可变的交通标线
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摘要：近年来,“潮汐交通”现象以渐渐成为困扰许多城市的难题。可变车道渐渐成为许多城市解决这一难题的方法之一。本方案所探究的可变式交通标线是一种新型的可变车道，即通过用LED灯部分代替传统的交通标线，通过控制LED灯的发光来实现道路的可变，在解决“潮汐交通”对道路资源的分配不均的问题的同时又能够较好地克服信号灯控制的可变车道在车道过渡期可能发生交通事故的问题，也能克服移动护栏控制的可变车道改变方向时需要较长的时间与较复杂的工序的缺陷。
关键词：潮汐交通；可变车道；标线 ；LED灯
Abstract: In recent years, "tidal transport" phenomenon gradually become troubled by the problem in many cities. Many cities variable lane becoming one of the ways to solve this problem. The program explored Variable traffic marking is a new variable lane, that is, by using LED lights instead of the traditional part of the traffic marking, by controlling the LED lights glow to implement variable road, in addressing the "tidal traffic "on the road the problem of uneven distribution of resources at the same time better able to overcome the signal-controlled variable lane in the lane of traffic accidents transitional period may be problems, but also to overcome the mobile barrier controlled variable lane change direction when necessary longer time and the more complex processes defects.Keywords: tidal transport; variable lane; Variable traffic markings; LED lights
中图分类号：C913.32文献标识码： 文章编号：
一、研究目的和意义
目前，随着国民经济的快速发展，城市化进程加快，城市机动车数量越来越多，导致许多城市出现了交通拥挤、堵塞现象。另外，由于城市用地越来越紧张，限制了道路的规模，还使得主城区的房价日益提高，越来越多的人选择在郊区居住，而工作地点却仍旧在市中心，因而造成的结果是早上进入城区的车辆居多，而晚上出城的车辆居多，即所谓的“潮汐现象”。若仅仅单纯的依靠新修、改建道路，不仅工程造价高而且未必能取得预期的效果，充分利用城市道路的现有资源,制定合理的交通控制方案是缓解城市交通拥堵状况的有效手段。因此,研究在现有道路的条件下如何提高通行能力，缓解交通拥堵，是一个重要课题。
由于“可变车道”能够较好的解决这一问题，“可变车道”越来越受到研究者的青睐。所谓“可变车道”，即 “潮汐车道”，，是指在不同的时间内变化某些车道上的行车方向或行车种类的一种交通组织方式。其特点为所适用的道路双向通行能力不均衡，并随着早晚高峰而变，可根据早晚潮汐交通流量设置车道的数量。可变车道的优点是能合理使用道路，充分提高道路的利用率，提高道路通行能力。目前国内外的可变车道是通过信号灯或移动的护栏来控制道路的可变，但这些方法也有其缺陷。如若通过信号灯控制，在距离较长的可变车道上，在车道过渡期由于信号灯之间的距离较大，在车道中行驶的车辆未能得到指令而尽快变换车道，这种情况下发生交通事故的可能性较大；而移动的护栏改变方向时需要较长的时间与较复杂的工序。本研究通过用LED灯代替交通标线，通过改变灯的发光来改变标线，从而改变车道数，能使驾驶员快速得到变换车道的信息，从而快速做出反应，既能减少过渡期的安全隐患，也能提高效率，能够较好的解决上述缺陷。
二、国内外研究现状
如今，随着小汽车的保有量越来越大，再加上许多人工作地点与住宅地分别在市内和室外，导致了“潮汐交通”的出现。为解决这一问题，“可变车道”越来越受到道路管理部门的青睐。所谓“可变车道”，是指在不同的时间内变化某些车道上的行车方向行车时间或行车种类的一种交通组织方式。可变车道具有能合理使用道路，充分提高道路利用率，提高道路通行能力的优点。
目前国内外对可变车道已有一定的研究和应用。现在存在的可变车道是通过信号灯或移动的护栏来控制道路的可变，例如，美国的旧金山金门大桥，早高峰时中间隔离护栏向左移1车道；到晚高峰时则反之；一些城市也通过特殊的道路标线，再结合交通信号灯来实现道路的可变。但这些方法也有其缺陷。如信号灯控制在车道过渡期发生交通事故的可能性较大，而且需要交警对车辆进行引导；而移动的护栏改变方向时需要较长的时间与较复杂的工序。本研究通过用LED灯代替交通标线，通过改变灯的发光来改变标线，从而改变车道数，能够较好的解决上述缺陷。而目前国内外还没有哪条道路已经通过这种方式实现道路的“可变”。
三、设计思路
LED灯具发光有亮度高、节能等特点，本作品是用发光的LED灯取代部分道路标线，通过改变LED灯的颜色，来实现交通标线的可变，从而使车道成为可变车道。以六车道道路为例（以下均以六车道道路来进行说明）。原道路中间双黄线不变，将双黄线两侧的两条车道设置为可变车道，靠近双黄线的两条车道分界线（白色虚线）用LED灯代替，通过控制LED灯的颜色来实现标线的可变。（如图1）
图1
四、设计原理
4.1可变交通标线的使用条件
①道路上机动车车道数为双向３车道以上，在交通量较大的城
市主干道上车道数通常为６条以上，至少为５条；
②交通量方向分布系数KD 最低为2/3，尽可能在3/4 以上；③重交通方向在使用可变车道、轻交通方向在去掉可变车道后，通行能力应能满足各自交通需求；
④设置可变车道的道路终端应有充分的交通处理能力；
⑤设置可变车道的道路上不存在中央分隔带或路面电车轨道。
4.2设计方案
4.2.1可变交通标线的设计
传统的交通标线的材料为标线漆，可变交通标线由有机玻璃和LED灯组成，分别利用了有机玻璃高强度的性能及LED灯发光亮度高的特点。具体方案为用有机玻璃制成保护外壳，外壳的宽度和长度与实际的标线尺寸一样，将LED灯按白、黄交替镶在有机玻璃外壳的底部（如图2和图3），并连接好控制电路。在交通状况处于平峰状态下，白色灯亮，形成白色虚线；进入过渡期时期白色灯和A段黄色灯交替闪动；车道数变化后，只有全部的黄色灯亮，成为黄色实线。另外，在可变车道上标注“可变车道”四个字，提醒驾驶员这两条车道为可变车道（见图1）。
图2可变标线灯的横截面图
图3 可变标线灯的平面图
4.2.2与可变标线相应的标志设计
在距离可变车道前200m、150m、100m、和50m的位置分别设置实时动态变化的预告标志牌，提醒驾驶员前方将进
入可变车道，并显示可变车道的开启或封闭状态，使驾驶员提前知道前方的情况（如图4）。另外，需在可变道路的进口和出口出配置相应的信号灯，信号灯如图5和图6所示。
图 4 可变预告标志牌
图 5 可变车道开通时进口处信号灯
图 6可变车道封闭时进口处信号灯
其中图5为在潮汐交通期间可变车道开启时入口处的信号灯，图6为道路平峰状态下可变车道封闭时的信号灯（每个箭头对应一个车道）。
4.2.3可变车道的组织方案设计
正常的6车道道路的交通条件下，道路的运行方式为“3进3出”，当进入“潮汐交通”的时期（每个城市的具体时间可能不同，大多数城市早高峰为上午7：00—10：00，晚高峰为下午5:00—7:00）时，可变车道开始启用，具体分成以下几个
阶段（整个过程可见演示动画）：
第一阶段：清场。当路口的监控录像显示道路已经入“潮汐”状态时，由交警部门启动可变车道，可变车道上车流少的一侧的可变标线由白色虚线变为白色和黄色交替闪动的虚线（闪动频率为每秒1次），即提醒在该可变车道上行驶的车辆离开该车道，尽快进入其右侧车道，在标线闪动期间禁止对向车道上的车辆进入该车道。此过程将持续3分钟。
第二阶段：入场。3分钟后，车流少的一侧的可变标线停止闪动，并变为单黄线。此时，该侧可变车道上的车辆全部撤离，车道变为“4进2出”，车流多的一侧车道上的车辆可进入该可变车道行驶，交通量小的方向上的车辆禁止驶入。
第三阶段：退场。当“潮汐”现象即将结束，自规定结束时间起的前3分钟，被占用的可变车道一侧的单黄线变成白、黄交替闪动的虚线，提醒在该车道上行驶的车辆尽快离开此车道，回到原来的双黄线车道内。3分钟后，被占用的可变车道上的车辆清空，同向的车辆可进入该车道行驶，道路恢复成原来“3进3出”的正常状态。
在另一个高峰条件下的组织方案与此相同。
附模型图:
五、创新点及应用前景
现在已投入使用的可变车道基本上分为两种，第一种是通过交通信号灯来引导道路的可变，但这种方式对于一些视距不良、信号灯之间距离较长的路段，在道路的过渡时期存在很大的安全隐患，经常需要交警的现场引导。另外一种是通过移动的护栏来改变道路的车道数，但这种方式改变方向时需要较长的时间与较复杂的工序。而可变式交通标线通过用LED灯部分代替传统的交通标线，通过控制LED灯的发光来实现道路的可变，能够较好地克服上述两种方式的缺陷，而且在控制上也较容易。
可变式交通标线根据早晚交通流量的不同，对存在“潮汐”现象的道路，在高峰期和平峰期，通过变换交通标线的颜色及线型的虚实，实现车道的可变，从而将交通流从拥挤一侧部分分散到车流少的一测，能够较好的缓解“潮汐式”交通拥堵现象，并能合理使用道路，充分提高道路的利用率，提高道路通行能力，从而可以减少因为交通拥堵带来的环境污染，并减少在扩建、改建道路上的投资；同时，应用可变式交通标线的道路能够缓解潮汐交通的同时，还能够克服目前可变车道存在的缺陷。另外，LED灯具有节能、寿命长、环保、亮度高、发光色彩纯正（完全符合交通标线的颜色要求）等特点。虽然LED灯的价格还比较昂贵，使用LED 作为交通标线的初期投资可能相对较高，但从总体来看，可变式交通标线带来的效益将大于其前期投资，因而具有比较广阔的应用前景。