一种加入小循环系统的复合式城市交通系统的制作方法

本发明涉及交通工程，特别是一种加入小循环系统的复合式城市交通系统，是关于城市道路格局的理论和技术创新。

背景技术：

随着人类社会的加速发展，现代城市因交通拥堵带来的困扰越来越多；拥堵会直接导致经济社会诸项功能衰退，引发城市生存环境的恶化；拥堵不仅增加了居民出行的时间和经济成本，还会引发各种交通事故、污染环境。

靠信号灯管制的城市道路交叉口是一个“瓶颈”所在，道路通过能力在此被大大削弱，而一般大城市的道路都呈“棋盘”状分布，有太多的平面交叉口汇集在狭小的区域内，多个交叉口矛盾叠加，更增加了爆发整体性堵塞的风险。

修建立交桥是解决交叉口矛盾冲突的一个途径；但立交桥占地太多，其工程体量庞大，而城市道路的相邻交叉口之间又相距很近，根本无法规模化的建造立交桥。

不论是在交叉口设置信号灯，或是架设立交桥，其目的无非是解决矛盾冲突；对于靠右行驶的交通体系来说，左转弯要对诱发一系列矛盾冲突负主体责任；而对于靠左行驶的交通体系来说，这个角色变为右转弯。

治理交通拥堵，重点要解决左、右转弯以及其与直行之间的矛盾冲突问题，目前人们在这个方面的努力虽然一直都没有停止，但收效非常有限。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种加入小循环系统的复合式城市交通系统，并以此来系统的解决当前城市交通拥堵的世界性难题。

当今全球有两大交通体系，比较主流的是靠右行驶的交通体系，被大多数国家采用，比如中国、美国等；其次是靠左行驶的交通体系，比如日本、印度等国。靠右行驶的交通体系，左转弯有害；而靠左行驶的交通体系，右转弯有害。

不论靠右行驶，还是靠左行驶，一个国家通常只能选择其中一种，因此其道路系统只有一个循环回路；靠右行驶为逆时针流向，而靠左行驶则为顺时针流向；就交通体系的选择来说，每个国家都是“一国一制”的单循环模式。

本发明解决问题的基本思路是：以已有的单循环模式交通系统、也即大循环系统为基础，再引入一个小循环系统，其方向属性与既有的大循环系统相反；然后再将左、右转弯的车辆分别导引到可以使其无害通过的循环系统中去，达到消除冲突点的目的。

实现这个目标还必需具备一个重要的前提：那就是大循环系统和小循环系统要求能够很容易的互联互通，要保证车辆能非常可靠的在大、小两套循环系统中顺利出入和自由来去。

通过这种“一国两制”的技术手段，既可以实现无害左转弯，又可以实现无害右转弯，并且能彻底消除左左之间、右右之间，以及左直、右直之间产生的各种纷繁复杂的矛盾冲突，为从根本上解决交通拥堵难题提供了一个可靠的技术方案。

按照大、小循环系统的相对位置，该复合式交通系统分为平面式和立体式两个大类；其中平面式又分为内嵌型和并列型；立体式有高架、下沉之分，但在这里是按功能区别分类的，有轿车专用型系统和功能均分型系统两种；以上不同的结构类型及其组合，只有根据具体情况制定正确的使用方案，才能最大化的产出效益。

加入小循环系统的复合式城市道路交通系统有很多突出的优点，在工程实施和经济效益方面主要有如下几点。

在工程实施方面：加入小循环系统的复合式城市交通体系，能够做到不高架、不深挖、不外扩；也就是在正常的分层结构之外，没有复杂的高架桥，向下发展也不会占用过多的地下空间，还有就是不向路外扩张；这些结构特点决定了系统的工程造价相对较低，并且能够很好与外部环境相容。

就其经济效益来说，主要有两个重要的方面：

第一，将彻底消除交叉口的冲突点。

城市道路交叉口的矛盾冲突是引发交通拥堵的最主要因素；以中国为例，在靠右行驶的交通体系里，左转弯会带来很多冲突点；引入靠左行驶的小循环系统后，所有左转弯车辆都被引入到小循环系统中去，实现了无害左转弯。当每一个交叉口都实现无害左转弯后，相当于在每一个交叉口都架设了全功能立交桥，这对交通格局的改善来说意义重大。

第二，将彻底消除左转掉头现象。

为保障行车安全，现代城市的道路多用隔离栏、绿化隔离带等隔离设施将路板一分为二，对于主干道旁、通往城市功能区的次干路来说，其与主干道的交汇点处便形成了一系列的“t”字路口；以中国靠右行驶的交通体系为例，车辆不能直接左转弯，需要先右转弯然后到前方交叉口掉头才能间接的完成左转弯，这无疑造成了时间和程序上的浪费。引入靠左行驶的小循环系统后，车辆能够实现直接左弯转出入主干道，这将极大的提高效率，节省人们的时间和降低油耗，仅此一项便能带来巨大的经济效益。

以下将结合附图，通过四个实施例详细介绍小循环系统及复合式城市交通体系，所有实施例对应的图号和名称如下：

图1——图3是平面式的内嵌型系统

图4——图10是立体式的轿车专用型系统

图11——图13是立体式的功能均分型系统

图14——图15是平面式和立体式组合应用的实例

实施例一：小循环系统内嵌的平面式类型

小循环系统与大循环系统相对独立，但两者之间有互通互联的机制和相应设施。小循环系统内嵌和并列是平面式的两种基本类型，以大循环系统靠右行驶为例，小循环系统可以利用其靠左行驶的特点，接纳来自大循环系统的左转弯车辆，在减轻大循环系统交通压力的同时，还利用自身优势破解由左转弯引发的矛盾冲突问题。

图1中，大循环系统的车道2和4位于路板最外侧；置于大循环系统内部的车道1和3构成小循环系统的两条车道。本例大循环系统靠右行驶，因此小循环系统靠左行驶。图中重点展示了南侧-s的情形，其他如北-n，西-w，东-e三侧也是与南侧相同的结构。

内嵌型小循环系统的交叉口一般不与大循环系统干涉，通常会下沉至大循环系统交叉口之下。小循环系统的车道在临近交叉口时分为两路，一路通往大循环系统的交叉口，另一路经下行坡道5被导引到地下的小循环系统交叉口处。

图2是小循环系统的交叉口，该交叉口位于地下，其正上方是大循环系统的交叉口；该交叉口只允许直行与左转弯混合编队的小轿车通行。（a）图中，由东、西两方向来的直行与左转弯车辆正在通过交叉口；而南、北方向来的直、左混编车列6a和6b则在各自的停车线处等待。（b）图则是南、北方向来的直行与左转弯车辆通行，由东、西方向来的直、左混编车列7a和7b在各自的停车线处等待。

图3是小循环系统和大循环系统互联互通的路线图；大、小循环系统间的车流互通，一般都在地表的大循环系统交叉口完成。（a）图中，来自南侧、准备驶离小循环系统的车辆8，主要以右转弯的形式进入东侧大循环系统车道中，该车也可伺机以直行或左转弯的形式进入北侧、西侧的大循环系统车道中去。（b）图中，准备由大循环系统进入小循环系统的车辆9，可以直行、左转弯、右转弯的形式经北侧、西侧、东侧入口进入到小循环系统的车道中去。

实施例二：立体式的轿车专用型系统

本例是小循环系统下沉的立体式类型，大、小循环系统上、下布置，两者通过道路中心的波浪式立交墙实现互联互通；此类型比较适合构建轿车专用的小循环系统。

本实施例中，地面的大循环系统靠右行驶，用以通行大型车辆和部分小型车辆，地下的小循环系统靠左行驶，专门用来通行小型车辆。

在运转模式上，地面的大循环系统依旧保留经典的信号灯管控模式，车辆遵循既有的交通规则；而下沉的轿车专用的小循环系统则借助一些必要的技术手段，构建出完全无矛盾冲突的小循环道路系统。

图4（a）是道路的断面，下层小循环系统的道路比上层大循环系统的道路单侧少一条车道，相应部位是砂石填充层10。往里去的车辆为顺向，其方向标为“×”，而向外来的车辆为逆向，其方向标为“ο”。用于沟通上、下路板的是正中的是波浪式立交墙，其由若干组坡道组成，为斜坡状墙式结构，车辆11可以沿其坡道上下行驶。

（b）图是大循环系统和小循环系统“四区四向”的“对角互通”示意图，地面左侧g-l和地下右侧b-r这两个区，其方向属性相同，有上行和下行两个方向的互通需求；相似的，地面右侧g-r和地下左侧b-l这两个区的方向属性相同，也有上行和下行两个方向的互通需求。

图5是波浪式立交墙的基本结构图，为满足上述四种“对角互通”的需求，需要准备包括四种斜坡台的斜坡台组，其个体分别是图中的12、13、14、15，四个斜坡台结构相似，但其开口的方向及开口的高低位置各不相同。斜坡台的基本结构都如斜坡台14，分为高位平台14a、低位平台14b和斜坡14c三部分，除划虚线的开口处外，平台和斜坡边侧围有护栏；高、低位平台的开口位于斜坡的前、后两端，分布在左、右两侧。

图6是两种类型的波浪式立交墙，一段完整的波浪式立交墙有四个斜坡和四个平台。平台按所处位置的不同分为高位平台和低位平台；按照结构不同分为异侧开口平台和同侧开口平台。（a）图显示的是异侧开口平台，其开口在斜向隔栏两侧划虚线处，两开口的位置一左一右、并前、后错开。（d）图是同侧开口的平台，其两个开口同在隔栏对侧，两者之间用三角形挡块隔离。

（b）图和（c）图是两种波浪式立交墙墙体，包括两个高位平台和两个低位平台，以及四个斜坡，其结构可以分解为a、b两段，b段是a段沿长轴类似镜像对称的结构体，a、b两段首尾相接就能构成一段完整的波浪式立交墙墙体。（b）图是异侧开口平台在高位的两单元段16a和16b，（c）图是同侧开口平台在高位的两单元段17a和17b。

图7是小循环系统下沉的立体式类型道路的局部，图中移去了表层路板，从路面标线可以看到下层道路靠左行驶的特点。在下层路面的正中，是采用的异侧开口平台高位放置的波浪式立交墙单元，可以看到与上层路面平齐的异侧开口平台18a和18b，两平台之间是低位放置的同侧开口平台20。图中还有最外侧、属于大循环系统的两条车道19和21，这两条车道遵循靠右行驶的原则。

图8是小循环系统下沉的立体式复合交通体系十字交叉口，图中方向标分别对应北-n、西w-、南-s、东-e。以隔离栏23隔开的南北方向两条车道，以及四个左转弯车道同在下层道路平面，而东西方向两条直行车道25则下穿该平面。四个属于地表大循环系统的右转弯，为了避让路面行人及非机动车，利用斜坡下沉至下层路面，图中可见东侧右转弯下行坡道22b和其在北侧的上升坡道22a。四个右转弯和四个左转弯虽然在同一个平面上，但彼此被隔离栏24隔离开来，互不相通。

图9是图8的俯视图，从该图中可以更直观的看到各方向来车在同一空间里互不干扰，并且自如通行的状况。图中除东、西方向两个直行下穿地下路面外，剩余的四个右转弯，四个左转弯和南北方向两个直行都在同一个平面内，而且左、右转弯的轨迹线相邻却并不干涉，真正达到了在交叉口完全消灭冲突点的目的。

图10是图8加了地表路板后的情形，地表车道属于大循环系统，车辆靠右行驶。路板中分线上则规律的布置有长椭圆形的路心出入岛，分为异侧开口平台在高位的类型27和同侧开口平台在高位的类型30；前述波浪式立交墙的高位平台位于路心出入岛岛心。路心出入岛之间以隔离栏26相连。从图中还可以看到路板西侧的右转弯下沉入口29和上升出口28，其他三侧也都有这样的右转弯出口和入口。

实施例三：立体式的功能均分型系统

小循环系统高架的复合式交通系统，比较适合按车辆去向分派大、小系统。此类型比较适合构建功能均分型的小循环系统。以大循环系统靠右行驶为例：本实施例将四个右转弯车辆和东向西、西向东两个直行车辆引入大循环系统；而剩余的四个左转弯和南向北、北向南两个直行则引入靠左行驶的小循环系统中去；这样大、小两个循环系统各承担两个直行和四个转弯的通过任务，并且都能实现无害通行，交通流量基本上被平均分配，大、小两系统各承担一半。

图11（a）是小循环系统高架的一个断面视图，上层是小循环系统，车辆靠左行驶；下层是大循环系统，车辆靠右行驶，正中是波浪式立交墙，两侧有支柱35。因车辆大、小混行，因此包括波浪式立交墙在内的道路及高架桥高度都按大尺寸设计。图中往里去的顺向标为“×”，而向外来的逆向标为“ο”。

（b）图显示了波浪式立交墙的基本结构及功能区分，

立交墙部分功能单元是从高位平台的中线到相邻低位平台的中线间的部分，其完整功能单元包括逆向下行区间31、逆向上行区间32、顺向上行区间33、顺向下行区间34这四个连续的部分功能单元；大、小循环系统的道路系统包括左上区路板g-l、右上区路板g-r、左下区路板b-l、右下区路板b-r。“四区四向”对角互通共有四组，其组配关系是：g-r→b-l对应逆向下行区间31、b-l→g-r对逆向上行应区间32、b-r→g-l对应顺向上行区间33、g-l→b-r对应顺向下行区间34。

图12（a）、（b）分别是高架的桥面和移除桥面看到的下层路面的情形。本例的小循环系统在高架路面，大循环系统在地表。从（b）图中可以看到，下层地表的车辆靠右行驶，位于道路正中的立交墙延绵不断，随道路的走向发展；一组坡道单元38和39沿道路走向重复循环排列。（a）图相当于（b）图加装了高层路板的情形，车辆靠左行驶，可以看到循环布置的长椭圆形的路心出入岛36和37，两个路心出入岛之间设有分隔栏杆。

图13分别是高架的小循环系统交叉口和地表的大循环系统交叉口。（a）图是高架的小循环系统交叉口，车辆靠左行驶，该区域分管南向北、北向南两个直行和四个左转弯。（b）图是地表的大循环系统交叉口，车辆靠右行驶，该区域分管东向西、西向东两个直行和四个右转弯。

行经大、小循环系统交叉口的车辆，都是预先经自路段的波浪式立交墙“整合调度”后才有序进入各自交叉口的，因此车辆能够各行其道，高速通过，没有任何冲突点存在。

实施例四：平面式和立体式组合应用的实例

对于加入小循环系统的复合式城市交通体系来说，分属不同大类的交通体系之间也可以相互组合甚至连接；比如并列型属于平面式的大类，其与立体式可以很好的配合使用。

图14正中是位于城市“棋盘路”网格中的一个城市功能区，比如生活社区，该社区四周的四条主干道相交于四个交叉口，交叉口40是其中之一；主干道是小循环系统下沉的立体式类型；该社区有类似楼宇41的建筑物共九座，楼宇附近是通往主干道的次干路42，类似的次干路共用八条；图中的次干路42就是一种小循环系统并列的平面式类型。

图中主干道的路心，规律的分布有路心出入岛，并且按照a型、b型交错布置的原则排列。如前所述，路心出入岛共有两大类，一种是异侧开口平台置上，其构成单元是a1和b1；另一种是同侧开口平台置上，其构成单元是a2和b2。图（a）和图（b）分别是这两大类路心出入岛的放大视图。

图15是图14中次干路42与主干道交汇处的放大图，（a）图是（b）图沿剖切面a-a剖切后的情形，车辆48a、49a、50a分别车辆48、49、50的另一个视图。

主干道是立体模式，其大循环系统在地表，小循环系统在地下。次干路是平面模式，其大循环系统包括43和44两条车道，由地表通往主干道大循环系统；在其左侧的小循环系统包括45和46两条车道，通往地下的主干道小循环系统。

平面式和立体式交接的原则是：平面式的大循环系统与立体式的大循环系统连接；平面式的小循环系统与立体式的小循环系统连接，通俗的说就是：大接大、小接小。

结合（a）、（b）两图，次干路开往主干道的右转弯车辆47和左转弯车辆50，分别从地上、地下实现直接转弯，而驶离主干道的右转弯车辆48和左转弯车辆49，也都能实现直接转弯，不用迂回绕行。

小循环系统不能独立存在，它是相对于大循环系统来说的；大、小循环系统相互依存，相互配合；如果再辅以先进的计算机控制技术和交通指挥系统，进一步优化配置城市交通的供求关系，将有效的扭转城市交通的困局，使城市交通的综合效益更加接近理想的目标。