自走式智能護欄在“潮汐”交通中的應用

劉新建

（河北省高速公路石安管理處，石家莊 030000）

自走式智能護欄在“潮汐”交通中的應用

劉新建

（河北省高速公路石安管理處，石家莊 030000）

隨著我國城市化進程的不斷深入，越來越多的人選擇在市區工作，市郊居住的生活模式，由此導致了在上下班高峰時段主干道路雙向交通量分布嚴重不均衡，進而形成單向不對稱擁堵的“潮汐式”交通。目前,大中城市道路中多達20%～40%的道路車流呈“潮汐式”分布。根據國內外多年實踐經驗，解決高峰時段交通擁堵最有效和可行的措施之一是實施“潮汐”車道。然而，在運用潮汐車道過程中，還存在許多問題，如：利用交通信號燈、指示牌來實施車輛的變道時，尤其是在中間不設隔離護欄的情況下，交通安全得不到保障，且對駕駛員的行車行為有一定負面影響,導致通行能力不能充分發揮；車道的調撥需要人工進行整體移動，浪費了大量的時間和人力，效率低下。論文提出通過自走式智能護欄進行車道自動調撥，并對控制機理進行探討，實現潮汐車道的自動調撥，節省人力、提高效率，將延誤減小到最低。

自走式智能護欄；潮汐交通；可變車道；交通擁堵

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

1 可變車道概述

1.1 可變車道概念

“潮汐車道”就是可變車道，是指根據道路交通的潮汐性特征，將道路中的一條以上車道設定為可變車道，在某一時段內供交通量大的交通流方向使用，以達到有效緩解早晚高峰期間交通擁堵的目的[1]。

設置潮汐車道會增加交通管制的工作量以及相應的交通設施，特別是在潮汐車道與普通車道的過渡地段，要求駕駛員注意力高度集中，這對駕駛員的交通行駛素質提出了較高要求。而自走式移動護欄可以有效節約人力和時間，提高交警科技化水平與工作效率。

1.2 可變車道應用條件[2]

1）道路性質：必須為方向性變向交通，道路上不能存在中央分隔帶或路面電車軌道。

2）車道數：道路上機動車車道數為雙向3車道以上，在交通量較大的城市主干道上車道數通常為6條以上，至少為5條。

3）設置潮汐車道一般要求KD最低為2/3，盡可能在3/4以上。交通量方向分布系數KD，指雙向行車時交通量較重的交通方向的交通量（簡稱重交通量方向交通量）占雙向行車總交通量的比值，即：

4）通行能力要求：重交通方向在使用可變車道、輕交通方向在去掉可變車道后，通行能力應能滿足各自交通需求。

5）進出口車輛通行：在城市道路使用潮汐車道時，應在十字交叉口信號控制的進口道上相應地增加車道數，并盡可能考慮到潮汐車道設置后的道路終端的交通通行能力。

1.3 可變車道應用實例

世界各地的潮汐車道運行系統運行管理模式不盡相同。由于適用的道路條件以及交通狀況不同，各種潮汐車道運行系統之間既有共同性，也有差異性。從國外情況看，潮汐車道主要運用于具有奇數車道的橋梁以及放射性道路。較著名的是舊金山金門大橋，橋上雙向6車道，上午中間隔離護欄向左移1車道，形成4進2出模式；下午反之。從國內應用情況來看，全國首條潮汐車道2004年在沈陽開通并獲得成功后，沈陽逐步在全市范圍內推廣了這一模式。上海的外環隧道通過可變隔離護欄改變車道布置從而設置潮汐車道。蘇州在古城區個別路口開始實施潮汐車道，通過該路口的車行時間平均可節省8～9min。奧運會期間，北京曾實施過潮汐車道的管理模式，效果不錯。杭州市的潮汐車道已發展到百余條。此外，還有成都、烏魯木齊、深圳等城市相繼運用了潮汐車道，并取得了良好的效果。

2 自走式移動護欄應用分析

2.1 潮汐車道控制機理

自走式護欄可在不增加道路寬度的前提下充分利用路面資源,有效緩解“潮汐”車道單向擁堵的問題。自走式護欄主要由樁機和欄桿兩大部分組成，樁機的底座則由電機、傳動機構和履帶輪構成；樁機的控制系統則由傳感器、自動導航儀和控制電路組成。自動導航儀可實時修正樁機行走時可能出現的方向偏差，保證其沿正確路線前進；傳感器可保證樁機在行進中遇障礙物阻礙立刻停止，避免碰撞；樁機到達預定停止位置時，位置感應器可對其行動過程中產生的累積誤差進行修正；電池組則采用高性能可充電式鋰電池，一次充電可持續使用3個月（由使用頻度決定）。

以下面雙向5車道為例，正常狀態下，中央隔離護欄把道路分隔成左2右3通行的車道，在每天出現單向流量高峰前10min（提前量視需要改變方向的道路長度，即車輛的清場時間而定），將可變路段中間兩條車道禁止通行以實施清場。通過監控、檢測等手段，確認中間兩車道內確無車輛行駛時，自動或手動發出指令，自走式護欄進行右移。不論路段的長度，單臺樁機移動1個車道(以3.5m計算)的時間在30s以內，移動完成后道路便可變成為左3右2，提高單向通行能力。潮汐車道實施效果見圖1。

圖1 潮汐車道實施效果圖

2.2 車道調撥方案設計[3]

平峰狀態下，車道按照3條車道進城，3條車道出城的形式運行。可變車道的啟用在早晚高峰期，所有的信號燈都統一由一個控制器控制。車道的調撥由關閉車道、清空車道、移動護欄、調整車道、開啟車道等5步組成。

具體步驟如下：

1）關閉車道（見圖2）

（1）控制車道兩端的禁行標志禁止車輛進入，封閉車道，

關閉車道指示標志；

（2）發布“正在清空車道，禁止車輛駛入，內部車輛盡快駛離”誘導信息。

圖2 關閉車道

2）清空車道(見圖3)

(1)等待潮汐車道內車輛清空；

(2)清空后人工確認，完成車道清空操作。

圖3 清空車道

3）移動護欄（見圖4）

（1）發布“車道調撥中…”誘導信息；

（2）人工移動可移動護欄；

（3）等待所有護欄移動到位。

圖4 移動護欄

4）調整車道（見圖5）

（1）更改車道指示標志;

（2）發布“車道調撥完成”誘導信息。

圖5 調整車道

5）開啟車道(見圖6)

(1)控制車道兩端的通禁行標志，啟用車道;

(2)完成車道調撥，發布“車道正常運行”誘導信息。

圖6 開啟車道

可變車道的啟用和結束時機，可由控制器通過方向切換算法，根據路段兩端入口處實時變化的交通流進行短時預測,實時調整可變通道的通行方向,達到充分利用各車道的目的。[4]解決由于定時或人為方式切換，導致切換的提前或滯后問題。

3 結語

綜上所述，自走式移動護欄對“潮汐”交通引起的單向擁堵現象有著十分明顯的緩解作用。從發展趨勢上看，潮汐車道的使用在國內將會越來越多，而智能化的自走式潮汐車道系統將是主要方向。積極地運用智能化技術，提升潮汐車道運行系統的智能水平，將對提高道路能行能力和緩解高峰擁堵起到積極地作用。在以科學發展觀為指導，以建立節約能源資源的和諧社會為主軸的今天，自走式移動護欄在潮汐交通中的應用一定會受到越來越多的關注。

【1】陳亞平，李珣輝.可變車道在烏魯木齊市西山路的應用研究[J].交通科技,2015（4）：147-150.

【2】耿巍.南京市“潮汐交通”可變車道的應用[J].交通標準化,2014，42（15）：54-56.

【3】賈貴賓，袁振洲.適應于潮汐交通的可變車道轉換系統研究[J].公路與汽運，2013（6）：55-57.

【4】劉戀.可變車道優化控制研究[D].大連：大連交通大學,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

劉新建（1991～），男，河北邢臺人，高級工程師，從事機電交通研究，（電子信箱）524784065@qq.com。