利用專利技術緩解城市交通擁堵的思考

在中國城市化發展不斷加速的今天，交通擁堵這一頑疾也隨之出現并愈加嚴重，車輛排成一字長龍在路上緩緩前行的情景越來越多地出現在祖國各地。2010年，國務院參事、中國科學院可持續發展戰略研究組組長、首席科學家牛文元的最新研究成果提醒人們重視交通擁堵的“價值”——因交通擁堵和管理問題，中國15座城市每天損失近10億元財富。

誠然，交通擁堵從根本上說，有城市發展太快，城市和道路規劃滯后，小客車加速進入家庭，國人過分使用汽車等原因，然而，除此之外，很多城市交通管理的技術缺位也加劇了城市交通的擁堵。目前針對此類問題的研究在國內正蓬勃開展，本文試圖從專利技術的角度分析并提出緩解城市交通擁堵的對策。

專利是指受到《專利法》保護的發明創造，是受國家認可并在公開的基礎上進行法律保護的專有技術。專利是人類智慧的結晶，已經向公眾公開的專利文獻包含了世界上90%以上科技信息的內容，在各個技術領域均有大量的專利技術被創造和公開，當然也包括本文所述的道路交通領域。本文從參與交通的三大主體——行人、車輛和道路的角度給出相應的幾個專利案例進行分析，并供讀者思考。

一、基本交通參與者：行人

行人作為交通最基本的參與元素，很少會直接擁堵在道路上。行人導致交通擁堵常見的情形是過街時與行駛中的車輛相沖突。我國公民的交通安全意識較為淡薄，行人闖紅燈、自行車與機動車混行、搶行等情況也較普遍。在一些大型商貿區、建材批發市場等地，經常出現人車混行、相互干擾的情況，導致交通事故頻發，造成交通擁堵［1］ 。以北京市中關村一號橋為例，該橋所在路口周邊匯集若干購物中心，海龍、鼎好、科貿、太平洋等大型電子市場均為吸引人流車流匯聚的出行節點。行人闖紅燈，與車輛搶行等是影響該路口通行效率的重要原因。據筆者2010年對該路口早晚高峰調查，行人對車輛干擾的情況下，車輛通過該路口的時間長達5-10分鐘，中關村一號橋地區成為北京市北部擁堵最嚴重的地區之一。

我們知道，將行人與車輛分離較為有效、成本較低的方法是為行人修建過街天橋。2008年7月，該路口建成了一條連通中關村大街東西向的過街天橋，但投入使用后對交通擁堵的緩解十分有限。東西向過街的人群被疏導到天橋上，而南北向過街的人群對交通造成的壓力仍然很大。仔細思索其中原因，該路口的特點是路口四周人流量都很大，在沒有設置天橋的路口，不用說行人違反信號燈指示通過馬路，即使行人按照信號燈的指示通過馬路，右轉的車輛與直行的行人間的沖突也很嚴重。也就是說，這樣普通的過街天橋無法滿足需要，那么什么樣的天橋能夠滿足這種類型路口的交通需求呢？

這個問題可以從專利文獻中尋找答案。由于每一項專利技術都以專利文件為載體，因此從國家知識產權局網站可以很方便地檢索到需要的向中國申請的專利文件。進入www.sipo.gov.cn這個網站，點擊進入右側的“高級搜索”欄目，在下級頁面發明名稱搜索欄中鍵入“天橋”，在摘要搜索欄中鍵入“路口”，可以看到有8篇公開的專利文件與此類技術相關，其中專利號為“200620120534.9”，發明名稱為“四連通過街天橋”的一份專利文件提供了供行人在路口向各個方向行走的四連通式的過街天橋［2］（見圖1），其發明的構思正是在城市人流量大的路口設置“口”字型過街天橋，連通路口的各個方向，實現各個方向都做到人車分流的效果。

據2012年1月1日出版的《北京日報》報道：“北京市海淀區中關村1號橋過街天橋正式投入使用。這是北京市目前最大的口字型人行天橋。該橋的啟用，可以有效緩解中關村地區人車混行的局面，提高道路的通行能力（見圖2）。”

我們可以看到，新建的中關村一號橋過街天橋與上述的專利文獻中的技術方案構思高度一致，而這篇專利的公開日期是2007年10月，如果這項專利技術能夠被決策者早一點發現和實施，相信中關村地區的交通擁堵能夠早一點得到緩解。

二、核心交通參與者：車輛

城市交通擁堵主要指車輛的擁堵，交通擁堵的程度可以從宏觀和微觀角度進行表述。從宏觀角度，車輛從出發地到目的地的平均速度可以反映整個出行路線的擁堵程度，在大城市中通常以平均行駛速度低于20公里/小時為道路擁堵的標志。從微觀角度，車輛通過某路段平均速度，等待紅燈的時間，通過一個路口等待紅燈的次數等都可反映該街道和路口的擁堵程度。當我們面對整個城市出行的車輛遠遠超過道路承載能力時，往往是無能為力的，這種擁堵情況只有通過增加路網密度、減少車輛出行等手段給予根本的解決。但在非高峰時段，通常有些路段非常擁堵，而與之平行的路段卻很通暢，雖然有的城市在街道電子指示牌上會列出前方某些路段的擁堵情況，但對出行的車輛個體的指導卻不夠具體，信息也不夠完整。對每個獨立的出行個體而言，如果有一種技術能夠提前通知出行者即將經過的每一條道路的擁堵狀況并在出行的路途中實時更新并給出路徑選擇的建議，那么勢必能夠引導出行的個體繞開較為擁堵的路段，進而改善整體的交通擁堵情況。

那么這樣的技術是否存在呢？進入國家知識產權局網站專利檢索入口，在發明名稱一欄中輸入“車輛”，在發明摘要一欄中輸入“擁堵”，共檢索到33篇文獻，在檢索結果中有申請號為“200810202793.x”，發明名稱為“車輛動態路徑導航系統”的專利文件［3］。這篇專利文件公開的車輛動態路徑導航系統綜合了交通信息采集子系統、通信子系統、交通信息綜合處理平臺和交通信息發布子系統。根據其說明書所述，該系統首先采集車流量、車輛速度、占有率等交通信息，并將該信息通過光纖或無線通訊傳送回中心計算機系統，經過計算得到當前路徑的擁堵情況，GPS模塊將車輛位置和行駛信息發送到中心計算機系統，并從中心計算機系統中得到臨近道路狀態信息和路徑優化信息，在車載GPS設備顯示出來。這套系統采用了改進的Dijkstra算法并考慮了基于行程時間的道路權重對行車路徑進行優化，加快發布實時交通信息和誘導信息，有效地提高路網的交通運行效率，避免車輛數超過道路的實際通行能力，從而改善交通擁堵問題。

除此之外，在城市公共交通領域，紐約時報2010年評選出的當年50大發明中有一項來自中國的專利技術——帶有上下車裝置和快速逃生裝置的高架寬體電車(專利號201020003648.1)（見圖3），這項專利技術利用城市中小轎車上方的空間，采用寬體電力驅動的高架電車，車廂寬度為兩條機動車行車道，車廂位置在地面2米至4米之間，其下部2米以下的空間可以正常行駛小客車，這項專利將城市道路的空間更充分地利用起來，相比于現有的公共交通工具，這種寬體高架電車載客量大，對地面交通影響較小，相對于地鐵而言無需挖掘隧道，造價更低［4］。這項專利技術為緩解城市交通擁堵提出了另外一種解決方案，值得有關部門調查研究。

三、城市交通的載體：道路

城市道路是承載城市交通的基礎，是反映城市發展水平的重要標準，隨著中國各地城市化進程的不斷加快，城市的邊界向外不斷擴展，與之相匹配的城市道路也隨之不斷延伸，但是中國城市道路的修建速度和路網密度顯然還不能與汽車數量的增長相匹配，中國汽車工業協會2010年1月11日發布2009年國產汽車產銷統計，2009年國產汽車產銷突破1300萬輛，已超過美國成為世界汽車產銷量最大的國家。洶涌而至的汽車浪潮席卷全國，現有的路網已不堪重負，中國還沒有做好從一個自行車王國迅速進入奔馳在四個輪子上國度的準備，由此引起的堵車問題在全國各地逐漸顯現。

車輛的增長是導致城市交通擁堵的重要原因，而中國城市核心區過分集中，吸引大量的市郊人口進城是另一個導致交通擁堵的重要因素，這從大城市早晚的“潮汐式”交通就可看出，早晨進城方向的道路擁擠不堪，出城方向的道路上的車輛則寥寥無幾，傍晚下班時間恰好相反，出城方向的道路開始擁堵，進城方向的道路上的車輛相對少很多。

針對這樣的現狀，是否有相應的專利技術能夠解決，或者能夠提供一些思路呢？我們進入國家知識產權局網站的高級檢索界面，在發明摘要欄中使用擁堵和流量作為關鍵詞進行檢索，在51篇公開的發明專利文件中找到一篇申請號為“200910010683.8”，發明名稱為“智能可變式道路交通標線”的專利文件［5］，該專利文件正是針對城市潮汐式交通的現象，針對具有多車道的道路，在每條車道兩邊平行設置兩排具有兩種顏色的車道燈，在非早晚高峰交通出行時段，進城和出城方向的車道數n一樣。在早高峰時，通過車道燈的變換，將與進城方向相鄰的出城方向的車道燈顏色變換為進城方向的車道燈顏色，表示進城方向車道占用出城方向的車道，進城方向的車道數變為n+1，出城方向的車道數變為n-1。在晚高峰時，則將與出城方向相鄰的進城方向的車道燈顏色變換為出城方向的車道燈顏色，表示出城方向車道占用進城方向的車道，出城方向的車道數變為n+1，進城方向的車道數變為n-1。以上變換還可以使用懸于車道上方的車道開啟和關閉指示燈進行配合使用。

此外，針對城市道路交叉口設計不合理，通行效率低下的缺點，很多設計、施工單位都提出了一些很有創造力的想法，這些想法也有相當一部分反映在公開的專利文獻中，各位讀者有興趣的話可以在國家知識產權局的網站上進行檢索。

我們的思路可以不局限于國內，將眼光投向世界范圍，全世界發明人的智慧匯聚在更多的、浩如煙海的專利文獻中，供我們學習、參考和使用。使用英語為檢索語言的比較權威和全面的國際專利檢索和審查機構主要有歐洲專利局、美國專利局和日本專利局，它們都有國際互聯網的檢索入口。以歐洲專利局為例，在使用車道(lane)、交通(traffic)等關鍵詞檢索到的專利文獻中可以發現，上文所述的改變車道燈顏色變更車道數量的技術早在2000年公開的公開號為“JP特開2000-8335A”，發明名稱為“道路交通車道線切換誘導系統”這篇日本專利文件［6］中已經做了詳細的闡述。

進入新世紀的第二個10年，我國的道路交通建設已初具規模，但與之不相適應的是，我們在如何管理道路交通，緩解城市交通擁堵，方便廣大交通參與者出行等方面的水平還不夠高，還有很大的潛力可以挖掘。專利文獻作為一種科技信息，記錄了長期以來人類科技進步與發展的腳步，它不僅是一種技術的匯聚，更重要的是提供了可讓我們學習和借鑒的一種思路。面對諸如城市交通擁堵此類難題，尋找可用之專利技術，善用能用之專利文獻，廣匯世界科技為我所用，這又何嘗不是一座值得我們用心去發掘的寶庫呢。

參考文獻

[1]邵杰，何斌．北京道路交通擁堵原因及對策分析[J].道路交通與安全，2008（1）.

[2]孫紅志.四連通過街天[P].中國，200964557，2006-10-24.

[3]上海經達實業發展有限公司.車輛動態路徑導航系統[P].中國，101739839，2010-6-16.

[4]中聯運（北京）立體快巴科技發展有限公司.帶有上下車裝置和快速逃生裝置的高架寬體電車[P].中國，201736832，2011-2-9.

[5]吳鐵鋒.智能可變式道路交通標線[P].中國，101538834，2009-9-23.

[6]三菱重工株式會社.道路の切替えシステム[P].日本，特開2000-8335A，2000-1-11.

（責任編輯：駱小平）