顺行环流交通系统
2014-01-03 14:01:37 来源：石少伟 评论：31 点击：16750
摘 要
顺行环流交通系统是解决当前道路交通拥堵的平面解决方案。顺行环流交通系统研通过研究，解决道路的安全畅通问题。顺行环流交通系统的根据城市规划的平面布局，采取对道路整体资源统一整合，科学预判划分交通压力圈，合理设置交通压力圈由高至低的信控导向。通过预判高中低局部交通压力圈，结合顺行环流交通，采取由高到低流向严进宽出，可以有效解决传统道路网络交通流粘滞点达到安全畅通的目的。
本研究内容已取得国家发明专利初审合格及实用新型专利的授权。
正 文
1.1顺行环流交通系统
顺行环流交通系统是减少路网交叉直接交通冲突点优化整体交通水平的平面交通方案。
示意简图1
1.2环流弯道转向口
环流弯道转向口是顺行环流交通系统的核心所在，其作用如下：
一分流：即通过带保护设置的环流弯道将机动车群体分流，从而实现机动车的转向汇入目标车流方向;
二保护;保护，分为对机动车的保护和对非机动车及行人的保护。
对机动车的保护通过装有保护设置的环流弯道实现，使机动车的转向最大限度地不受客观因素影响;
对非机动车及行人的保护则通过环流弯道两端的保护设置隔离出的区域实现，即图示D中心空白及深色阴影区域，一方面使进入缓行分流区域的机动车对非机动车及行人的威胁降至最低，另一方面使非机动车及行人的穿越车道的有效距离缩短，从而实现对非机动车及行人的保护。
1.3. 缓行分流区域
缓行分流区域是顺行环流交通系统的有机组成部分，其作用如下：
一，使顺行环流中的任意方向机动车流被动减速，从而实现机动车流个体有序缓行，达到保障非机动车及行人贯穿机动车道区域(设置斑马线区)安全通行的目的;
二，，将各个方向机动车流经环流弯道转向口两端有效分流，达到机动车流群体在整个顺行环流交通系统中无障碍通行的效果;
三，缓行分流区域中，由于区域内机动车流驾驶者被动限速，而区域中各个方向公共站台共计8处，在方便群众及促进公共交通方面能够起到积极的作用。
1.4顺行环流交通系统优势：
一，预防交叉口拥堵，减少和弱化原常规道路交叉口交通冲突点，保障交通安全和效率。
二，改良驾驶环境，有效避免恶性交通事故：“顺行环流”使车流按顺方向行驶，避免出现交通冲突粘滞区域，有效缓解驾驶者压力，增加行驶安全系数。
三，方便群众，促进公共交通：标准化顺行环流交通十字路口有8个公共站台，且站台相互间距近,距行人穿行道路区域近。
四，大幅降低路面警务压力强度，并使安全急救、警务与消防等特殊勤务得到顺利通行保障。
五，简单易行，节省资金：在环流弯道转向口及缓行分流区域通过设护栏隔离转向保护，被动减速带，布控电子安防等简单工程实现被动限速，安全分流各类交通参与者。
2.1.传统道路交叉口与顺行环流应用非传统交叉口对比;
常规道路交叉口属多方向开放交叉，双向每条道路分为左转~直行~右转三个流向，道路交通冲突点集中，这时必须通过红绿信号指示灯调节交通流参与者，以保障通行安全。如遇突发因素，如故障断电恶劣天气等，则一线路面警力工作压力巨大。且常规道路交叉口的突发事故概率和其多方向开放交叉性存在直接原因，也是其是交通事故和拥堵的根本硬伤。
顺行环流交通中采取的道路交叉口属明显的单方向半开放交叉，交通冲突点较之传统常规道路交叉口分散，因在顺行环流交通中只存在缓行分流区域斑马线与道路方向机动车与非机动车行人的交通参与者十字交叉，以及机动车顺入直行车道后变道转向的所谓斜交叉(因示意图及动画范围较小使人容易错误理解)。因此顺行环流交通中道路交叉口的突发事故概率极低。(除单方向交叉外，缓行分流区域的设置是不可缺的因素)。将交通参与者群体进行机动车、行人和非机动车按层次导向分流的“缓行分流区域及环流弯道转向口”是顺行环流交通系统区别于常规道路交叉交叉口进行有效分流的安全保障。
2.2关于普遍错误理解的车流量大引起交叉口区域拥堵的问题说明：
1机动车经过标示界限限速提示，——效果：提示限速
2减速进入缓行分流区域，——效果：主动减速
3经被动减速带到达环流弯道转向口人非过街斑马线区域，——效果：被动减速
4警戒指示灯斑马线区域的人非过街对机动车行驶速度的限制，——效果：速度控制
5进入路口交叉区域的机动车数量和速度均受到一定的时空限制。——效果：恒定分流
类似管道压力系统的减压阀，水流一样通过，只是管道交汇局部(道路交叉口交通冲突点)压力小了。因此，在设置布局合理的条件下顺行系统的交叉口区域是可以保障安全畅通的。并使机动车速度受限、相互之间无直接冲突点，对行人及非机动车过街威胁性极大降低。
示意简图2
2.3.城市道路的顺行环流交通优势分析：
1设置条件受限制小，简单实用，占用人力物力资金相对环岛及立交系统投入较低;
2对行人的安全措施方面，顺行环流交通系统的环流弯道转向口一方面使非机动车及行人的穿越车道的有效距离缩短，另一方面使进入缓行分流区域的机动车被动减速对非机动车及行人的威胁降至最低;而目前常规道路交叉部位信控调节手段对人非通行权益的保障不足已是事实。
3 在顺行环流交叉基础上构建非机动车的人非通行天桥比机动车高架桥更简易且城市商媒效果好投资回报高。
4公共交通布局的优势;站台相互间距近,距行人穿行道路区域近。对促进和发展公共交通俱备现实意义。
3.社会影响分析及举证
3.1道路交通策略的复杂性体现在增加常规路网投入的延后追加成本，即道路增加的衍生投入，应参照路网整体是否解决了各类负面交通行为状况的效果以及对其路网整体优化的程度。若只是人体之外增加一流经血液的肉瘤，不论其是良性恶性总是多余。——如很多城市为降低自身压力增加的路网，由于增加的路网本身并不连接住宅区和工作及商业区只是起外围分化作用，因此造成城市原有路网的大部分交通冲突点依旧存在，且由于新建路网增加而向城区吸引了更多交通参与者，逐渐形成负面的交通链式效应，造成更复杂的拥堵，资金设施配套大量投入，事故违章，警力缺口，施工延误等。
某一道路路段通畅，车速较快，主要原因是该道路路段介入的生活区及工作、商业及其他公共区域较少，但当途经此路段的的车流进入生活区及工作、商业区域较多的城市路网时，高峰时段不可避免的会造成常规信控下(或交通勤务)的较长时间时空延迟或是无信控的自组织交通混乱拥堵。据此，城市交通管理的主题不应是提速多少或是流量多少，而应是有序安全、顺畅不堵。因此，单一道路或局部路段路网的流量增加或车速提高，是否能够对整体路网良性注入或分流交通流，有序安全、顺畅不堵应是唯一的检验标准。
只有保障市区大交通量出口通畅，才能保证市区道路容量有空间保持相对的交通和谐，且有了市区道路的内部容量空间，城市内部道路交通才能得到有序保障。——所谓“留白天地宽”，泛指有空间有容量。相对于衔接市区道路的其他桥梁枢纽，以此类推，以实际的交通干预为市区道路及时清理内存就是扩大容量，兼而有利于城市道路交通的安全秩序。
顺行环流交通系统对比常规交叉路口及立交高架除成本造价优势外，最主要是安全隐患小，且后期维护成本低，且可塑性空间大为以后发展留有余地。如市区行人天桥和行车高架路的承重、施工量对比显而易见。其开发价值体现在交通通勤的效率和安全两方面，再就是附加价值种类多，如城市中不影响交通的商媒位置因顺行环流设置数量倍增等等，一举多得。
3.2当前交通组织常见的负面问题分析
1 道路交叉口“压车成堵”和易发事故的根源： 常规道路交叉口信号调节通行控制下单次放行信号通过的车辆达到通行上限的现象，造成后续跟进车辆在道路交叉口造成通行粘滞点，压车成堵且占道抢道现象频发影响其他车道绿灯放行加剧拥堵及安全隐患。
全局路网交通量高峰时拥堵胶着的低效率通行状态跟现有的道路交叉口分流路径相互冲突存在直接关系。根据各地城市道路规划建设和交通组织的不同，其高峰拥堵的形式各异，但本质相同，即因多方向交通冲突点的交叉口局部为主要交通粘滞区域。
2传统“断点续传”信号灯控制交通流的局限性
采取常规信号控制下的城市传统交叉口配时控制使交通参与者全体的自然通行状态在一定程度内受到局限。其主要原因，交叉口配时控制交通使交通参与者在交叉部位任一时空节点通过的量：
1有一定范围上限，
2超出范围的交通流是持续累积的，(道路拥堵的主要原因之一)
3交叉口本身的设计对于交通流参与者的通行效率和通行安全影响极大。
导致随意占道，变道，抢道，超车等负面影响交通因素的概率上升。
3.3 顺行环流交通组织干预交通的实质分析
1，以城市路网为例，外围设信控，往内按交通密集频率分级设交通压力圈。通过预判高中低局部交通压力圈，分层交通压力圈之间设信控调节，结合顺行环流交通分流，采取由高到低流向实现严进宽出。通过减少、分散和弱化交叉口部位的交通冲突点，控制城区交通压力圈内车流密度相对平衡、道路交叉口部位车辆之间车距控制在安全距离保障安全高效分流，从而使进城区高交通压力圈信控车流慢一些，出城离开交通压力圈的车流快一些。
交通管理工作中的交通干预广域的讲不仅是路面道路的警力执勤和交通设施控制、警示、分流这些常规交通干预手段。随着目前社会交通参与者数量暴增、情况复杂多变，交通管理工作中的交通干预的工作重点和中心也日益明显和突出：——不论是治堵保畅，还是预防事故，所有正常道路上发生的道路交通问题归根结底需要面对的就是交通参与者之间的距离问题。
距离问题是目前城市道路路段交叉口高峰冲突导致拥堵的直接原因：未按交通压力圈流向实施分层信控，红绿灯信控调节车辆驻停后空间段位置个体数量排序积累(高峰时流量超过信控调节上限积累至道路容量饱和)，道路空间相互车距紧凑压缩，导致信号放行后根据现实排序延迟规律依次通行的低效率交通。
2，交通设施信控(红绿灯)交通干预调节，以目前掌握的调控手段要达到“人性化、智能化调控”还有不足，问题状况显而易见如下：
道路交叉口传统信号车辆驻停、通行除受信号灯配时控制及道路交通冲突点影响外，还会出现各方向车道依次排序等候信号放行，使相互车距紧凑，信号放行后造成车辆驾驶者排序延迟及异常个体驾驶行为(如未及时发动、变道等)对车流正常通行有较大影响的低效率交通：由于车辆驾驶者跟进车距相互过近的安全隐患，驾驶者容易发生刮蹭追尾事故，对后续车流造成阻碍交通波。(道路理论交通流量也因此根本不可能实现，原因即现交通参与者总量、个体差异和现道路交通设置矛盾冲突。)
如某一道路时段交通流行进中的A车与前后左右B、C、D、E等其他车辆相互之间保持的行车距离，同此交通流中的个体行车状况对其他车辆影响大小存在直接关系(保持适当安全车距驾驶人压力也较轻)，遇到红绿灯信控调节驻停后空间段位置个体数量排序积累、车距缩小，信号放行后根据现实排序延迟规律再依次通行。事实是目前实际的道路交通拥堵状况和很多追尾刮蹭事故就是交通流之间车辆距离紧凑导致交通冲突恶化造成的。
对于实际交通干预手段，控制交通行为的密集范围即交通参与者相互安全距离才真正是消除负面交通波影响直接保障安全畅通的根本。顺行环流交通将这一论据具体到防止道路交叉口拥堵，就是通过将各类交通参与者按有序路径分流和路段缓行区域设置实现机动车被动限速，来调节交叉口局部流量安全实现道路交叉部位局部的高效自组织交通。
3.4一顺行环流交通系统“平面交通”的局限性。
“顺行环流交通系统”是利用道路空间做腾挪，把道路交叉口部位交通冲突点分散开来的方法，是典型的非传统交叉。其与传统常规交叉路口及环岛系统同样要面对转向与直行冲突以及机动车与非机动车及行人冲突这两类常规问题。因此交通组织除必须设置针对机动车的被动减速和缓行区域保障安全外还必须处理大型车辆的转向调头问题，但顺行环流交通大型车转向路径设置所需的“变动城市道路局部绿化位置调整道路回旋空间”的成本远低于其他交通工程。
对于非传统交叉信号控制断点续传交通流和顺行环流交通系统中交叉口无红绿灯的认知应打破常规思考：——控制并优化限定区域内交通流预防其积累至通行上限的过程，即合理有效缓解交通冲突点和处理交通粘滞区域，才是优化道路交通环境是最直接有效的手段。
顺行环流交通平面设计的非常规之处即顺行环流交叉路口主干道封闭设置和无阻断信号(红灯)控制以及“缓行分流区域”和“环流弯道转向口”，实质是对城市固化平面道路资源的再开发和有效利用。
4城市顺行环流交通策略解释
通过预判设定高中低局部交通分层压力圈，结合顺行环流交通，采取由高到低流向严进宽出：即调节流入的交通时空节点分布，目的是确保网络内交通参与个体数量维持一个“理想状态”的最大水平的交通状况。类似于积累，意味着周期控制策略以确保交通拥堵僵局不发生，使各个交通压力圈内的分层交通网络性能尽可能接近最大“舒适度”。
观念普及之后的改进：按信控调节不同层次的压力区高低流向，合理设置局部路网的左转远引后局部顺行环流或在主干道路设环流转向口，也可作为目前常规道路交叉口应用顺行环流交通的策略。且目前常规道路交叉部位信控调节手段对人非通行权益的保障不足已是事实，如车流左转时对斑马线行人及非机动车通行的阻碍。但若只仅仅取消左转放行采取远引后左转，主干道路交叉口未封闭仍属不完全的顺行环流设置，改进的效率及减少的道路冲突点仍然有限，但因此得到提高的交通安全效率能够体现出合理设置全局下完备顺行环流交通路网全程畅通的价值所在。
以下附图：道路交叉口实景原图及其简易修改示意图：
参考文献：
《Can We Control Traffic?InstIll Ing a proactIve traff Ic management culture 我们可以控制交通?——灌输积极的管理文化》，荷兰代尔夫特理工大学，教授罗伯特·l。贝尔蒂尼教授ir博士Hoogendoorn教授，交通流和动态交通管理。
《Annual Urban Mobility Report2011城市交通报告》，美国德克萨斯州交研所