基于伸缩桩的潮汐车道系统优化研究

摘要：为缓解早、晚高峰出现的交通拥堵问题，提高潮汐车道的安全性，提出一种伸缩桩式潮汐车道优化系统，并利用Vissim对其进行仿真模拟验证可行性，结果表明：伸缩桩式潮汐车道可有效缓解交通拥堵问题：行车速度方面可优化约50%、；车辆排队长度方面优化约40%，为促进节能减排，为构建绿色、智能的交通系统提供实用方法和理论依据。

关键词：潮汐车道；伸缩桩；绿色智能交通系统

1、研究背景

随着经济的发展，城市规模逐渐扩大，工作区逐渐向市中心发展，与住宅区距离逐渐扩大，因此越来越多的人选择自驾上下班[1-2]。这一情况的发生导致城市出现早、晚高峰的现象，即早上上班时进市中心的干道交通量过大出现拥堵；晚上下班时出市中心的干道车辆十分拥堵，为缓解这一现象，潮汐车道应运出现在大众视野[3]。

目前国内的潮汐车道主要分为两种：第一种是利用龙门架来设计交通信号灯，高峰期通过改变信号灯颜色来控制车流方向[4]，但是这种方式极易在道路中间产生拥堵，信号灯标识过多且较为复杂，司机容易产生误解，存在一定安全隐患；第二种是“拉链式潮汐车道”即为通过遥控装置自动移动中间护栏，从而起到分流车辆、提高通行速度的作用[5-6]。但这种方式通常会长时间占用一条车道，且改变速度缓慢，成本较高。

综上可知，现有的潮汐车道形式弊端较多，因此提出一种伸缩桩式潮汐车道优化系统，利用伸缩桩作为双向道路的分界线，可以根据当地实际情况，实现行车方向的快速转换，利用Vissim仿真系统进行模拟，为缓解交通拥堵提供方法和参考依据。

2、设计原理

2.1设计思路

虽然现有潮汐车道可提高车辆通行速度，但是仍存在较为明显的缺点，本作品结合红绿灯装置，以车流量为控制条件控制伸缩桩的存在位置，当某侧车流量达到阈值后，该侧潮汐车道入口处红灯亮起时，该侧伸缩桩下降，同时起扩宽该车道的伸缩桩升起，潮汐车道两端位置伸缩桩装有电子显示装置，并设有“潮汐车道”标识，该过程在下一次红灯结束前完成，伸缩桩设置于潮汐车道车道分界线间断处中间位置。

2.2 研究方法

作品主要研究方法为通过车流量检测装置设定基础阈值，达到阈值后将此作为输出信号控制信号灯改变以及伸缩桩升降。交通拥堵的标志通过重交通流方向分布系数K表示，满足如下公式：

3、基于Vissim仿真的伸缩桩式潮汐车道优化系统可行性分析

以黑龙江省哈尔滨市和兴路与文昌街交叉口为例，调查可知该路口的早、晚高峰行车速度与排队长度如表1所示。

通过Vissim仿真系统，结合表1及韦伯斯特配时法，模拟设置2条潮汐车道交通情况，如图1所示。

由图1可知，在使用伸缩桩式潮汐车道优化系统前后哈尔滨市和兴路与文昌街交叉口早、晚高峰行车速度及车辆排队长度均得到了明显的优化：行车速度方面，早高峰优化52.26%、晚高峰优化51.16；车辆排队长度方面：早高峰优化34.92%、晚高峰优化43.82%。由此可见伸缩桩式潮汐车道优化系统可有效缓解交通拥堵问题，验证了这一方法的可行性。

4、应用前景

伸缩桩式潮汐车道若实现则将具有广泛的应用前景：

首先，将代替目前根据龙门架或潮汐机器人的现有潮汐车道模式，形成第三代潮汐车道，最大效益在于不会占用中间车道，可节约大量时间，更好地解决了出行不便的问题，提升了人民的幸福度。同时，与护栏相比，伸缩桩式潮汐车道可实现局部升起与降落，在发生紧急情况时可做出及时改变，最大程度缓解

5、交通拥堵现状

其次，与目前较广泛使用的信号灯调节相比，可避免驾驶员同时关注信号灯红绿变化和可驶入车道的变化。伸缩桩升起即意味着原方向不能行驶，可减少驾驶员在行驶入潮汐车道路段的压力与紧张感。与可移动潮汐机器人相比，减少了人力资源，且不会通过占用车道来改变车道数，改变车道数所用时间更少，更加高效便捷。

6、结语

以哈尔滨市和兴路与文昌街交叉口为背景，通过Vissim对伸缩桩式潮汐车道优化系统进行模拟，发现伸缩桩式潮汐车道可有效缓解交通拥堵问题：行车速度方面，早高峰优化52.26%、晚高峰优化51.16；车辆排队长度方面：早高峰优化34.92%、晚高峰优化43.82%。很大程度上减少碳排放量，减少部分交通事故的发生为推动智慧城市、智慧交通蓬勃发展提供实用方法和参考依据。

参考文献：

[1]陈茜，孔玉清，刘涛等. 潮汐车道在交叉口通行优化中的应用研究[J].四川水泥， 2024， （01）： 25-26+38.

[2]潘义勇，魏双秋，陈诗意等. 潮汐车道使用意愿影响因素潜类别分析[J].重庆理工大学学报（自然科学）， 2023， 37 （03）： 183-193.

[3]宋浪，俞山川，王少飞等. 高速公路收费站车道功能及方向优化模型[J].科学技术与工程， 2023， 23 （03）： 1278-1284.

[4]路家庆. 基于vissim的潮汐车道可行性的量化分析[J]. 交通节能与环保， 2019， 15 （05）： 59-62.

[5]冀健，潘迪，周利民等.北京市莲石路快速路潮汐车道改造设计浅析[J].城市道桥与防洪， 2018， （06）： 33-36+69+364.

[6]“马路机器人”亮相深圳护栏可移动遥控[J].中国工人， 2017， （05）： 31.