基于潮汐车道与灯光护栏对动态治理城市拥堵的研究设计

刘 杰 李 阳 刘 备

（湖北交通职业技术学院，湖北 武汉 430079）

近年来，国家在城市化进程中，中国各大城市出现了前所未有的大发展。在发展过程中，也不可避免地出现了大城市病，其中最严重的就是城市交通问题。城市的人口过度集中，车辆的过度集中，导致曾经的城市道路规划严重影响了现代人的出行。特别是车辆的流动不仅不规律，而且具有不可预见性，这就让原来固定模式的道路出现了瓶颈。文章主要从技术创新角度出发，结合北京和深圳的潮汐车道与十字路口的红绿灯智能转换，在现有道路的基础上，提出解决拥堵的技术方案，为我国的交通事业、我国的城市化进程添砖加瓦。

1 城市交通拥堵的现状

依托互联网大数据资源，中国城市研究进入人工智能时代。百度地图首发《2017年第一季度中国城市研究报告》，通过挖掘地图大数据洞见城市发展真实现状。

“城市拥堵”是所有大城市的“痛”。2017年第一季度受春节影响，全国主要城市工作日高峰拥堵指数环比2016年第四季度有所缓解。参评的49个城市工作日高峰拥堵指数都出现了不同程度的下降，一线城市高峰拥堵指数降幅最大。按城市级别来看， 一线城市拥堵状况最为严重； 按地域来看，沿海城市拥堵状况整体好于内陆城市。

互联网+交通管理已经成为城市交通治理的趋势，各地交管部门纷纷与百度地图深度合作，北京市海淀交通支队开展了上地地区信号灯调优项目，上海交警基于百度地图开发了PDA勤务管理系统，成都交警通过百度地图导航利用中小街道来分担车流压力，深圳交警将百度地图应用于指挥调度和应急处置系统，都有力提升了交通治理效率，百度地图的人工智能技术与交通大数据服务，已经有效应用于缓解城市拥堵。

2 城市交通拥堵原因的深入分析

目前，中国的城市化进程正处于高速发展期。根据百度地图《2017年第一季度中国城市研究报告》分析，其原因有的是冰雪期的影响，有的是通勤距离过远的影响，但城市拥堵的原因主要有以下原因：

（1） 城市是在原有的基础上发展起来，中心城区道路的规划是多年前的规划。现在的车辆急剧增加，道路已无法拓宽，这势必导致中心城区的拥堵。

（2） 中心城区的土地“寸土寸金”，土地用来商业开发能获得更大收益，而道路等公共设施只会增加政府的投资与维护成本。

（3） 道路容量的严重不足、汽车增长速度过快、交通管理技术水平底下、缺乏整体交通发展规划、道路使用者的不文明行为等。

（4） 人们的出行频率会有波动，但是道路的通行效率却是一成不变。

如果道路也能动态调整，则拥堵就能轻易化解。

3 城市交通拥堵的治理方法

3.1 常规治理方法

针对城市的拥堵问题，现在最常见的有以下几种：（1）修高架；（2）修隧道；（3）修环线；（4）单行道；（5）限号出行；（6）收拥堵费。这些方法一定程度上解决了城市拥堵问题。

3.2 北京和深圳潮汐车道的介绍

在所有治理拥堵的方法中，文章最认同的就是潮汐车道。这种车道的设计，与“会呼吸”的道路理念一致。

在北京的一些道路上，中间车道采取了根据早晚高峰的时间，可以相互转化的模式。这一种模式在一定程度上缓解了进城难，出城难的问题。

而深圳的潮汐车道采用的是专业车辆将护栏左右移动，让普通道路变成潮汐车道。

4 本文的解决方案

解决交通拥堵的办法有许多。最有效的办法就是规划新城区，做好整体的城市规划。但是这种方法的成本过大。因此，我们的解决方案只能回归现实，在原有的基础上来解决问题。

4.1 潮汐车道的改进

文章设计的潮汐车道是用灯光护栏来改变城市道路的单边车道数量。方案灵感来源于城市建设的楼体亮化工程。如今LED显示屏的应用越来越广，道路也是城市的一部分，所以，道路上也可以采用灯光的方式来展示道路的拥堵情况。

首先，灯光的变换比实体护栏更容易实时控制。通过灯光的点亮，让两车道瞬间变三车道。比深圳用专车改变要更便捷更有时效性。其次，整条道路的灯光具有及时性。当车道变换后，车主可以立即知道车道变化情况，可以及时根据情况调整车道，避免到红绿灯处再变车道，引起不必要的拥堵。然后，灯光护栏可以在任何时候进行变换。不一定要局限于某个时间段，也就是能够更好地应对突发拥堵。最后，灯光护栏的颜色可以提示前方的拥堵情况。让车主及时根据情况调整车道或者驶离本路段。具体对比如表1所示。

表1 潮汐车道的对比

由此可以得出，灯光模式在时效性、便捷性、扩展性、维护成本方面具有十分突出的优势。灯光模式最大的问题在于建设初期需要一定的投入，后期需要电力供应。而针对最受争议的灯光的可见度问题，文章的论述如下。

首先，需要用到潮汐模式的时候一般在早上和晚上，这个时间的阳光不强，其灯光的效果还是非常明显的。其次，灯光模式的目的仅仅是为了区别两条线的不同，在有灯光的情况下，特别是加入颜色后，有灯和没灯一对比还是非常明显的。最后，灯光的可见度其实在技术层面是可以解决的。

综上所述，潮汐车道采用灯光模式是完全可行的。

4.1.1 灯光隔离带的初步设计

灯光采用灯柱的形式，光源放在灯柱底部，同时根据需要可以在底部放多个颜色的LED灯管，或者采用可调LED灯管，根据需要调整不同颜色和亮度。

根据路面的实际情况，需要进行一定的加工，才能将灯带固定在道路中。可以将灯柱埋在道路中，低于地平一定距离；也可以将灯柱高于一定距离安装，这种选择根据灯柱的材料耐磨程度等物理特性决定。高出一定距离可以有减速带隔离带的效果。灯光安装示意图如图1所示。

图1 灯光安装示意图

道路的隔离带完全用灯带取代，如果为了经济性，可以将正中间的双黄线保留，只在两边设立灯光隔离带。道路隔离带如图2所示。

4.1.2 灯光隔离带的联动效果

整个灯光隔离带可以统一在交通管理中心控制，也可以在十字路口由十字路口的智能控制模块控制。比如由南向北方向的车流量加大，可以增大往北的车道，同时也增加往北的绿灯时间，反之亦然。最终的效果就是，隔离带的变化根据十字路口的红绿灯情况进行联动工作，最大限度地保证道路畅通。

图2 道路隔离带

4.2 十字路口的配合改进

现阶段来说，十字路口的红绿灯都是采用固定模式，比如多少秒跳转，这都是人为设定且不能随路口情况变动。潮汐车道的运用，最大的特点是改变某一方向的车容量，保证其快速通过，避免拥堵。但是在城市中，最大的瓶颈就出现在了红绿灯处。因此，十字路口进行改进就变得尤为重要。

首先，十字路口的车道需要细分。每一个车道配备一个红绿灯。这样，每一个车道就变得更加灵活，在有必要时可以相互转换。其次，十字路口的红绿灯时间需动态调整。当后方车辆堆积时，红绿灯动态调整，在下一个绿灯时，增加本车道的绿灯时间。然后，十字路口车道的变化和红绿灯时间进行联动。当某个时间段左转的车辆突然增多，本来只有一个左转车道，现在变成两个左转车道，同时，增加左转的绿灯时间。确保十字路口车辆的堆积在可控范围。十字路口的车道动态调整可以避免这种车道浪费的现象。最后，让每一个十字路口的统计数据形成联动。比如局部突发有很多车通过一个路口，在下一个路口，可以提前做好准备，确保这波车流高峰尽可能不停留，保证道路的通畅。

4.3 相关交通法规的配合改进

设立十字路口、制定交通法规其本质目的是为了安全、确保城市的畅通。因此，相应的法律法规在这种模式下也要进行调整。确保合理有效。

5 结语

要解决城市拥堵的办法就是让道路活过来，实现动态调整、联网互动、增大容错率、提高自我修复能力。根据以上的技术理念的创新，可以有效地解决城市道路的通行效率，减少拥堵。可以有效地减少早晚高峰的单边车道空置率，最大程度地避免车辆拥堵。可以有效减少十字路口某时段的车道空置率，最大限度提高十字路口车辆通过效率。可以有效调配各车道通行时间。确保车辆十字路口合理有效通过，避免严重拥堵的情况发生。

综上所述，本文的技术方案是可行的。