自走式智能护栏在“潮汐”交通中的应用

刘新建

（河北省高速公路石安管理处，石家庄 030000）

自走式智能护栏在“潮汐”交通中的应用

刘新建

（河北省高速公路石安管理处，石家庄 030000）

随着我国城市化进程的不断深入，越来越多的人选择在市区工作，市郊居住的生活模式，由此导致了在上下班高峰时段主干道路双向交通量分布严重不均衡，进而形成单向不对称拥堵的“潮汐式”交通。目前,大中城市道路中多达20%～40%的道路车流呈“潮汐式”分布。根据国内外多年实践经验，解决高峰时段交通拥堵最有效和可行的措施之一是实施“潮汐”车道。然而，在运用潮汐车道过程中，还存在许多问题，如：利用交通信号灯、指示牌来实施车辆的变道时，尤其是在中间不设隔离护栏的情况下，交通安全得不到保障，且对驾驶员的行车行为有一定负面影响,导致通行能力不能充分发挥；车道的调拨需要人工进行整体移动，浪费了大量的时间和人力，效率低下。论文提出通过自走式智能护栏进行车道自动调拨，并对控制机理进行探讨，实现潮汐车道的自动调拨，节省人力、提高效率，将延误减小到最低。

自走式智能护栏；潮汐交通；可变车道；交通拥堵

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.029

1 可变车道概述

1.1 可变车道概念

“潮汐车道”就是可变车道，是指根据道路交通的潮汐性特征，将道路中的一条以上车道设定为可变车道，在某一时段内供交通量大的交通流方向使用，以达到有效缓解早晚高峰期间交通拥堵的目的[1]。

设置潮汐车道会增加交通管制的工作量以及相应的交通设施，特别是在潮汐车道与普通车道的过渡地段，要求驾驶员注意力高度集中，这对驾驶员的交通行驶素质提出了较高要求。而自走式移动护栏可以有效节约人力和时间，提高交警科技化水平与工作效率。

1.2 可变车道应用条件[2]

1）道路性质：必须为方向性变向交通，道路上不能存在中央分隔带或路面电车轨道。

2）车道数：道路上机动车车道数为双向3车道以上，在交通量较大的城市主干道上车道数通常为6条以上，至少为5条。

3）设置潮汐车道一般要求KD最低为2/3，尽可能在3/4以上。交通量方向分布系数KD，指双向行车时交通量较重的交通方向的交通量（简称重交通量方向交通量）占双向行车总交通量的比值，即：

4）通行能力要求：重交通方向在使用可变车道、轻交通方向在去掉可变车道后，通行能力应能满足各自交通需求。

5）进出口车辆通行：在城市道路使用潮汐车道时，应在十字交叉口信号控制的进口道上相应地增加车道数，并尽可能考虑到潮汐车道设置后的道路终端的交通通行能力。

1.3 可变车道应用实例

世界各地的潮汐车道运行系统运行管理模式不尽相同。由于适用的道路条件以及交通状况不同，各种潮汐车道运行系统之间既有共同性，也有差异性。从国外情况看，潮汐车道主要运用于具有奇数车道的桥梁以及放射性道路。较著名的是旧金山金门大桥，桥上双向6车道，上午中间隔离护栏向左移1车道，形成4进2出模式；下午反之。从国内应用情况来看，全国首条潮汐车道2004年在沈阳开通并获得成功后，沈阳逐步在全市范围内推广了这一模式。上海的外环隧道通过可变隔离护栏改变车道布置从而设置潮汐车道。苏州在古城区个别路口开始实施潮汐车道，通过该路口的车行时间平均可节省8～9min。奥运会期间，北京曾实施过潮汐车道的管理模式，效果不错。杭州市的潮汐车道已发展到百余条。此外，还有成都、乌鲁木齐、深圳等城市相继运用了潮汐车道，并取得了良好的效果。

2 自走式移动护栏应用分析

2.1 潮汐车道控制机理

自走式护栏可在不增加道路宽度的前提下充分利用路面资源,有效缓解“潮汐”车道单向拥堵的问题。自走式护栏主要由桩机和栏杆两大部分组成，桩机的底座则由电机、传动机构和履带轮构成；桩机的控制系统则由传感器、自动导航仪和控制电路组成。自动导航仪可实时修正桩机行走时可能出现的方向偏差，保证其沿正确路线前进；传感器可保证桩机在行进中遇障碍物阻碍立刻停止，避免碰撞；桩机到达预定停止位置时，位置感应器可对其行动过程中产生的累积误差进行修正；电池组则采用高性能可充电式锂电池，一次充电可持续使用3个月（由使用频度决定）。

以下面双向5车道为例，正常状态下，中央隔离护栏把道路分隔成左2右3通行的车道，在每天出现单向流量高峰前10min（提前量视需要改变方向的道路长度，即车辆的清场时间而定），将可变路段中间两条车道禁止通行以实施清场。通过监控、检测等手段，确认中间两车道内确无车辆行驶时，自动或手动发出指令，自走式护栏进行右移。不论路段的长度，单台桩机移动1个车道(以3.5m计算)的时间在30s以内，移动完成后道路便可变成为左3右2，提高单向通行能力。潮汐车道实施效果见图1。

图1 潮汐车道实施效果图

2.2 车道调拨方案设计[3]

平峰状态下，车道按照3条车道进城，3条车道出城的形式运行。可变车道的启用在早晚高峰期，所有的信号灯都统一由一个控制器控制。车道的调拨由关闭车道、清空车道、移动护栏、调整车道、开启车道等5步组成。

具体步骤如下：

1）关闭车道（见图2）

（1）控制车道两端的禁行标志禁止车辆进入，封闭车道，

关闭车道指示标志；

（2）发布“正在清空车道，禁止车辆驶入，内部车辆尽快驶离”诱导信息。

图2 关闭车道

2）清空车道(见图3)

(1)等待潮汐车道内车辆清空；

(2)清空后人工确认，完成车道清空操作。

图3 清空车道

3）移动护栏（见图4）

（1）发布“车道调拨中…”诱导信息；

（2）人工移动可移动护栏；

（3）等待所有护栏移动到位。

图4 移动护栏

4）调整车道（见图5）

（1）更改车道指示标志;

（2）发布“车道调拨完成”诱导信息。

图5 调整车道

5）开启车道(见图6)

(1)控制车道两端的通禁行标志，启用车道;

(2)完成车道调拨，发布“车道正常运行”诱导信息。

图6 开启车道

可变车道的启用和结束时机，可由控制器通过方向切换算法，根据路段两端入口处实时变化的交通流进行短时预测,实时调整可变通道的通行方向,达到充分利用各车道的目的。[4]解决由于定时或人为方式切换，导致切换的提前或滞后问题。

3 结语

综上所述，自走式移动护栏对“潮汐”交通引起的单向拥堵现象有着十分明显的缓解作用。从发展趋势上看，潮汐车道的使用在国内将会越来越多，而智能化的自走式潮汐车道系统将是主要方向。积极地运用智能化技术，提升潮汐车道运行系统的智能水平，将对提高道路能行能力和缓解高峰拥堵起到积极地作用。在以科学发展观为指导，以建立节约能源资源的和谐社会为主轴的今天，自走式移动护栏在潮汐交通中的应用一定会受到越来越多的关注。

【1】陈亚平，李珣辉.可变车道在乌鲁木齐市西山路的应用研究[J].交通科技,2015（4）：147-150.

【2】耿巍.南京市“潮汐交通”可变车道的应用[J].交通标准化,2014，42（15）：54-56.

【3】贾贵宾，袁振洲.适应于潮汐交通的可变车道转换系统研究[J].公路与汽运，2013（6）：55-57.

【4】刘恋.可变车道优化控制研究[D].大连：大连交通大学,2014.

Application of Self-propelled Smart Fence in“tide”Transportation

LIU Xin-jian
(HebeiProvincialExpresswayShi-anManagement Department,Shijiazhuang 030000,China)

With the deepening of urbanization process in China,more and more people choose to work in the urban,suburban living lifestyle,resulting in rush hour traffic trunk road two-way serious uneven weight distribution,thus forming unidirectional asymmetric congestion“tidal”traffic.Currentlycitiesroad,upto20%to40%oftheroadtrafficwas"tidal"distribution.Accordingtodomesticandyears ofpracticalexperience,tosolvetrafficcongestion,oneofthemosteffectiveandfeasiblemeasurespeakhoursistheimplementationof“tida”lanes.However,intheuseoftidallaneprocess,therearestillmanyproblems,suchas:Whenusingtrafficlights,signsvehiclelanechangeto implement,especiallyinthemiddleofnoisolationguardrails,trafficsafetycannotbeguaranteed,andonthedriver'sdrivingbehaviorhasa certain negative impact,resulting in capacity can not be fully;lane allocation need to manually move the whole,wasting a lot of time and manpower,inefficient.In this paper,through the self-propelled Smart fence automatic allocation,and control mechanism was discussed, automaticallocationoftidallane,savemanpower,improveefficiency,reducethedelaytoaminimum.

self-propelled smartfence;tideTransportation;reversiblelanes;trafficcongestion

U412.37;U491

B

1007-9467（2016）07-0121-03

2016-03-02

刘新建（1991～），男，河北邢台人，高级工程师，从事机电交通研究，（电子信箱）524784065@qq.com。