[发明专利]用于交通流量优化的受管理使用权系统

说明书

本申请要求2014年10月6日提交的美国临时专利申请No.62/060,511的权益，并且通过引用的方式将该临时专利申请合并在此。

背景技术

在世界上的许多大城市中，高峰交通时间期间的行程持续时间可能是非拥堵交通中的行程持续时间的5到10倍。这导致燃料、个人时间、企业生产力以及污染方面的大量附加成本。拥堵缓解措施常常采取以下三种形式当中的一种：

1)通过建造更多道路增加系统容量；

2)通过调节信号定时、进/出控制等等来改进流量；或者

3)通过减少任何给定区段、道路或车道中的车辆的数目来改进流量。

本公开内容的焦点是第3种方法——通过减少道路上的车辆的数目(车辆密度)来增加流量。为了理解减小车辆密度的优点，有用的是审视车辆密度与总体交通流量之间的大致关系。图1中示出的曲线图中的曲线代表交通密度(沿着某一条道路的每英里车辆数目)如何影响车流量(经过某一点的每小时车辆数目)。

相交的直线表明与曲线相交处的车辆速度(流量除以密度)。绝对的数字不应当被完全按照字面意义来理解，但是其形状通常是成立的，并且所述形状表明了高度拥堵的交通在利用可用的道路容量方面是多么低效，以及为了最大化流量必须多么急剧地从高于每车道每英里200辆车(每辆车26英尺)的最坏情况拥堵水平减小车辆密度。

大致呈矩形的曲线表明，从零开始随着车辆增加总流量也增加，这是因为更多车辆的行驶速度只受到个人驾驶实践和交通规则的限制。随着密度逼近曲线的峰值，随着驾驶员响应于更高的密度而减慢速度，车辆速度开始下降，并且总流量开始趋于平稳。在经过峰值之后，增加更多车辆变得具有反效果，从而既减少总流量也降低单独车辆的速度。应当注意到的是，围绕峰值存在一个较宽的密度范围，其中尽管速度显著降低，流量则保持大致相同。关于这一点的直观解释可能是驾驶员在拥挤交通中倾向于在车辆本身之间保持近似固定的时间间隔(例如1.5秒)，以便允许反应时间和停车距离。该固定时间间隔导致较宽速度范围上的固定流量速率。

在给定曲线形状的情况下，理想的最大操作密度可能是峰值之前一点(点A)，其中流量接近最优并且车辆速度仍然接近自由流动交通的车辆速度。操作在曲线的该区段中可能需要把道路上的车辆减少到最坏情况拥堵水平的一小部分(20-30％)，但是单独车辆速度可以快5-10倍。

当前有许多方法和系统被用来减小车辆密度。一些方法和系统非常直接，比如强制特定车牌号码在一周当中的某些天无法上路，其他方法和系统则更加间接，比如改进公共交通运输以及鼓励拼车。一种非常常见的方法是使用通行费和费用以增加使用道路的成本。如果成本足够高，则一部分人群将选择避免该成本的路线或交通运输方式。

但是现有的成本驱动的方法的一个缺点在于，其基于财务状况对于驾驶人群施加了不均等的负担。可以承受通行费的人能够利用较不拥堵的受限制路线和车道，无法承受通行费的人则必须应对余下的道路或车道上的甚至更高的交通密度。在此意义上，这些方法并不是收入中立或公平的。此外，由于这一可承受性约束，这些方法的需求减少效果有所帮助，但是常常远不足以达到对于在高度过饱和的道路系统中最大化交通流量效率所必要的程度。

取代组织和管理需求以便主动并且直接地控制交通密度，在例如新加坡、伦敦和斯德哥尔摩之类的地方所使用中的几乎所有其他拥堵减轻方法都使用需求减少(也就是说使用某种其他交通运输方法、在某一其他时间出行或者根本不出行)作为其主要目标，并且通过成本抑制因素间接地这样做。

发明内容

本公开内容总体上涉及用以管理交通运输系统中的一条或多条道路上的车辆交通密度的方法和系统，这是通过以下方式当中的一项或多项来控制道路使用权实现的：许可、通行费、费用以及惩罚。可以基于需求实时地管理所述控制，并且许可和费用在一个实施例中是特定于请求使用权的单独车辆的。在一个实施例中，集中式软件算法可以以防止过多的交通需求把交通流量减少到最优水平以下，从而最大化(或者至少改进)道路容量并且最小化(或者至少改进)行驶时间的方式管理使用权许可。