改善公路交通的方案和设施制造技术

本发明专利技术提供的方案和设施将对现有高速公路和干道系统典型的交通瓶颈地段进行设施改造和智能化管理，其核心思想是在道路系统内适当地段设置排队和泊车（Ｑｕｅｕｉｎｇ＆Ｐａｒｋｉｎｇ）设施，将当前基本无蓄流能力（或者说是以堵车实现蓄流）的“刚性”道路系统改造成有相当程度削峰（Ｐｅａｋ－Ｃｌｉｐｐｉｎｇ）能力的“柔性”系统。本发明专利技术提出的排亭、排桥、路内分区段排队、瓶颈替换、绕行匝道、和冗余匝道（辅道）等方案和设施灵活使用，并且与现有的上行口匝道节流技术相结合，定能对公路交通的安全畅通、对汽车油耗与排污的压缩作出较大的贡献。

Programmes and facilities to improve road traffic

The present invention provides programs and facilities of facilities renovation and intelligent management of the existing highway and road system typical traffic bottleneck, the core idea is properly set up on the road and parking lots queuing system (QueuingParking) facilities, the current basic storage flow capacity (or is to realize the traffic flow storage) \rigid\ road system into a considerable degree of peak (Peak - Clipping) the ability of \flexible\ system. The invention provides a row row bridge, pavilion, road section, replacement and bypass the bottleneck queue and redundant ramp, ramp (Road) and other programs and facilities used flexibly, and combined with the existing ramp up port throttling technology, will be able to make greater contributions to the road traffic safe and smooth, the fuel consumption and emission auto compression.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及公路交通瓶颈地段的设施改进与智能化运营，尤其是针对发生在高速公路(Freeway、Highway)上面的交通堵塞提出了一系列全新的解决方案。
技术介绍
交通堵塞几乎是世界城市的通病。发达国家的道路建设与汽车普及同步进行了上百年，然而其城市和周边地区的高速公路在上下班高峰期堵车依然很普遍。新兴的工业化国家如中国、印度和泰国，正在步发达国家之后尘，经受交通堵塞的煎熬。各国政府与民间为缓解直至最终消灭交通堵塞付出了极大的努力。由于资金的限制、征地与搬迁的阻力、以及设计与施工的固有周期，总体上看世界各国的道路扩容总是跟不上车辆里程(Vehicle-Kilometers/Miles)的增加。正因为如此，投入少、无搬迁、见效快的智能交通系统(ITSIntelligent-Transportation-Systems)近二十来年有加快普及的趋势。ITS技术种类繁多，其中对缓解高速公路交通堵塞最直接有效的单项技术可能得数Ramp-Metering(上行口匝道节流)。该项技术是在高速公路上行口安装红绿灯，根据高速路上面的交通饱和程度自动调整各上行口红绿灯的切换时间比率，一次绿灯仅放行一辆或数辆车子，以此限制汇入高速路的车流量，达到缓解高速路堵塞的效果。这一技术的另一个效用是使上行口的车辆在汇入高速路时不出现“成群结队”(Platoon)现象，对于消除强行并道(merge)带来的交通紊流和减少其伴生的交通事故效果明显。然而这种技术的局限性也是明显的，一是在上行匝道长度不足时，节流力度不能太大，否则等待上高速路的车辆之队尾将延伸到干道上，造成干道(Arterial-Street)上新的交通堵塞；二是在匝道长度足够而节流力度也大的入口，大批车辆集中在一起空转(Idling)会造成局部空气污染；三是该技术对于出口通行不畅造成的高速路堵塞无能为力。而对于许多城市里的高速公路来说，出口不畅与入口没有节流同样是造成高速路堵塞的主要原因。中国城市先天性道路面积不足、工商业布局与道路分布不协调，而且行人、非机动车与机动车抢道，近年在城市人口快速膨胀与机动车辆保有量猛增的双重压力下，出现了日益严重的交通堵塞。许多城市新建了环行或穿越城区的全立交高速公路，然而由于连接高速路出入口的干道来不及全数拆迁扩容，高速路出入口附近的车辆堵塞尤其严重，要上高速路的车辆离入口(上行口，On-Ramp)还相隔几个红绿灯路口就在缓慢爬行，而高速路出口(下行口，Off-Ramp)的堵塞常常蔓延到高速路上面，引起高速路行车速度的下降，堵车严重时高速路形同停车场。一个快速便捷的公交网络能够减少道路上轿车的数量，从而减少道路交通堵塞的发生。在主干街道运能不足的困扰下，中国一些城市在高速公路上开通了公交汽车线路，然而高速路上的公交车不仅与其它车辆一样遭受堵车的困扰，有时候堵车还恰恰是公交车所引起--高速路旁边的公交车站太过局促，公交车慢速进出站造成主路压车。还有是高速路边的公交车站往往设置于离立交桥路口较远的地方，与干道上的其它公交线路相隔较远，乘客换乘公交车往往要步行十来分钟。结果是公交车走高速路既不高速也不方便换乘，并没有在城市交通中起到预想的作用。
技术实现思路
本专利技术提供的方案和设施将对现有高速公路典型的交通瓶颈地段进行设施改造和智能化管理，以达到提高道路通流能力、缓解堵塞、减少事故、节省燃油和压低排污的目的。其核心思想是在道路系统内适当地段设置排队和泊车(Queuing&Parking)设施，将当前基本无蓄流能力(或者说是以堵车实现蓄流)的“刚性”道路系统改造成有相当程度削峰(Peak-Clipping)能力的“柔性”系统。第一要点，在高速公路出口匝道旁边增设兼有排队(Queuing)和泊车(Parking)功能的场地或大楼，简称排亭(Quepar)。从高速公路出口下来的车辆被引导到排亭内熄火排队或泊车，视下游干道的通行状况分批让车辆点火驶出排亭。如此一来，高速路近出口处的“回堵”(Spillback)得以消除。排亭的排队区域可以根据经验数据在每天或每周的固定时段定时进入运行状态；也可以基于对匝道或辅道上滞留车辆数目的实时检测，当滞留车辆数目超过某个阈值时自动开放使用排队区域；或者两者相结合决定何时启用排亭。第二要点，在高速路入口匝道旁边也增设排亭，纳入车辆进排亭熄火排队或泊车。同时采用上行口节流(Ramp-Metering)手段，视高速路上面的车流状况决定放行车辆的速率。与排亭相结合的上行口节流既防范高速路上出现拥堵，也不会因上行口车辆排队太长造成干道上新的堵塞。第三要点，改造立交桥出入口与干道交接处的道路设施。例如在菱形立交路口的干道两边分别设置上行口排亭与下行口排亭，而且在上行口排亭与下行口排亭之间设置跨街桥(简称排桥，Q-bridge)，给车辆提供左拐弯立体通道。其结果是立交路口的干道通行能力得以提高，车辆在排亭内的排队时间缩短，排亭的设计容量可以减小以节省建设费用。第四要点，给公交汽车提供上下高速路的特殊通道与便捷的站点。走高速路的公交车不用象轿车那样排队上下高速路，使得乘坐公交车既经济，也不费时，因而能吸引大众乘坐，逐渐使公交车成为城市交通的主力军，进一步缓解路面的拥挤状况。第五要点，在交通瓶颈上游地段设置多级红绿灯，在严重堵塞发生时启用，迫使车辆分区段排队前行，让某些特殊地段停停走走十几分钟乃至一个多小时的交通严重堵塞不再造成过度的燃油浪费、车辆与路面的损耗、以及司机与乘客的疲劳(Wear&Tear)。这些特殊地段包括但不限于以下几类狭窄的桥梁或涵洞，高速公路上面的收费站，高速公路末端与红绿灯控制的街道交接处，立交枢纽两个或多个车流的汇入与分出点，周末与节假日前后风景名胜区的进出道路，体育场馆重大赛事前后的周边街道或高速公路。第六要点，对多车道高速路上因汇入与分出车流复杂而形成的“恶性”交通瓶颈实施“瓶颈替换疗法”在原来的瓶颈上游有意封堵最边上一条车道的一小段，以形成一个紊流不严重的“良性瓶颈”，原有的“恶性瓶颈”则由于上游新出现瓶颈的节流作用而不复存在，而有意设置的良性瓶颈其通流能力要高于原来的恶性瓶颈。附图说明□图1，高速路下行口匝道边上的排亭。□图2，高速路上行口匝道边上的排亭。□图3，菱形立交路口的排亭、排桥和公交车专用通道。□图4，苜蓿叶形立交桥路口的排亭。□图5，带辅路(Frontage Road)的高速公路其出口附近的排亭。□图6，带辅道(Service Road)的高速公路立交枢纽的排亭。□图7，立交枢纽排亭的蓄流与排队时间关系图。□图8，分区段排队的车流-时间关系图。□图9，区段红绿灯控制流程图。□图10，带辅道的立交枢纽的瓶颈替换。□图11，不带辅道的苜蓿叶形立交枢纽的瓶颈替换。□图12，菱形立交路口的绕行匝道和分区段排队。□图13，带辅道的立交枢纽的冗余辅道式排道。具体实施例方式以下结合附图详细说明本专利技术的实施方案。各图中的车流方向都按照右侧行驶(如中国和美国的制式)绘制，但有关原理照样适用于左侧行驶的国家(如日本、英国)，只是在专利申请文件的翻译时要把有关“左”和“右”的描述互相替换。图1为高速公路下行口匝道旁边设置的排亭。图中单向三车道的高速公路100(隔离带10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叫做“排亭”的公路交通设施，与高速公路的上行口匝道、下行口匝道、或立交枢纽的辅道相连通，用以吸纳车辆进入其内排队或泊车。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉善，
申请(专利权)人：张吉善，
类型：发明
国别省市：US[美国]