从大公交的战略和战术提出的时间交叉桥之我见

文 / 王家兴

清晨，我们从家中走来，就急匆匆、身不由己地汇入串流不息的车流中。当我们要通过某一道口时，都是拼命地往前挤，每个人都努力站在离停止线最近的地方。而停止线靠近道口设置，信号基本上是红灯停、绿灯行，黄灯工作时间短暂，作用不明显。在这样拥挤的状况下，车辆零速起动，运行迟缓，经常出现东西方向车辆未走完，南北方向绿灯已亮。现在问题出来了：

人车无措，秩序混乱，事故多发，交通阻塞，真是欲速不达！

红绿灯制开创了现代交通有序管理的先河，但它不应成为现代后城市交通的羁绊。 3+2 灯制，特别红灯、黄灯、绿灯三灯主导指示体制施行已久，弊端已现，可考虑。当然，变革灯制是一个重大而复杂的问题，必须经过实验，然后施行之。

还有，当我们有了立交桥后，是否会想到建立一个时间交叉桥？而怎样做才能实现时间交叉呢？人有动脉、静脉，还有毛细血管，健康人的血液是怎样流动的？路有主干道、次干道，还有支线道，在上述三种道路上，车辆怎样行驶才更为合理？人有心脏这个血液循环的总枢纽，城市交通是否也应有类似的总枢纽？

……

所有这些问题，都不仅仅是个工程技术问题，而首先是一个观念意识问题，是一个大公交战略。

那么什么是城市大公交战略呢？

我认为这个战略应当是：

取城市交通的主要载体，——汽车为研究对象，优化其运行特征，并视为理想流体；综合应用电子技术、信息技术、系统工程技术以及人的创造能力对传统交通系统进行改造；从而达到提高系统可靠性和安全性，增强系统运输能力和运行效率，减少环境污染以及节约能源、节约资金和保护人文遗产等多项目的。

任何城市的交通网络都有一个或多个中心区域，同时有它的外围区域和过渡区间，为实现我们的战略目标，必须在不同的区域和区间实施不同的战术办法。简单的说，我们的战术应当是：外围限速，中心提速，区间调速。

•  外围限速

为了实现城市交通的良性循环，必须限制外围区域车辆驶向中心区域的速度、数量和密

度。这是避免中心区域压力过大，出现交通拥堵的必要条件。

限速可以通过限速标识和设置减速带来实现。

限制数量可通过建立机动车分级及准入制度来实现。

限制密度为的是确保车辆保持一定的安全距离，以避免车辆发生追尾。这个距离一定要保持，即使车速很低或车辆停止时也是如此。间距不变，则可认为研究对象“不可压缩”。当研究对象在主干道及中心区域保持间距、各行其道时，我们就可以把研究对象视为理想流体了。

二、中心提速

这是实现城市交通自主、有序、高效、良性循环的核心战术。这个战术的关键问题是在城市的中心区域建立：定速、统宽、双线双区四灯制时间交叉桥（以后简称时间交叉桥）。

（一）定速

通过中心地段道口的车辆速度必须到达一定值，例如 19m /s 。达不到此速的车辆不得从此道口通过。

（二）统宽

统一和规范道路道口的宽度。道口的宽度应是公路路面宽度、双侧人行道宽度和间隙宽度的总和。我们可以通过移动斑马线的位置及调整间隙宽度来实现这样道口的宽度而不受路面宽度的限制而得到规范和统一。

这一宽度可以根据不同地区的具体情况因地制宜地确定。为了便于说明后续问题，假定某地道口宽度统一为 50 米 。

所以要统宽和定速不是为了好看，而是为了实用。

第一，对于限制转弯的道口而言，统宽实际就是拓宽。统宽后原来 20 米 宽的道口就可以实现 50 米 宽的道口的通车效率。

第二，定速和统宽便于驾驶人员通过训练形成技能，即在一定的时间（如 2 ～ 9 秒）走一定的距离（如 50 米 ），达到一定的速度（如 19m /s ，约合 70km/h ）。

•  定速和统宽更便于智能型交通工具制造与运行。

（三）双线和双区

在道口原停止线处（也可能移动一些）画一横贯路面的黄色单实线做为安全线，而停止线则再后延 50 米 设置。在停止线和安全线之间设加速区，在两个安全线之间设匀速区。安全线和停止线构成双线。加速区和匀速区构成双区。双线双区设置如图 1

（四）四灯制

在现行道口的红黄绿三灯主导指示的基础上，加设一橙色灯。实行红灯、黄色闪光灯、绿灯、橙灯四灯主导指示体制。这里面，橙灯与原黄灯作用相同，但工作时间要延长。黄色闪光灯是实现时间交叉的重要手段。黄色闪光灯在红灯之后，四灯排序如图 2 。在允许转弯道口，信号灯应为三列箭头灯，但排序不变。原 3+2 灯制中黄色闪光灯的功能，应由橙色闪光灯替代，以免混淆。

（五）时间交叉

当东西（或南北）方向执行绿灯后橙灯信号，过停止线的车辆继续通行时，南北（或东西）方向将执行黄色闪光灯信号车辆在加速区加速，接近黄线——即安全线时车速达到标准值（例如 19m /s ）。在动态中等候绿灯信号的出现。但此时车辆不可以越过黄线，提前进入匀速区。

当车辆遵从绿灯信号轮及停止线时，信号由绿变橙，则该车必须有足够的时间驶过道口。 橙灯工作时间 计算公式为：

t 橙 ≥ （双区总长 + 最大车长） / 车速 =50 × 2+25/19=6.6s

为了安全和统一可以确定为 12s

为确保时间交叉的安全运行，黄色闪光灯的工作时间应在橙灯的工作 3s 后执行，并与橙灯同时结束。黄色闪光灯的工作时间可以确定为：

t 黄闪 =9s

从时间交叉桥的安全性看，橙灯的工作时间足够长，可以确保过停止线的车辆从容驶过道口。由于加速区的宽度一定，并且黄色闪光灯的工作时间滞后 3s ，则加速区的车辆完全可以做到轮及安全线时速度达到标准值而不会提前进入匀速区。假定行进中的车辆前方停止线处无静止等候的车辆而黄色闪灯已亮（注意：这种情况将会在实行时间交叉后经常出现），则可通过区间自主调速，确保黄色闪光灯工作时车辆不得提前进入匀速区。

时间交叉桥四灯工作时间的分配为：

假定四灯一个循环的周期为 120s ，当经向和纬向通车量相当时，时间对等分配，

经向：红灯 51 s ，黄闪灯 9 s ，绿灯 48 s ，橙灯 12 s 。

纬向：绿灯 48 s ，橙灯 12 s ，红灯 51 s ，黄闪灯 9 s 。

当经大纬小时，

经向：红灯 41 s ，黄闪灯 9 s ，绿灯 58 s ，橙灯 12 s 。

纬向：绿灯 38 s ，橙灯 12 s ，红灯 61 s ，黄闪灯 9 s 。

为了实现时间交叉，黄灯的工作时间增多了，必然要减少绿灯的工作时间，但通车总长不是减少了，而是大大增加了。在图 3 所示的速度时间图象中可以看到：

v 1 为时间交叉桥道口的 v-t 图象。

v 2 为普通道口未出现交通拥堵时的 v-t 图象。

v 3 为普通道口出现交通拥堵时的 v-t 图象。

三种道口在一个信号周期内通车总长分别是：

L 1 =48 × 19+50= 962m

L 2 =60 × 12= 720m

L 3 =60 × 3= 120m

由此可见，时间交叉桥道口可增效 33.6% ～ 700% ：

•  区间调速

从外围区域到时间交叉桥有一个过渡区间。在此区间，特别要启用 GPS 卫星定位系统，实现交通信息中心与车载信息终端对接，以确定区间内每一个指定点（可每间隔 50 米 选一点）的时速。这可使行进中的车辆进入时间交叉桥前不会拥挤，并获得最佳灯位：绿灯或黄色闪光灯的后半段。车辆可连续行驶，不必停止。既节能环保，又可以使经纬两方向，相反相承，互不干扰，大大提高道路运行效率。要注意的是，如逢绿灯或后 2.5S ，则车辆可不必减速，以标准时速通过双区。如到达停止线时，黄色闪灯倒计时间超过 2.5m , 则车辆要在加速区做变速运动 , 大体上是先“减”后“加”。一要保证车辆在加速区的平均速度 =50/t' ； t' 为黄色闪光灯的倒计时间 , 即车辆在加速区的运行时间 , 速度和时间的单位为 m/s 和 s 。二要保证车辆从加速区进入匀速区时，速度达到标准值（如前所述为 19m /s ，为提高运行效率，这个速度还可适当增加）。也就是说，我们可以确保绿灯工作有车辆不会提前进入匀速区，而进入匀速区后，车辆的速度为标准值。

总而言之，本人提出大公交的概念，制定大公交的战略和战术，设计“定速、统宽、双线双区四灯制时间交叉桥” ，目的在于借助现代科技对传统交通系统进行改造，从而建立一种实时、高效、新型、精准的智能交通系统（ ITS ）。

作者单位：鞍钢职工大学高级教师

作者单位：鞍钢职工大学高级教师