥工具。

对附加信号的指挥，可以是通过固定线路实施，也可以是无线指挥的。其中，对附加灯光信号的无线指挥，可以是通过自有的无线通道实施的，也可以是通过社会通讯网络实施的。

对附加信号来说，路口固定的信号操纵机、路口手持移动操纵机、上级的操纵机是三个不同的指挥等级，附加信号设备对它们应能进行区分，如果同一时间段内接到不同指挥等级的指挥命令且相互不一致时，附加信号设备应按事先规定的方案选择执行。

在前述的排队区域内外，必要时可设置“拥堵车道”，就是让前方流向固定且其前方流向为目前拥堵区域的车辆，集中在某一车道，等待拥堵缓解，以期让其它流向的车辆顺利经其它车道通过路口。

已发生拥堵时，对拥堵区域的边界线上的十字路口，采用调整附加信号编排和信号时长的方法，减少进入拥堵区域的车流量。之后，新划定新的拥堵区域边界线并进行治理，以此实现对拥堵区域的动态调控。

上面所说的排队区、绿色通道、拥堵车道、绿色通道后的网格区等组成了本发明中新的道路功能结构；红灯、绿灯、技术无灯、附加灯光信号组成了新的灯光信号系统；新的灯光信号系统与其它信号共同组成了本发明中的新的信号系统；路口信号灯、附加信号灯尤其是“限量”或“限量-限时信号”设备、手持的功能复杂的遥控器及上级的操纵机，组成了本发明中的新的控制系统；全新的各种信号的编排与配合、全新的通行方式与相互配合等，则组成了本发明最重要的软件支撑。

为了明确区分车流，可要求左转车和右转车在进入排队区之前打开转向灯。

恶劣天气下应以警察直接指挥和灯光信号相结合的方式实施。路口及附近出现事故，应以事后依据录像处理为主。一如前述，手持操纵机具有的临时封停现有信号变化功能，可以应对这种局面。

附图说明

图1是本发明用于八车道的实施图；

图2是本发明背景技术的现状用图。

具体实施方式

实施例1：

在本实施例和下面的实施例中，约定使用下面的基础数据：

(1)每个车道的一个横截面，每2.5秒可通过一辆(标准)车.

(2)绿灯亮后，第N秒时，排在第N位的车开始动作(启动).也就是说，比如，第36秒时，排在第36位的车开始动作，并在第2.5×36＝90秒时通过前方的停车线.

本实施例中的十字路口，其“东-西”方向和“南-北”方向均为双向八车道。附图1和附图2均为路口的南侧。

与本实施例作对比的指挥系统用附图2，对比的指挥系统先放行直行车90秒，2、3车道各通过直行车36辆；黄灯5秒；再放行左转车20秒，，4、5车道各通过直行车8辆；黄灯5秒。本侧共通过直行和左转车88辆(理论值·标准车，下同)。

本实施例使用附图1。

路口处的信号灯分车道安装：1车道为右转红灯、绿灯；2、3车道均为直行红灯、绿灯；4车道为左转红、绿灯与直行红、绿灯。

B点处有4车道专用的信号灯B₄；B、C之间的隔离栅上开有四个豁口；C点线在2、3车道上方有警示牌：前方，直行车不准变道；C点线在4车道上方有允许与禁止直行车进入4车道的指挥信号；4车道的C、D之间为网格区；D点处有4车道专用的信号灯D₄。A点线与B点线之间可停车7辆，A点线与C点线之间可停车36辆。

1、先看一看，在路口处“东——西”方向放行的120秒中，南侧(北侧)如何运作。

把“东——西”方向开始放行左转车的时刻作为记时的0秒。

首先说明，D₄灯为“限量”或“限量-限时信号灯”，它使得(南侧)4车道上的左转车只有23辆；如前所述，4车道在C点线的上方有指示信号，在D₄灯变为禁止(D点后的)左转车前行后，该指示信号变为允许直行车进入4车道。于是，3车道上C点线后的直行车会从“4车道C后D前的网格区”变道进入前方的4车道。因此，在0秒后不久，4车道上的第23辆左转车后面会有(第一批)36-23＝13辆直行车。

在路口处，“东——西”方向先放行左转车20秒，再放行直行车90秒。在“东——西”方向放行至第50秒时(放行直行车的第25秒)，在南侧，东来的左转车早已远离路口，西来的右转车被非机动车流阻隔，因此南侧的5、6、7、8车道近路口处没有车辆，这时B₄灯亮，按照本发明的通行规则，4车道的第8-11辆左转车会从第一豁口依次进入5车道，第12-15辆左转车会从第二豁口依次进入6车道，第16-19辆左转车会从第三豁口依次进入5车道，第20-23辆左转车则会从第四豁口依次进入6车道。

大约再过23秒后，3车道上C点后的直行车会(第二批)从“4车道C后D前的网格区”进入4车道，在120秒前后，应能进入16辆直行车，使4车道上的直行车总数达到29辆。此时，4车道上前7辆为左转车，后面是29辆直行车。

第115秒，路口处“东-西”方向2、3车道的直行绿灯变为直行红灯，4车道仍为绿灯。

与次同时，路口处“南-北”方向4车道信号灯的左转红灯变为左转“技术无灯”。按照本发明的通行规则，南侧4、5、6车道的左转车开始“择机通行”。

2、第120秒后，路口处为“南-北”方向放行阶段，接下来说明一下，这后120秒中，南侧如何运作。

第120+5秒，路口处“东-西”方向4车道的直行绿灯才变为直行红灯；正常情况下，第115秒之前“东-西”方向4车道的直行车就应全部驶过停止线，这里给它留了10秒绝对可以使用的备用时间，以应对不时之需，反正“南-北”方向4车道为左转“技术无灯”，可以“择机通行”，不会浪费时间。若备用时间利用过多，警察可用手持操纵器调整下半周期的开始计时时刻(第120秒)。

第120+5秒，路口处“南-北”方向4车道的左转“技术无灯”变为左转绿灯。

第120+20秒，路口处“南-北”方向的2、3、4车道直行红灯变为直行“技术无灯”。

第120+25秒，路口处“南-北”方向的4车左转红灯。

第120+30秒，，此时已可确保4、5、6车道的左转车已驶过路口，“南-北”方向的2、3、4车道变为直行绿灯。

随着4车道上左转车的驶离，其后面的直行车会依次前行。

大约第120+36秒前后，依基本数据(2)，4车道的第29辆直行车开始前行，大约第120+25+36＝120+61秒，第2、3车道的第36辆直行车才开始前行，这期间，3车道上C点线后面的直行车会(第三批)从“4车道C后D前的网格区”变道进入4车道。

第120+50秒，D₄灯变为允许4车道D点后的左转车前行，前行的左转车阻止了3车道的直行车变道，同时，4车道C点线上方的指示信号也变为禁止直行车再进入4车道。这期间进入4车道的直行车数量不超过6辆。

至第120+50+58＝120+108秒，已有(下一周期过路口的)23辆左转车越过D点线。D₄灯变为禁止左转车前行；4车道C点线上方的指示信号又变为准许直行车进入4车道。不久，4车道上又会有13辆直行车。

至第120+61+90＝240+31秒，即下一周期的第31秒，2、3车道上又会有36辆直行车停在C点线前。

(至第240+50秒，即下一周期的第50秒，南侧的B₄灯亮，一如前述。)

第120+115秒，南侧2、3车道的直行绿灯变为直行红灯，4车道仍为直行绿灯；同时，“东-西”方向的4车道左转红灯变为左转“技术无灯”。

本实施例中，正常情况下，本周期南侧共通过左转车23辆，直行车约107辆，合计130辆。130：88＝147.72。

其整个操作过程的核心是：

D₄灯让4车道上有23辆左转车；其后会有第一批13辆直行车经“4车道的C后D前”进入4车道；

B₄灯让第8-23辆左转车四路并行分别进入5、6车道；同时有第二批16辆直行车经“4车道的C后D前”进入4车道；

用20秒加绝对可用的备用5秒(10辆车以上的通行时间)保证让左转车全部离开4、5、6车道；同时有第三批不超过6辆的直行车经“4车道的C后D前”进入4车道；

用90秒加绝对可用的备用10秒(40辆车以上的通行时间)让4车道的不超过35辆直行车全部驶离4车道。D₄灯让此后进入4车道的为左转车。

必要时，当某一方向使用备用时间过多时，警察可以使用手持操纵机延缓下一方向的开始计时时间，一如前述。

实施例2

大体如实施例1。用图1，且仅叙述与实施例1不同之处。

把2车道也当作绿色通道。路口处，2车道的信号灯为直行红灯、绿灯和右转红绿灯；

在1车道B点线后方、C点线前方设置(F)点和只用于1车道的信号F₁，它允许或禁止(1车道上的)右转车前行。

在C点线，1车道上方有警示标志：前方，右转车不准变道！在2车道上方有准许与禁止右转车进入2车道的信号；3车道上方有警示标志：前方，直行车不准变道，；4车道上方同实施例1。

在D点线，2车道上C点线后D点线前为网格区；2车道D点线处有D₂信号，是准许与禁止2车道上D点线后面的直行车前行的信号。

其它如实施例1。对2车道的信号操作仿实施例1的4车道。

2车道上的直行车在适当时机准许进入1车道的(F)点前，使“南——北”方向放直行车时分两个阶段——前一阶段，1、2、3、4四路直行车并行；后一阶段，只有2、3、4三路直行车并行，但另有一路右转车“择机通行”。

必要时，可让右转车借道非机动车车道。

Claims

1.一个用来对城市交通拥堵进行预防和治理的发明，包括交通拥堵预防和交通拥堵治理，其特点是：用大幅度提高十字路口道路通行能力的方法预防交通拥堵；用调整某些十字路口某些流向的通行能力的方法对已发生的区域交通拥堵进行治理和动态调控。

2.对权利要求1所述的预防交通拥堵，其特点是：改变车辆的排队结构和改变已渠化道路的使用结构，主要是建立“绿色通道”，并配套建立新的信号系统、新的灯光及控制设备系统、新的信号编排与配合、新的通行方式与相互配合等，使绿色通道的功能得到充分发挥，使路口的通行功能得到充分利用；

3.对权利要求2所述的绿色通道，其特点是：在十字路口的信号循环中，不但允许不同流向的车流进入，并且在同一时间段内，可以有不同流向的车辆在同一绿色通道内静止排队，而且这一功能是随着信号循环反复循环使用的，同时，对车辆进入绿色通道实施定量管理。

4.对权利要求2所述的改变已渠化道路的使用结构，其特点是：在十字路口停止线的后方划出一个区域，称为排队区域，对需要进入该区域(预备过路口)的车辆，实施进入管理，对车辆在区域内的行驶也实施严格的行驶管理；对有些车辆还实施定量管理；对排队区域的进入管理、行驶管理，实施强制性管理，违者处罚。

5.对权利要求4所述的进入车辆定量管理，其特点是：使用“限量”或“限量----限时信号”设备，控制进入车辆；新发明的“限量----限时信号”设备，它在“放行”信号期间内既能记录这次信号的已“通行”时间，也能记录本次“通行”期间内已从信号处通过的车辆数，必要时还要能对车长进行换算；当规定车辆数与规定时间至少有一个达到限制量时，即自动改变为“禁止”。

6.对权利要求2所述的新的信号系统，在路口处，其特点是：路口处信号分为禁止通行的红灯、优先通行的绿灯和择机通行的“技术无灯”三种；“技术无灯”和与之配合的择机通行是一种新发明，其灯光信号是既无红灯又无绿灯的信号状态，是警察在指挥现场时特意安排的、在路口信号的循环编排中有固定位置、固定时长、通常不超过30秒的循环使用的灯光信号。

7.对权利要求2所述的新的信号编排与配合，其特点是：在某个时段，路口处(紧前时段)绿色通道的绿灯超时延续，紧后时段的车流“技术无灯”，用二者并存的方法，给绿色通道车辆提供新发明的“绝对可以使用的备用时间”，以确保放行流向的车辆能全部驶离绿色通道。

8.对权利要求2所述的新的信号系统，在路口之外，其特点是：在排队区域的进入处和区域内另行设立“附加信号”；附加信号中的灯光信号是与路口处的灯光信号配合循环变化的；附加灯光信号，由路口固定的信号操纵机、手持可移动的信号操纵机、上级的操纵机共同进行指挥；对附加信号指挥的实施，可以是通过固定线路进行，也可以是无线指挥的；其中的无线指挥，可以是通过自有的无线通道实施的，也可以是通过社会通讯网络实施的。

9.对权利要求1所述的对拥堵区域的动态调控，其特点是：必要时可设置“拥堵车道”，就是让前方流向固定且其前方流向为目前拥堵区域的车辆，集中在某一车道，等待拥堵缓解，以期让其它流向的车辆顺利经其它车道通过路口；如果出现拥堵区域，对拥堵区域边界线上的十字路口，采用调整附加信号编排和信号时长的方法，减少进入拥堵区域的车流量，以此实现对拥堵区域的治理和动态调控。