基于潮汐車道與燈光護欄對動態治理城市擁堵的研究設計

劉 杰 李 陽 劉 備

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢 430079）

近年來，國家在城市化進程中，中國各大城市出現了前所未有的大發展。在發展過程中，也不可避免地出現了大城市病，其中最嚴重的就是城市交通問題。城市的人口過度集中，車輛的過度集中，導致曾經的城市道路規劃嚴重影響了現代人的出行。特別是車輛的流動不僅不規律，而且具有不可預見性，這就讓原來固定模式的道路出現了瓶頸。文章主要從技術創新角度出發，結合北京和深圳的潮汐車道與十字路口的紅綠燈智能轉換，在現有道路的基礎上，提出解決擁堵的技術方案，為我國的交通事業、我國的城市化進程添磚加瓦。

1 城市交通擁堵的現狀

依托互聯網大數據資源，中國城市研究進入人工智能時代。百度地圖首發《2017年第一季度中國城市研究報告》，通過挖掘地圖大數據洞見城市發展真實現狀。

“城市擁堵”是所有大城市的“痛”。2017年第一季度受春節影響，全國主要城市工作日高峰擁堵指數環比2016年第四季度有所緩解。參評的49個城市工作日高峰擁堵指數都出現了不同程度的下降，一線城市高峰擁堵指數降幅最大。按城市級別來看， 一線城市擁堵狀況最為嚴重； 按地域來看，沿海城市擁堵狀況整體好于內陸城市。

互聯網+交通管理已經成為城市交通治理的趨勢，各地交管部門紛紛與百度地圖深度合作，北京市海淀交通支隊開展了上地地區信號燈調優項目，上海交警基于百度地圖開發了PDA勤務管理系統，成都交警通過百度地圖導航利用中小街道來分擔車流壓力，深圳交警將百度地圖應用于指揮調度和應急處置系統，都有力提升了交通治理效率，百度地圖的人工智能技術與交通大數據服務，已經有效應用于緩解城市擁堵。

2 城市交通擁堵原因的深入分析

目前，中國的城市化進程正處于高速發展期。根據百度地圖《2017年第一季度中國城市研究報告》分析，其原因有的是冰雪期的影響，有的是通勤距離過遠的影響，但城市擁堵的原因主要有以下原因：

（1） 城市是在原有的基礎上發展起來，中心城區道路的規劃是多年前的規劃。現在的車輛急劇增加，道路已無法拓寬，這勢必導致中心城區的擁堵。

（2） 中心城區的土地“寸土寸金”，土地用來商業開發能獲得更大收益，而道路等公共設施只會增加政府的投資與維護成本。

（3） 道路容量的嚴重不足、汽車增長速度過快、交通管理技術水平底下、缺乏整體交通發展規劃、道路使用者的不文明行為等。

（4） 人們的出行頻率會有波動，但是道路的通行效率卻是一成不變。

如果道路也能動態調整，則擁堵就能輕易化解。

3 城市交通擁堵的治理方法

3.1 常規治理方法

針對城市的擁堵問題，現在最常見的有以下幾種：（1）修高架；（2）修隧道；（3）修環線；（4）單行道；（5）限號出行；（6）收擁堵費。這些方法一定程度上解決了城市擁堵問題。

3.2 北京和深圳潮汐車道的介紹

在所有治理擁堵的方法中，文章最認同的就是潮汐車道。這種車道的設計，與“會呼吸”的道路理念一致。

在北京的一些道路上，中間車道采取了根據早晚高峰的時間，可以相互轉化的模式。這一種模式在一定程度上緩解了進城難，出城難的問題。

而深圳的潮汐車道采用的是專業車輛將護欄左右移動，讓普通道路變成潮汐車道。

4 本文的解決方案

解決交通擁堵的辦法有許多。最有效的辦法就是規劃新城區，做好整體的城市規劃。但是這種方法的成本過大。因此，我們的解決方案只能回歸現實，在原有的基礎上來解決問題。

4.1 潮汐車道的改進

文章設計的潮汐車道是用燈光護欄來改變城市道路的單邊車道數量。方案靈感來源于城市建設的樓體亮化工程。如今LED顯示屏的應用越來越廣，道路也是城市的一部分，所以，道路上也可以采用燈光的方式來展示道路的擁堵情況。

首先，燈光的變換比實體護欄更容易實時控制。通過燈光的點亮，讓兩車道瞬間變三車道。比深圳用專車改變要更便捷更有時效性。其次，整條道路的燈光具有及時性。當車道變換后，車主可以立即知道車道變化情況，可以及時根據情況調整車道，避免到紅綠燈處再變車道，引起不必要的擁堵。然后，燈光護欄可以在任何時候進行變換。不一定要局限于某個時間段，也就是能夠更好地應對突發擁堵。最后，燈光護欄的顏色可以提示前方的擁堵情況。讓車主及時根據情況調整車道或者駛離本路段。具體對比如表1所示。

表1 潮汐車道的對比

由此可以得出，燈光模式在時效性、便捷性、擴展性、維護成本方面具有十分突出的優勢。燈光模式最大的問題在于建設初期需要一定的投入，后期需要電力供應。而針對最受爭議的燈光的可見度問題，文章的論述如下。

首先，需要用到潮汐模式的時候一般在早上和晚上，這個時間的陽光不強，其燈光的效果還是非常明顯的。其次，燈光模式的目的僅僅是為了區別兩條線的不同，在有燈光的情況下，特別是加入顏色后，有燈和沒燈一對比還是非常明顯的。最后，燈光的可見度其實在技術層面是可以解決的。

綜上所述，潮汐車道采用燈光模式是完全可行的。

4.1.1 燈光隔離帶的初步設計

燈光采用燈柱的形式，光源放在燈柱底部，同時根據需要可以在底部放多個顏色的LED燈管，或者采用可調LED燈管，根據需要調整不同顏色和亮度。

根據路面的實際情況，需要進行一定的加工，才能將燈帶固定在道路中。可以將燈柱埋在道路中，低于地平一定距離；也可以將燈柱高于一定距離安裝，這種選擇根據燈柱的材料耐磨程度等物理特性決定。高出一定距離可以有減速帶隔離帶的效果。燈光安裝示意圖如圖1所示。

圖1 燈光安裝示意圖

道路的隔離帶完全用燈帶取代，如果為了經濟性，可以將正中間的雙黃線保留，只在兩邊設立燈光隔離帶。道路隔離帶如圖2所示。

4.1.2 燈光隔離帶的聯動效果

整個燈光隔離帶可以統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塊控制。比如由南向北方向的車流量加大，可以增大往北的車道，同時也增加往北的綠燈時間，反之亦然。最終的效果就是，隔離帶的變化根據十字路口的紅綠燈情況進行聯動工作，最大限度地保證道路暢通。

圖2 道路隔離帶

4.2 十字路口的配合改進

現階段來說，十字路口的紅綠燈都是采用固定模式，比如多少秒跳轉，這都是人為設定且不能隨路口情況變動。潮汐車道的運用，最大的特點是改變某一方向的車容量，保證其快速通過，避免擁堵。但是在城市中，最大的瓶頸就出現在了紅綠燈處。因此，十字路口進行改進就變得尤為重要。

首先，十字路口的車道需要細分。每一個車道配備一個紅綠燈。這樣，每一個車道就變得更加靈活，在有必要時可以相互轉換。其次，十字路口的紅綠燈時間需動態調整。當后方車輛堆積時，紅綠燈動態調整，在下一個綠燈時，增加本車道的綠燈時間。然后，十字路口車道的變化和紅綠燈時間進行聯動。當某個時間段左轉的車輛突然增多，本來只有一個左轉車道，現在變成兩個左轉車道，同時，增加左轉的綠燈時間。確保十字路口車輛的堆積在可控范圍。十字路口的車道動態調整可以避免這種車道浪費的現象。最后，讓每一個十字路口的統計數據形成聯動。比如局部突發有很多車通過一個路口，在下一個路口，可以提前做好準備，確保這波車流高峰盡可能不停留，保證道路的通暢。

4.3 相關交通法規的配合改進

設立十字路口、制定交通法規其本質目的是為了安全、確保城市的暢通。因此，相應的法律法規在這種模式下也要進行調整。確保合理有效。

5 結語

要解決城市擁堵的辦法就是讓道路活過來，實現動態調整、聯網互動、增大容錯率、提高自我修復能力。根據以上的技術理念的創新，可以有效地解決城市道路的通行效率，減少擁堵。可以有效地減少早晚高峰的單邊車道空置率，最大程度地避免車輛擁堵。可以有效減少十字路口某時段的車道空置率，最大限度提高十字路口車輛通過效率。可以有效調配各車道通行時間。確保車輛十字路口合理有效通過，避免嚴重擁堵的情況發生。

綜上所述，本文的技術方案是可行的。