CN1380465A - 公路超级平面交叉设施及交通方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路超级平面交叉的交通方法,超级平交技术是以变流与自动化程序控制为基础的提高车流通过量的高效技术。它通过交通指示灯和自控系统将车流变换为同方向行驶的阵列,并统一控制通行。可使普通路口巨幅增加流量;使平交口代替立交;建成不会堵车的超级平交网络;超级平交网络公共交通预先为公交安排路面,具有与地铁,一样的不会堵阻的先天优越性,速度不低于地铁,是20世纪风行的地铁在21世纪的最佳替代物;超级平交网络完成全市性至全国性的无人驾驶,从而有望使可能发展为21世纪最大公害的车祸销声匿迹。

Description

公路超级平面交叉设施及交通方法

技术领域

本发明涉及公路交通，特别涉及一种公路超级平面交叉设施及交通方法。

背景技术

由于历史和经济的原因，许多城市市区的交叉路口仍为平面交叉。这种平面交叉路口的通行能力很低，主要是直行与左转的车辆互相影响，大大减小了这一时段的通过车辆的数量。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能够明显提高平面交叉路口通行能力的公路超级平面交叉设施及交通方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：包括位于每个路口的三组交通指示灯，即在路口的转弯处并排设置一组A，每隔一段距离依次设置第二组B和第三组C，在B与C之间的最外侧的车道路面画有左转车停车位标志。

在有上述设施的平交路口通过的车辆经过以下步骤通行：

(1)通过所述的三组指示灯同向行驶的车辆按先后次序分为三个阵列，依次为：右转阵列、直行阵列和左转阵列；

(2)通过A组指示灯分时段交替让纵横两个方向的相同阵列通过路口。

所述的步骤(1)包括以下步骤：

①车辆在到达C组指示灯时，外侧车道停止，其他车道上的直行车继续行驶，左转车进入所述的左转车停车车位，此步骤持续15-60秒钟；

②C组指示灯变换状态，即外侧车道通行，其它车道停止，稍后，在所述的左转车停车位上的左转车同时分组向左并入其它车道，形成左转阵列；同时外侧车道的右转车辆并入所有车道，形成右转阵列，排在前方的左转阵列之后；

③随后C组指示灯变灯，外侧车道停止，其它车道通行，重复步骤①，此时行驶在左转阵列之前的直行车已超过B组灯，并入所有车道，形成直行阵列。

所述的步骤(2)包括；

①纵向右行，与此同时横向左转；

②纵向直行，横向停；

③纵向左转，横向右转；

④纵向停，横向直行；

以上各项所构成的平交路口即为本发明的“超级平交路口”。由多个超级平交路口便组成了超级平交路口网络。

本发明通过车位安排技术来实现对上述网络中的车辆控制。在控制中要求应用由中心电脑和区域电脑组成的信息网络。车位安排技术有三个步骤：

(1)根据各区段能容纳的车辆数，中心电脑在对各路段是否有空车位检测后，为某一车辆选择最佳或较佳路线，并在沿线各路段为它安排好车位。

(2)已到达各区段的车辆，在各区段的区域电脑的帮助下，使车辆在相应的车位之中，处于最标准的位置。

(3)车辆的一切非匀速直行过程都必须在区域电脑指挥下进行，特别是车辆的变道，要由区域电脑指挥旁边车道的车辆减速，空出空车位后，方变换车道；由支路入干线(入网)，由干线入支路(出网)等，也一样须在区域电脑的指导下进行。

采用规范超级平交技术，包括以下措施：

1、借用立交桥左右转弯匝道的面积，把路口扩展两车道宽。

2、借用路口扩展区入口处面积，作为左右转弯暂停区。

3、过路口后，直行车的调整以连续直行的车基本保持匀速状态为基准。

所述的网络控制还包括公共交通网络。它包括超级平交网络公交优先技术与点群模型。

还包括与所述的区域电脑连接的车辆定位系统，包括横向定位装置和纵向定位装置。

还包括超级平交的无人驾驶技术和分速超级平交技术。

现以六车道(上下各三车道)的平交路口为例来说明本发明的效果。

请参见附图4，先让车辆按照现在的交通方式通过交叉路口。将红绿灯周期60秒分四个时段。各时段时间为：11秒-19秒-11秒-19秒，由于换灯一般损失3秒，所以这四个时段实际通车时间为8秒-16秒-6秒-16秒

让我们通过西面路段进行分析，先看左转与直行。按每车道每2秒通过一车计算。

图4a.第1时段：南北左转，本时段东西方向左转、直行不通车。

图4b.第2时段：南北直行，本时段东西方向左转、直行不通。

图4c.第3时段：东西左转，本时段长度8秒，西面路段左转4辆。

图4d.第4时段：东西直行，本时段长度16秒，西面路段直行8辆。

4个时段都可走右转车辆，但在城市里，右转一般占10％左右，可按25％计算，也只有4辆。所以西面路段在上述的四个时段内共通过4+8+4＝16辆。

再看采用本发明以后的通行情况。

四个时段仍是11秒-19秒-11秒-19秒，实际通车时间也为8秒-16秒-8秒-16秒。

四个时段仍按西面路段分析：

图4a  第1时段：南北左转，东西方向只有右转，通车8秒，右转每车道4辆，3车道共12辆。

图4b  第2时段：南北无车，东西直行，通车16秒，直行每车道8辆，3车道共24辆。

图4c  第3时段：南北右转，东西左转，通车8秒，左转每车道4辆，3车道共12辆。

图4d  第4时段：南北直行，东西无车，通车16秒，西面路段无车通过。四个时段共通过48辆车。

由此可见，采用本发明后相同的平交路口的通行能力是原来的三倍，其技术效果是十分显著的。

另外，采取了上述的阵列平交方式后，有利于实现交通的网络化管理，而网络化管理又保证了阵列平交方法的实现。

附图说明

图1是现有平交路口车辆的排列形式示意图；

图2是本发明的平交路口车辆的排列形式示意图；

图3a是本发明实施例的交通指示灯设置示意图；

图3b是图3a中的西路口平面示意图；

图3c-3e是路口西段左转阵列和右转阵列形成示意图；

图3f是直行阵列形成示意图；

图4a-4d是现有的平交路口的通行情况示意图；

图4a′-4d′是本发明的平交路口的通行情况示意图。

图5是超级平交网交通示意图。

图6是超级平交网的分区及公交中心站的分布示意图。

图7是本发明的网络控制系统示意图。

图8是规范路口示意图。

图9是立交与超组平交车流量的比较示意图，其中A图是互通立交，B图是超组平交。

图10为两个相邻超级平交路口图。

图11为图10中一个路口及一个路段的车流示意图。

图12为图11的后续情况示意图。

图13是超级平交通过车辆时损失时间的分析图。

图14是对图11的进一步说明图。

图15为快慢分速的超级平交网络。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，这是现有六车道路段上同向的车辆排列情况，最外侧为右转车辆R，中间车道的车辆为S直行车辆，内侧车道为左转弯车辆Z。

参见图2，这是本发明平交路口车辆的排列形式，分三个阵列，按次序为右转阵列R、直行阵列S、左转阵列Z循环排列。左转阵列后有一段空路面E。

参见图3a和3b，是本发明实施例的交通指示灯的设置图。包括位于每个路口的三组交通指示灯，即在路口的转弯处并排设置一组A，每隔一段距离依次设置第二组B和第三组C，在B与C之间的最外侧的车道路面画有左转车停车位标志d(d1-d12)。

参见图3c-图3e，这是左转阵列和右转阵列的形成过程示意图。当三个车道的车辆行驶到C组指示灯时，按其指示进行阵列排序。其过程如下：

①车辆在到达C组指示灯时，外侧车道停止，其他车道上的直行车继续行驶，左转车进入所述的左转车停车车位d，此步骤持续15-60秒钟；C组指示灯变换状态，即外侧车道通行，其它车道停止。稍后，在所述的左转车停车位d上的左转车同时分组向左并入其它车道，形成左转阵列Z(参见图3d)。与此同时，外侧车道的右转车辆并入所有车道，形成右转阵列R，排在前方的左转阵列Z之后(参见图3c)形成的阵列见图3e。

参见图3f，是直行阵列的形成示意图。左右转阵列Z、R形成，C组指示灯变灯，外侧车道停止通行。此时其他车道中的直行车已超过B组灯，并入所有车道，形成直行阵列S。

至此，本发明所述的三个阵列已完一个循环。在此后，通过指示灯(或自控系统)指挥后面的右转阵R与前面的左转阵列Z保持一定间隔。以使另一垂直方向的直行阵列S通过。

参见图4a-4d，这是现有平交路口通过情况示意图。

图4a.第1时段：南北左转，本时段东西方向左转，直行不通车。

图4b.第2时段：南北直行，本时段东西方向左转，直行不通。

图4c.第3时段：东西左转，本时段长度8秒，西面路段左转4辆。

图4d第4时段：东西直行，本时段长度16秒，西面路段直行8辆。

以上4个时段都可走右转车辆。但在城市里，右转一般占10％左右，可按25％计算，也只有4辆。所以西面路段在上述的四个时段内共通过4+8+4＝16辆。

参见图4a-4d，是采用本发明的超级平交路口以后的通行情况的示意图。

四个时段仍是11秒-19秒-11秒-19秒，实际通车时间也为8秒-16秒-8秒-16秒。

四个时段仍按西面路段分析：

图4a  第1时段：南北左转，东西方向只有右转，通车8秒，右转每车道4辆，3车道共12辆。

图4b  第2时段：南北无车，东西直行，通车16秒，直行每车道8辆，3车道共24辆。

图4c  第3时段：南北右转，东西左转，通车8秒，左转每车道4辆，3车道共12辆。

图4d  第4时段：南北直行，东西无车，通车16秒，西面路段 无车通过。四个时段共通过48辆车。

由此可见，采用本发明后相同的平交路口的通行能力是原来的三倍，其技术效果是十分显著的。

另外，采取了上述的阵列平交方式后，有利于实现交通的网络化，而网络化又保证了阵列平交方法的实现。

下面结合图5-图7，对本发明的网络系统进行详细说明。

1、车位慨念与超级平交网络的示性数，及车位安排技术：

超级平交网络示意如图5，在研究超级平交网络之时，先研究车位慨念。车位概念在交通研究上有较重要的意义。以往交通研究的对象是车辆。而车位概念研究的对象不是车，而是路面上能够容纳车辆的空位。其意义有二：

(1)用路面上车位来研究路面本身，揭示的是路面本质性的特性，通常这种本质性的特性被路面上紊乱的车流掩盖了。

(2)车位方方正正地把路面分成数量有限的区块，铺覆在路面上(一段路面，数量不过100左右，元数有限)。而紊乱的车流，车辆位置有无限多种变化(无限元)。对象元数由无限转有有限，使电脑计算成为可能。

第(2)点使车位安排技术具有突破性的意义。而且车位群的方正整齐，带动占据在其上的车群也异常方正整齐，产生许多进一步的有利效应。

车位是指道路上一辆车运行时所占据的面积，车位宽度依车道宽度。方便起见，我们假定每小时每车道车流通过量为1800辆(合每2秒1辆)。又假定某路段车速每小时40公里，1800辆车排在40公里长度上，合每车占据40000米/1800辆＝22米。

所以在车速v＝40公里时，长22米而宽度等于车道宽的矩形路面，构成一个运动车位。速度变化时，运动车位长度在变化。在速度为0，车不动时，假定车位长度为10米，叫作静止车位长度。每小时车流1800辆与静止车位长度10米，仅是为讨论方便作的假设值。

车位是一个运动慨念，是在路面上运动的虚空间，车辆运行于虚空间的后部的标准位置，而车辆横向标准位置是车辆中心在车道的中心线上。

车位是行车的位置，如车位中无车，我们称为它的状态称为0；如果车位中有车，它的状态为1。一个大车，可占据2或3个车位。大车占2个车位时，前后两个车位同时算1。

假定超级平交网络红绿灯周期是一分钟，在这60秒内，每两秒有一车位通过，所以路段上每车道有30个车位通过。每车道每分有30个车位通过，只有在完全无障碍时方能成立。例如在图4中所说超级平交路口，它的三条车道在红绿灯时间分配为11秒-19秒-11秒-19秒时，有48个车位通过(24个直行车位，12个左转车位，12个右转车位)。

一个路段的半侧路面，在通向前面路口，当红绿灯时间分配固定时，它能通过的各种车位数是固定的，这一组数据表征了这个半侧路面区的基本性质，称为这个车辆运行区的示性特征数，它们是：

正向半侧  直行可通过车位数a1

          左转可通过车位数a2

          右转可通过车位数a3

如还考虑调头车，则还有：

       正向半侧  调头车位数a0

而反向半侧，也有它自已的示性数：

           直行可通过车位数β1

           左转可通过车位数β2

           右转可通过车位数β3

           调头车位数β0

正向车与反向车是无关的两件事。超级平交网络是把路的一半作为道路的基本单位，依此分区与编号。红绿灯周期及其时间分配不变时，区的示性数不变。

真实运用示性数组时，还要更精确一些，如这路面较宽时，外侧转弯车的头车与直行车末尾车的相互轻微干扰，能造成的一或二个的车位损失，都要精确的计算在内。

图5为超级平交网络分区与编号的示意图。20个超级平交路口构成的网络编成98个分区。标准的棋盘式超级平交网络示性数组非常容易计算。非棋盘式，与路面宽窄长短不一致或有非四叉时(三叉五叉六叉)示性数组的计算就稍费力。有环路的超级平交网络有时也是棋盘式超级平交网络(有时虽有环路，环路是矩形，仍呈棋盘式)。立交混在网络中，照常运行无妨。

2、超级平交网络高速干线上与支线的运行。

车位安排技术包括三个步骤：

(1)根据各区段能容纳的车辆数，中心电脑在对各路段是否有空车位检测后，为第一年选择最佳或较佳路线，并在沿线各路段为它安排好车位。

(2)已到达各区段的车辆，在各区段的区域电脑的帮助下，使车辆在相应的车位之中，处于最标准的位置，使车辆群也异常整齐。为此，车辆必须经常确定自己的位置。

(3)车辆的一切非匀速直行过程都必须在区域电脑指挥下进行，特别是车辆的变道，要由区域电脑指挥旁边车道的车辆减速，空出空车位后，方变换车道；由支路入干线(入网)，由干线入支路(出网)等，也一样须在区域电脑的指导下进行。(超车等非常规动作，更须先向区域电脑发出申请信息，区域电脑计算后认为有可能时方可进行)。

车位安排技术是与超级平交配合的技术，超级平交网络是整齐方正，而且各周期的车群，分隔得很清楚，不会混。

普通路口不宜使用车位安排技术，因为普通路口能通过的车位太少，大大浪费了车位安排技术的效率。

立交桥面也不宜使用车位安排技术，因为既然安排的车位数与超级平交一样多，那么造价昂贵的立交就没有存在的必要了。

而且立交与普通路口各周期车不能分隔清楚，给电脑计算添加了难度。

超级平交网络中有历史上遗留的立交及不规则路口时，由于网络中车群整体分隔得很好，所以不影响运行，效率稍有降低。

(一)运行路线的选择

超级平交网络在高速干线上的运行参看图5，一辆汽车想从甲区(编号80)出发，到乙区(32区)。

从图看出，最佳路线是：

从80区开始，过D2、D3、D4三个路口，在D5转弯，再经C4、B4二路口，到达32区。途中经七个路面区80  82  84  86*76 54 32(其中*表示左转)。

但这条路线只是最佳的，不是唯一的，可能的路线还有很多，例如：

①80*70 48#38 40 42*32(#表示右转)

②80*70#60*50#40 42*32

③80 82*72 50#40 42*32

④80 82 84*74 52#42*32

⑤80 82 84*74#64*54 32

所举路线，它们都从80区出发到32区停止。还有：

80*  70*  57#  46#  36    38  40  42*  32

这条路线虽绕远，但也能到达目的地。

一个司机开车从80区到32区，他当然希望依最佳路线运行，要达到此目的，需依靠电脑帮助。让每一辆汽车配备一个能收发短信息的手机与一个电脑终端，汽车开上超级平交高速干线网络之前，司机向交通信息中心用手机发一短信息，内容包括：(a)我从那一区出发，到达那一区；(b)我是什么品牌的车；也可再加(C)我的车号是多少。(c)项为了根据行驶里程，自动收费，免除高速路上的的收费站。

这里的交通中心，其实只是一台普通的电脑，用奔腾芯片，或其他芯片，速度1.7G，配置有：40G硬盘，2G RAM。

交通中心接到信息后，先检测一下最佳路线是否通畅，通畅就是沿最佳路线的各区有空车位，依上面最佳路线，先检测80区有无直行空位(80区车辆都是从区旁小路或停车场出来的车。80区本身也应检测一下)。再顺序检测下一周期82区有无直行空位；再检测再下一周其84区有无直行空位；再检测再下一周期86*区有无左转空位；再检测再下一周期76区有无直行空位；再检测再下一周期54区有无直行空位；再检测再下一周期32区有无出网去胡同停车场的出网空位，由于出网车通常混在右转车中，所以32区是检测有无右转空位。检测完毕，不到万分之一秒，如都有空车位，马上通知司机，请他开车，又把线路再详细地用图与文显示在电视屏幕上，以免弄错。

中心电脑怎样能知道什么路线是最佳路线，又能检测出有无空车位的呢。原来中心电脑内存中，专辟两个RAM数据区。

第一数据区(RAM1区)储存着全市各路段区那一点(起点区)到另一点(终点区)的最佳路线是怎样的。不但储存了最佳路线，还储存了另外9条精心研究的较佳路线(共10条)。

另又专壁第二数据区(RAM2区)，它记录各路段的各种车位数，每路段每红绿灯周期记录4个数据：本周期尚剩余的直行车位数，本周期尚剩余的左转车位数，本周期尚剩余的右转车位数，本周期尚剩余的调头车位数。

当路网上一辆车也没有时，数据就是各路段能容纳的最大车位数。一辆车入路网，向中心申请一车位，它经过的沿路各区的相应周期，有关车位数便少1，电脑精确地记录着，一点不会错。

另外，汽车在80区入网之前，必须意识到在32区出网后，必有停车问题，所以他必须先考虑出网后是否愿意由电脑帮助选择停车点，还是自己指定的停车场或停车点。司机能在汽车本身的电视屏幕上，显示32区附近的停车场及停车点，及局部明细放大图。把挑选结果告诉电脑，电脑根据司机的意图，检测一下司机需要的停车点是否空着。

电脑在路通之外，还必须落实停车点。方通知汽车入网。但这个任务不由中心电脑完成，每区有区域电脑，它的规格与中心电脑完全一样，各区域电脑与中心电脑联网。参见图7。

如果最佳路线有一路段已经满员，无空位，说明此路线饱和。则电脑自动检测储存的其它9条较佳路线能否通行。10条都不通或无停车位时，通知汽车稍等。隔一定时间(0.1秒到1秒)，电脑重新检测。

由于照顾电脑运算能力，在特大城市，电脑只采用10条较佳路线，如司机还觉不够，他可在起点80区，与终到32区之间，选一中间站(甚至2-3个中间站)，80区到中间站有10种，中间站到32区也有10种，相当于10×10＝100种，3个中间站相当10000种路线。

(二)特大城市运行实例分析

如有一特大城市，闹市区15×15公里见方，机动车拥有量200万辆，闹市区建有全封闭高速干线路网，已改建为超级平交网络：干线道路间距1公里的棋盘式超级平交网络。红绿灯周期一分钟，运行车速60公里/小时。纵横均有16条干线(单向3车道，来回6车道)，横向16条干线，每线15路段，共240段，考虑每路段有两个半侧，共480区。纵向也16条干线，480区段，路段予以编号，从1编到960，为方便取为1000。1000个起点，1000个终点，共有1000000种。每种有1种最佳路线，9种较佳路线。每条路线最大含32个道路节段区(横15个，纵15个，加2次调头)。绕远的不算较佳路线，可用加中间站的办法来取得绕远方案。每路段区地址占2字节，为提高速度，直、左、右、调头四种情况的变化，分开单算1字节，所以每一路段区总占3字节，3×32×10000000总约1G字节。这些资料存储在硬盘上，开机后，电脑把这些数据调入电脑RAM1区中。为提高速度，用计算方法寻址，每项数应占相同字节数。只要算出位置，使可调出数据。例如已知每项数据(十条路线)占32×3×10＝960字节。每一起点含1000个终点，占960000字节，如要调出从288起点到812终点的十条路线的数据。只要从287×960000+811×960地址处调出320×3字节便可。调出一项数据，不会超过10000电脑时钟周期。

电脑接到司机提供的起点与终点后，第一步就是调出十条路线数据。第二步是每条路线的各节段是否有相应的直行左右转的空位，一昼夜1440个红绿灯周期排列也很整齐，且数据不大，一下子便把相应车位数据调出，比一下是否为0。不是0，说明这路段通，再比下一段，一条最佳路线32段，不超过10000电脑时钟周期便已比完。如各段都不是0。说明路通。一面通知车辆上路网，并把路线图显示在汽车终端。一面把相应节段车位数减1，因为一辆车新上网，相应车位数又少1。一条路线不通，检测第2条(是较佳线)，十条检测完毕所用时间，加上RAM1区调数据所用时间，小于100000电脑时钟周期。

电脑速度1.7G(＝1700000000)÷100000＝17000，所以中心电脑每秒钟可接受17000辆汽车申请入网，合第分钟1000000辆。其实在200万辆车的干线路网，每分钟接受100万辆上路网已很充裕了。

(三)干线上行车过程及区域电脑与中心辅助电脑

上文提到区域电脑，它与中心电脑一样高级。中心电脑的作用，是接受到全市汽车发来的信息之后，为汽车安排通畅又最佳的运行路线。

首先，汽车接到上网信息之后，若自己随便入干线上网，必与干线原有车辆冲突，所以上网之时，区域电脑须预先调度安排，在干线上是空车位时，方让入网汽车上干线。

而且刚上网的汽车(还有由其他路段转本路段的汽车)，常须变换车道，区域电脑必须对变道进行调度，在指定的时间在旁边的车道空出空车位，方让变道车变换车道。在路旁要暂停的转弯车，也要精心安排，使他不受干扰地顺利暂停在旁。

另外，对必须超车的紧急车辆也必须进行调度，使超车顺利完成。一般不许随便超车，超车要收费。

使本路段各辆车处于非常整齐的状态。对本区的所有车，什么时候加速，什么时候减速，什么时候是第几道的第几号车，什么时候变那一道，是第几车。汽车的电视屏幕上随时显示汽车在这一路段区的位置。所以超级平交网络中必须设有汽车定位系统，包括：

A，横向定位：横向定位的目的是要使车辆在车道中运行时，车辆的车身纵向正中中心线与车道正中中心线吻合。简单的方法是地面上画一条宽10cm的白色轨线，车头上也置一白色标线。车头上设一特制反光镜，车辆的车身纵向中心线与车道中心线吻合时，地面上轨线与车头上标线在镜中的象接成一直线。也可采用自动化定位：地面上沿车道中心线画一条白色轨线，车头上置一扫描器，扫描器将轨线的象录入，与标准象位比较，有偏差时，反馈到方向盘上，自动校正偏差。

B、沿轨线纵向定位：可用下列三种或其组合

(1)简化的类GPS法

此法将GPS(全球卫星定位)简化，不用卫星，在城市高建筑上或路口，设置许多电波发射源，发射1000Mh左百某一或二个固定频率电波。不用精密原子钟，以某一中心站为时间基准，其他站接受这中心站的电波定时。由于沿轨线定位，只需接受两个站的电波就够了。GPS是比较成熟的技术，由于不用卫星，不用精密原子仲，造价将十分低兼。

(2)在路口设置红外激光脉冲灯，车上的接收设备接收前后两路口的信号，比较其时差，便可定出车辆沿轨线位置。为避免其他红外源干扰。接收设备对不变的红外源不反应(滤去直流成分)。激光脉冲中又设置密码，只有含密码的光才反应，滤去各种乱变的光源与噪声。

(3)条形码法

车上设条形码标志，路上设读取装置，或反之。车辆通过时，区域电脑便得定位信息，由于间歇读取，可用来校正数据。

汽车定位的作用十分明显，车位方正地排列在路面上，车辆在车位上要占据在标准装置。如果车辆位置发生偏差，势必影响车位技术的效率，超级平交要求车辆离标准位置偏差愈小愈好。区域电脑因此必须不断提醒汽车与其标准位置的偏差。将偏差数据及目前应有的速度数据显示在汽车的电视屏幕上，并图示。以督促司机及时纠正偏差。

汽车电脑屏幕随时显示汽车位置。显示两个位置(标准位置与目前实际位置)的偏差距离。显示数字数据，单位为米，记到小数1位。

汽车较精确的定位，对行驶安全起一定作用。保证各运动车位绝对互相隔离，不会互相侵占。

区域电脑的第二项重要任务是出口指导与小路支路运行的指导。特别是停车位检测及停车的安排。

另外在中心除中心电脑一台外，还设有中心辅助电脑。其中有一台专管收费的，包括以行驶里程自动收费，中心繁忙区附加收费，急事优先入网费等。以取消高速公路耽误时间的收费站。其他中心辅助电脑担任特别繁忙时的补充计算与紧急事故处理等。

3、超级平交网络中的公交系统

超级平交网络中的优先有三极：一是紧急车辆，二是公交系统，三是收费性急事优先。特种紧急车辆还设有一种骚扰装置，随时改变行程，无法预测其所在位置。

超级平交网络对公交车辆优先安排车位，甚至预先安排车位，不容占用。所以超级平交网络公交车辆不会堵车，使得公交车具备与地铁一样的先天优越性。运用车位安排的超级平交公交优先技术是其他公交优先措施难以比拟的。

超级平交网络中，还设有一种点到点的中间不停站的高速直达车。我们把整个超级平交网络分成许多交通小区，其模式是：中心极闹市区4平方公里左右；稍外面9平方公里左右；再外面16平方公里左右，设一交通小区。小区中心设小区中心站，每两小区中心站之间开中间不停站的直达车，然后每小区中心站与本小区各点间开短程公交与小公共。(这叫点群模型)假如是规范超级平交网络，每分每车道通过30车位，可运送15辆大车。15辆公交大车，不属同一小区之间直达车，站台互不干扰。每辆载客40人，每分运送600人，每小时运客36000人。速度不低于地铁，是大城市中投资/乘客数比值最小的同等速度交通系统。

图6为上例大城市的超级平交公交网络分区示意，图中直线表示道路，交点为超级平交，公交中心站Q都设在路口。小方块不但指示了中心站Q的位置，也表示了中心站Q内的各站之间的电动乘客传送带，显得比地铁更现代化。

对于直达高速车辆，速度又快，载客又多，绝不允许出交通事故，而人的反应太慢。所以对高速公交车，一律须加装电控制动的保险装置，一旦中心电脑发现车辆前面有情况，即发信息启动车辆电控制动，让车辆及其后的一连串车辆较温和地停下来，既安全，又增加运量(因车间距可减少)。

此外，超级平交网络也要求路网上速度超过60公里的小车也加装保险装置。

超级平交网络在电视屏幕上不断提醒司机，与标准位置的距离偏差，司机必须及时纠正，否则要罚款，偏差严重不予纠正，中心启动保险装置，使之制动，清除出局。所以超级平交网络是司机无法违章的网络。而且，只要再加装电控启动装置。超级平交网络就是无人驾驶自动化网络。汽车的运动完全由中心电脑精确依这个车位汽车应在的位置来自动驱动。

所述的控制中心包括中央电脑、区域电脑、车载终端。若干车载终端与一台区域电脑联网，若干区域电脑与中央电脑连接。

机动非机动隔离不好的支路与胡同，可采用简单的无人驾驶：

车辆由中心电脑(区域电脑)控制低速运行，车上有一个人控按钮，由车上的人掌握。万一有自行车或行人违反交通规则闯在车前，按人控按钮即停车。当障碍物消除后，区域电脑重又驱动车辆前进。(若能采用回声法遇障即停更好)。

本发明的超级平交无人驾驶技术包括：

电动起动装置(沿曲线运动时起动加速装置须与方向盘联动电动制动装置

遇障碍即停的回波障碍控测装置。

以上三种装置在目前技术并无困难，下面单说无人驾驶的实现技术，包括以下措施：

1、架设轨线：是地面画精确轨线，并把数据存入电脑。

2、架设入网线：是新购汽车用户需申请入网，由交通中心精确画出从用户家到外面干支线网轨的入网轨线。数据存入电脑。

3、设置终端：是新购汽车用户申请入网，交通中心精确画好汽车停车位，并存入电脑。

存入电脑是关键，汽车自动起动时，必须在交通中心已入网的停车位上，如果不在画好并存入电脑的停车位上。必须发信息到中心电脑，请它测出目前汽车位置，并发专用起动信息使车辆起动(要收费)。也可由人工开到已知停车位上起动。

与一般流行的单辆的智能化的无人驾驶不一样，这是一种大规模的全区域性的由中心电脑集中控制的以超级平交有人驾驶网络为基础的无人驾驶网络。

规范超级平交技术(共有三项技术)：

车流(2)运行时，虽然与立交一样通顺，但通过量还比不上立交桥。原因是过立交的车辆流是空间的连续流，车辆没有间断地开过去。一辆接一辆，路面一点不损失，每车道每小时开足能达到的最大车流：1800辆，合每分30输，第2秒一辆。东西与南北都是双向六车道(单向三车道)的立交，每方向最大流量为每分90辆。然而立交桥的空间连续性，有一漏洞，当车流到达桥时，部分车流折入转弯用的左右二匝道，所以原先三车道的车流，实际上现在已占用5车道的宽度。主道三车道最大流量90辆。分为五车道，平均每车道只有18辆。可走30辆的车道只走18辆，出现12辆空位。所以到达桥时，(全互通的)立交路面也大为浪费，空间连续性受到破坏。把12个空位集中在一起，出现12辆长的空区段，占总长的2/5。

如果超级平交也借用立交桥左右转弯匝道的面积，近路口段也扩展为五车道。这种路口，称规范超级平交状态。参见图8。

五车道，每车道在平衡状态损失的空区间为30辆的1/4，为7.5辆车，如果由于车流不平衡还再损失4.5辆，(这对通常够了)。这样超级平交每车道也损失12个空位，运送18辆车，5车道也运90辆。与立交简直完全一样。(平衡状态是指右转、直行、左转阵列与空路面各占1/4周期的各向同性车流，周期为60秒时，各15秒)。

图9给出了立交与超级平交车流量的比较。图9(A)为互通立交情况，图中从A到B为三车道主道连续流，每分90辆，到路口从B到C，部分车分流到来回转弯匝道，成五道，每道负担18辆。图9(B)为规范超级平交，也是路口五道第道18辆(B到C)，共90辆，进来的三主道(A到B)因此也是与立交一样，运90辆，是连续流。这样规范状态在占有与立交相同的面积情况下(大家占五车道)，通过与立交一样多的车辆。

在实用上，规范情况有时扩为六车道，这会比立交稍多占地，这无妨大局，不建立交的巨大节省，足够补偿多占面积。(这是规范超级平交第一项技术)

与简约情况一样，规范超级平交也要有一个将车流1变流成车流2的过程。不过，此时的车流较大，不能象简约情况一样，用第三车道的一部分作左转与右转暂停的地方。

规范超级平交，常采用图10的方法。图10为两个相邻的路口，我们把路口甲的路口扩展ABCD区，作为从路口甲开向路口乙的左转右转暂停区，相邻路口互相利用，暂停区便不多占地。(这是规范超级平交第二项技术)

立交还有时间连续性的优点，时间连续性是指路上没有红绿灯，车辆在任何时间不用停下来，保证车辆过立交不需停顿，因而节省了时间。

超级平交网中，车辆运行是很有规律的，车辆从上一路口汇向下一路口非常有秩序。图11中，我们来研究一下从上面路口开向路口N的东段N0的车流，从N去0的车流是由路口N的北路段E0-N，西路段F0-N，与南路段G0-N的三部分车流汇流而来。

在N0路段上，(图11)，必然是从北面E左转而来的走在最前，形成第一群1st，从西面F直行而来的走在第二，是第二群2nd，南面G右转而来的走在最后，是第三群3rd。在平衡的车流，每群占15秒，三车群总长度为45秒。此外，在其前后，各有长为15秒的空路面(图中emp)。

我们先研究一下四面开向路口的车辆，一周期后将到达什么位置。图14(A)为一周期前，车辆群开向路口，未过路口前各种车辆的位置。其中，E-R：表示东面过来的右转车；E-S；东面过来的直行；E-L：东面过来的左转。S-R：表示南面过来的右转车；S-S：南面过来的直行；S-L：南面过来的左转。W-R：表示西面过来的右转车；W-S：西面过来的直行；W-L：西面过来的左转。N-R：表示北面过来的右转车；N-S：北面过来的直行；N-L：北面过来的左转。EMP空区间。

为研究方便，假定是平衡车流，左转、直行、右转、空路面各占1/4。一周期后，各种车辆过了路口，到达图14(B)的位置。

可以看出，过路口后车群有这样的特点：有一个1/4周期长的空区间，车群的总长度是3/4周期，图中有些方向的路段(如图中南北方向)，这3/4周期不连续，其实把前后周期的车连着看，也是连续的。

把图11改画为图12，特别注意到要在路口0左转右转的车，都到暂停区ABCD暂停去了，在主道上开的车全是要在前方路口0直行的车，所以图12中的三小群，都是直行群。图中1st-S，2nd-S，S表示直行的意思。总长45秒，其前后都有15秒的空区间。

45秒长的直行群太长，内部由于转弯车暂停去了，空位太多，严重疏密不匀，浪费路面，车流又不规范等距整齐。为使直行群变成规范等距非常整齐，只占据应有的长度，(平衡车流应为15秒)。必须后面车加速赶上去，但有时后面的车没有足够的加速时间来赶上前车。较合理的是：以直行车为基准，使从F过来的连续直行的车基本保持匀速前进，采取：让从E左转过来的第一小群减速等待15秒；从F直行过来的第二小群不加速不减速直接接在后面；从G右转过来的第三小群追上15秒接在后面。这时；

从E左转过来的第一小群，损失15秒；

从F直行过来的第二小群，损失0秒；

从G右转过来的第三小群，追上15秒；

这里可得结论，在长45秒的直行群调整为等距非常整齐的车流过程中：

1、左转过来的车损失15秒左右。直行无损失、右转追上15秒。

2、连续直行的车在路口与路段均无停车再起动过程，基本保持匀速前进。所以连续直行车运行好象路口并不存在，也具有立交一样的时间连续性。好像在无路口的网中运行，十分通畅。

3、第一小群常规等待15秒，可使前后两直行群之间空区段扩大15秒，第三小群追上15秒，又扩大15秒。此时空区间总长为45秒，可供给两个15秒，分别让左右转弯车插回主道，十分顺利。(这是规范超级平交第三项技术)现估算超级平交网络中直行一次、左转一次、右转一次的时间损失，(图13)，注意发生在超级平N的直行、左转、右转。

(a)左转一次从P过超级平交E0再过超级平交N再过超级平交0去I

               (直行)             左转          (直行)

(b)直行一次从Q过超级平交F0再过超级平交N再过超级平交0去I

               (直行)             直行          (直行)

(c)右转一次从R过超级平交G0再过超级平交N再过超级平交0去I

               (直行)             右转          (直行)

先看(b)按前说，连续直行无时间损失。

看(a)，前后选择直行，是保证损失单发生在超级平交N的左转上。左转车从P出发，过超级平交E0后，要在A1B1C1D1区暂停，暂停后，它接在直行群后面，到达路口E点时，比直行晚15秒过路口(平衡车流时)，所以暂停损失15秒。转入N0路段，变直行，它是直行第一小群，减速等待15秒，又是损失。这次左转，共损失30秒。

看(c)，前后选择直行，也是保证所有损失都是中间超级平交N右转造成。右转车从R出发，过超级平交G0后，要在A3B3C3D3暂停，暂停后，到达路口G点时，直行群后有左转群，左转比直行晚15秒，左转群本身占15秒，其后还有空区间15秒。所以右转这次暂停，损失45秒。过路口，转入N0路段，变直行，它是直行第三小群，追上15秒。这次右转，也损失30秒。

所以超级平交网中直行不损失，左右转各损失30秒，在棋盘式路网，平均每次出行转弯2次，所以‘超级平交网络’与‘路口全部架设互通立交桥的网络’相比，一次旅行，经过数十路口，共损失60秒。城市愈大，这种损失愈不严重。

另外，分速超级平交适用于需要特高速的城市与高速公路，见图15之例。1、2两车道走80公里；

3车速，40公里。4车道，20公里。

各车道分别为ELSR一循环、二循环、四循环。E空路面，L(DA)；S(直)，RC(右)。

与目前技术相比的优点：

1、简约的超级平交代替普通路口可大幅提高路口通过量，规范的超级平交代替立交又大幅节省资金。路网饱和时，只暂停上网，道路永不会堵。

2、超级平交网络把超级平交技术提高到新境界，车位分隔技术使安全性升高，理论上车祸可降为0。超级平交网络是最高效的无人驾驶智能化，采用后，市民不须再学驾驶。而且，令人最烦恼的、可能是21世纪的最大公害的车祸，也可能因此销声匿迹。

3、超级平交公共交通可能是21世纪取代20世纪地铁的最佳选择。

Claims (10)

1、一种公路超级平面交叉设施，其特征在于：包括位于每个路口的三组交通指示灯，即在路口的转弯处并排设置一组A，每隔一段距离依次设置第二组B和第三组C，在B与C之间的最外侧的车道路面画有左转车停车位标志。

2、一种利用权利要求1所述的公路超级平面交叉设施的交通方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过所述的三组指示灯同向行驶的车辆按先后次序分为三个阵列，依次为：右转阵列、直行阵列和左转阵列；

(2)通过A组指示灯分时段交替让纵横两个方向的相同阵列通过路口。

3、根据权利要求2所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：所述的步骤1包括以下步骤：

①车辆在到达C组指示灯时，外侧车道停止，其他车道上的直行车继续行驶，左转车进入所述的左转车停车车位，此步骤持续15-60秒钟；

②C组指示灯变换状态，即外侧车道通行，其它车道停止，稍后，在所述的左转车停车位上的左转车同时分组向左并入其它车道，形成左转阵列；同时外侧车道的右转车辆并入所有车道，形成右转阵列，排在前方的左转阵列之后；

③随后C组指示灯变灯，外侧车道停止，其它车道通行，重复步骤①，此时行驶在左转阵列之前的直行车已超过B组灯，并入所有车道，形成直行阵列。

4、根据权利要求2所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：所述的步骤(2)包括；

①纵向右行，与此同时横向左转；

②纵向直行，横向停；

③纵向左转，横向右转；

④纵向停，横向直行；

5、根据权利要求2所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：还包括对多个超级平交路口组成的网络

车辆控制通过车位安排技术来实现，车位安排技术，有三个步骤：

(1)根据各区段能容纳的车辆数，中心电脑在对各路段是否有空车位检测后，为某一车选择最佳或较佳路线，并在沿线各路段为它安排好半位。

(2)已到达各区段的车辆，在各区段的区域电脑的帮助下，使车辆在相应的车位之中，处于最标准的位置。

(3)车辆的一切非匀速直行过程都必须在区域电脑指挥下进行，特别是车辆的变道，要由区域电脑指挥旁边车道的车辆减速，空出空车位后，方变换车道；由支路入干线(入网)，由干线入支路(出网)等，也一样须在区域电脑的指导下进行。

6、根据权利要求5所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征还在于：采用规范超级平交技术，包括以下措施：

1、借用立交桥左右转弯匝道的面积，把路口扩展两车道宽。

2、借用路口扩展区入口处面积，作为左右转弯暂停区。

3、过路口后，直行车的调整以连续直行的车基本保持匀速状态为基准。

7、根据权利要求5所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：所述的网络控制包括公共交通网络。控制包括超级平交网络公交优先技术与点群模型。

8、根据权利要求5所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：还包括与所述的区域电脑连接的车辆定位系统，包括横向定位装置和纵向定位装置。

9、根据权利要求5所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：还包括超级平交的无人驾驶技术。

10、根据权利要求5所述的公路超级平面交叉的交通方法，其特征在于：还包括分速超级平交技术。

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