楊 宏（北京吉利大學(xué) 中國(guó) 北京 102202）

城市公路的發(fā)達(dá)程度是城市現(xiàn)代化發(fā)展水平的標(biāo)志。在我國(guó)的大、中型城市高峰時(shí)段交通擁堵，都是普遍存在而且是難以解決的問題。北京、上海等一線城市的一些城區(qū)主干道幾乎每天都是超負(fù)荷的，隨著更多汽車的上路，城市交通擁堵會(huì)越來越突出的顯現(xiàn)。道路擁堵增加了很多事故的機(jī)會(huì)，加劇了空氣污染，影響著人們的心情和出行效率，也成為越來越嚴(yán)重的社會(huì)問題之一。

就北京市而言，近幾年的道路建設(shè)發(fā)展是迅速的。眾所周知，對(duì)于這樣一個(gè)大都市，單獨(dú)依賴于不斷增加市區(qū)路橋建設(shè)解決城市道路擁堵肯定是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)槭袇^(qū)里每開辟一條新路以及城市軌道的建設(shè)費(fèi)用是極其昂貴的。顯然，我們有必要考慮其他的治理方案。分析目前現(xiàn)有道路，不難發(fā)現(xiàn)還存在許多影響道路暢通的問題。比如，一些路口設(shè)計(jì)的人車交叉；一些立交橋路仍存在不合理的設(shè)計(jì)；原有道路規(guī)劃設(shè)計(jì)考慮不到汽車容量增長(zhǎng)如此之快，存在設(shè)計(jì)單一等等問題，再加上我們的道路自動(dòng)化水平和智能化水平都很低，這些都成為形成交通擁堵的諸多因素，直接影響著道路的暢通。面對(duì)現(xiàn)存的交通擁堵我們必須采取綜合管理方案，將每個(gè)方面的因素統(tǒng)籌考慮，從不同的渠道解決交通擁堵問題。首先，對(duì)于交通設(shè)計(jì)而言，由于設(shè)計(jì)方案錯(cuò)綜復(fù)雜，涉及到的交通因素諸多，而且各種因素互相作用，往往在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多矛盾，更增加了預(yù)見的難度。比如，洛克菲勒大學(xué)的人口學(xué)教授、數(shù)學(xué)家約耳·科恩[1]認(rèn)為：網(wǎng)絡(luò)上增加一條線路會(huì)增加駕駛時(shí)間以及不可預(yù)測(cè)的瓶頸效應(yīng)。還有許多交通專家都認(rèn)為增加公路的容量會(huì)犧牲交通系統(tǒng)的可靠性。這將提醒我們?cè)诘缆方煌ǜ脑爝^程中，必須關(guān)注一些交通元素之間的矛盾關(guān)系，有必要將設(shè)計(jì)方案選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試工具和手段進(jìn)行預(yù)測(cè)，達(dá)到優(yōu)化的設(shè)計(jì)和改善交通擁堵的目的。在交通設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)上，早在20世紀(jì)90年代世界各國(guó)的交通專家們已經(jīng)獲得了極為有效的成果。比如，使用計(jì)算機(jī)將交通中廣泛分散的不同元素按不同的組織層次結(jié)合起來，模擬出不同設(shè)計(jì)方案的交通系統(tǒng)“實(shí)況”，將不同時(shí)間脈沖的“實(shí)時(shí)”圖像加以分析，利用這種計(jì)算機(jī)“現(xiàn)場(chǎng)”模擬，來預(yù)測(cè)增加一架新橋或開辟一條新路是否能夠到達(dá)預(yù)期的目的及方案的可行性，可以避免了計(jì)劃實(shí)施以后的設(shè)計(jì)漏洞。由伯拉茲創(chuàng)建的這種方案稱為交通分析模擬系統(tǒng)（TRANSIMS）[1]，由美國(guó)交通環(huán)保機(jī)構(gòu)主持將該系統(tǒng)分別于1993年、1995年、1998年等多次運(yùn)用到美國(guó)有關(guān)地域的交通設(shè)計(jì)改建方案之中，通過模擬提供給設(shè)計(jì)者各種結(jié)果，揭示出各種交通設(shè)計(jì)的“真實(shí)”狀況，提供了各種形象生動(dòng)的模擬效果，從而選擇出最佳的方案。交通分析模擬系統(tǒng)僅僅是一種假想的探索和研發(fā)，有助于專家們?cè)诮煌ㄔO(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)意想不到的問題。

此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，以車聯(lián)網(wǎng)形式實(shí)現(xiàn)道路交通的智能化控制，是增加道路功能，改善交通供不應(yīng)求，提高道路效率和通過能力的更有效方式。通過國(guó)外道路交通專家進(jìn)行的試驗(yàn)[2]，對(duì)于一條通過能力為每小時(shí)2000輛的公路，裝配了車聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)車輛行駛，在這種情況下，該路的通過能力可達(dá)到每小時(shí)6000輛。這將提高公路的通過能力和容量3倍，可以節(jié)省出大量鋪設(shè)新路或拓寬道路的資金，也提高城市道路的自動(dòng)化水平，加快城市交流的流通速度。

實(shí)現(xiàn)公路自動(dòng)化或智能化，世界各國(guó)在這一領(lǐng)域的嘗試從未停止過。例如，由美國(guó)詹姆斯·亨·瑞林斯[2]在90年代末提出的具體的方案是在一段高速公路的上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，在汽車上安裝一套電磁設(shè)備，用來檢測(cè)嵌入路面的磁鐵，使汽車經(jīng)過磁鐵時(shí)能轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，用來反映自動(dòng)化汽車的定位或指示汽車將要進(jìn)入彎道行駛。此外，一種雷達(dá)或紅外傳感器可以用來探測(cè)障礙危險(xiǎn)，同時(shí)可探測(cè)到前面的其它車輛，其攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)相連還可以判別道路分界，通過這些設(shè)備來實(shí)現(xiàn)智能化剎車、駕駛、減速、保持合適的車速和車距。裝在車上的數(shù)字無線電設(shè)備能與相鄰的同樣裝有計(jì)算機(jī)道路管理設(shè)備的汽車相互通訊，在各自的顯示器上顯示汽車的有關(guān)控制信息。此外，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛還需要在線路上安裝相關(guān)的設(shè)備?？梢圆扇煞N模式：限定道路模式——在所限定的道路或路段上只行駛自動(dòng)駕駛的車輛；另一種是混合的公路模式——既有自動(dòng)導(dǎo)航駕駛，也有正常駕駛的車輛共同占居公路。當(dāng)汽車進(jìn)入限定的道路模式的道路時(shí)，由汽車上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供信息，需要司機(jī)指定目的地；若汽車處于混合的公路模式，當(dāng)司機(jī)要進(jìn)入自動(dòng)化駕駛時(shí)，必然要與裝在線路的設(shè)備配合。若指定的路段上可以使用自動(dòng)化控制，汽車就可以進(jìn)入自動(dòng)控制線路。具體進(jìn)入可以利用一種專用引橋來引渡。當(dāng)汽車接近該自動(dòng)化高速公路的路口時(shí)，在入口處需要安裝相應(yīng)的傳感設(shè)備，通過電子提問，詢問車輛行駛的目的地，而后檢查該車所適合的自動(dòng)化設(shè)備的工作狀態(tài)，若車經(jīng)過了檢查，司機(jī)將汽車開進(jìn)自動(dòng)化線路，引橋是從人工駕駛轉(zhuǎn)換為自動(dòng)駕駛的過渡路段。這時(shí)汽車檔位將置于計(jì)算機(jī)控制，錄入的所有車輛由專家系統(tǒng)迅速定位，使車輛與已在線路上運(yùn)行的車輛保持協(xié)調(diào)一致。車輛之間互相通訊可分享有關(guān)交通信息，更多時(shí)候需用計(jì)算機(jī)顯示路上的各種情況，起到監(jiān)督作用，調(diào)節(jié)車速車距，使得自動(dòng)化公路在任何時(shí)間內(nèi)都時(shí)刻保持車流的平穩(wěn)。進(jìn)入到自動(dòng)高速路的車流，既可以是獨(dú)立駕駛，也可以根據(jù)需要編隊(duì)行駛。車隊(duì)行駛方式需用無線電通訊網(wǎng)緊密的聯(lián)系在一起，通訊網(wǎng)能連續(xù)不斷的交換有關(guān)速度、加速度、剎車、障礙等類似的信息，車隊(duì)可容納10～20輛自動(dòng)化車輛，由于相互連接的媒介是通訊網(wǎng)，所以聯(lián)接是動(dòng)態(tài)的，可以組合也可以分開，根據(jù)交通條件和各自的目的地的需要而改變。車隊(duì)之間的精確控制可以達(dá)到車間幾米的距離。無論采用哪種方式，車輛都必須能保證駕駛自如，都必須能根據(jù)路面條件和控制設(shè)備的電子反應(yīng)具有獨(dú)立的剎車能力，防止前車因?yàn)橥话l(fā)障礙突然剎車而引起后車相撞。最后當(dāng)這些車輛離開自動(dòng)化公路回到正常行駛時(shí)，在撤離之前，還要在線路出口設(shè)標(biāo)志，同時(shí)設(shè)有警報(bào)裝置，來提醒司機(jī)將駛出自動(dòng)化公路，恢復(fù)到人工駕駛過程。整個(gè)自動(dòng)化的旅程結(jié)束。

隨著近些年來汽車智能化的發(fā)展，汽車自動(dòng)駕駛功能、汽車?yán)走_(dá)安全等技術(shù)都得以實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化公路控制需要許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件支撐，如自動(dòng)化汽車，線路感應(yīng)設(shè)備，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等等。伴隨這些技術(shù)的迅速發(fā)展，催生了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用——車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和運(yùn)用。隨著道路交通的發(fā)展，一些增加汽車駕駛安全性的電子設(shè)備已大量的使用，傳感技術(shù)的多樣化發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)已從科研成果，不斷地運(yùn)用于實(shí)際道路控制，使得道路管理更加智能化。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及應(yīng)用，一定會(huì)充分的緩解不斷增長(zhǎng)的道路需求速度，為解決道路交通的擁堵起到至關(guān)重要的作用。我們可以隨時(shí)關(guān)注這一領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，不斷將這些促進(jìn)交通暢通的新技術(shù)運(yùn)用于現(xiàn)有交通的改造與治理之中，提高現(xiàn)有交通設(shè)施的利用效率，從而改善城市道路的交通擁堵局面。

［1］Kenneth R.Howard.SCIENTIFIC AMERICAN.1997，10.

［2］James H.Rillings.SCIENTIFIC AMERICAN.1997，10.