從交通流談堵車

新知客:目前國內(nèi)堵車情況最普遍最嚴(yán)重的是哪一個(gè)城市呢?

姜銳:據(jù)我了解，還是北京的堵車問題最嚴(yán)重，尤其在上下班高峰期。

新知客:如果我們要研究堵車問題，應(yīng)該怎樣來著手呢?

姜銳:堵車問題是一個(gè)既簡單又復(fù)雜的問題。我們大家都知道堵車的原因在于車太多了，交通工程學(xué)上你為交通需求大于交通供給。

緩解堵車問題，可以從兩個(gè)方面來著手。一是減少車輛，二是增加交通設(shè)施的承載通行能力。

新知客:減少車輛，那我們的汽車工業(yè)豈不是很受影響?

姜銳:減少車輛，不是指減少汽車保有量，而是指減少上路車輛，也即減少汽車出行量。

現(xiàn)在政府發(fā)展汽車工業(yè)，還是鼓勵(lì)老百姓買車的，但如果大家買了車，上下班的時(shí)間都開車上路，那么可能誰也解決不了堵車問題。

新知客:怎樣減少汽車出行量呢?如果買了車又不上路，那豈不是白買了嗎?

姜銳:減少汽車出行量的一個(gè)重要措施是合理的城市規(guī)劃，改變不合理的城市布局。但這是非常復(fù)雜的一個(gè)問題，尤其是對北京、上海這樣的大城市。

在目前已有的城市布局下，為了減少汽車出行量，最重要的方法應(yīng)該是大力發(fā)展公共交通，尤其是公共軌道交通。比如紐約、倫敦、巴黎、東京等，其地鐵、輕軌等軌道交通線都是密如蛛網(wǎng)，人們可以很方便地到達(dá)城市的任何一個(gè)位置。我在東京生活了一年，了解到從大學(xué)教授到公司職員，上下班基本都是搭地鐵。我的科研合作者，東京大學(xué)的西成活裕教授，甚至沒有私家車。

新知客:您對北京、上海、廣州幾個(gè)城市的堵車治理措施能分別評價(jià)一下嗎?

姜銳:在公共交通不到位的情況下，政府不得不出臺強(qiáng)行措施來減少汽車出行量，如北京的尾號限行。在奧運(yùn)會(huì)期間，這一措施減少了近一半的小汽車出行量，當(dāng)然就不堵車了?，F(xiàn)在爭論得比較激烈的擁擠收費(fèi)措施，如果實(shí)行的話，某些程度也會(huì)起到減少汽車出行量的作用。有些國家規(guī)定特定時(shí)段特定區(qū)域的小車上除了駕駛員以外，至少還要有一位乘客，也是出于減少汽車出行量的目的。

北京的尾號限行、上海的汽車牌照拍賣，都屬于強(qiáng)行減少汽車出行量的措施，但不應(yīng)作為緩解堵車的長久之計(jì)。

新知客:那還有其他的辦法嗎?

姜銳:緩解堵車問題的第二個(gè)方面是增加交通設(shè)施的承載通行能力。首先要增加現(xiàn)有交通設(shè)施，主要是指新增、拓寬道路及改造路網(wǎng)等，這屬于交通規(guī)劃的研究范疇，和城市規(guī)劃緊相連。其次是通過科學(xué)管理和控制，增大現(xiàn)有設(shè)施的通行能力。

我們最常舉的一個(gè)例子是，20世紀(jì)紐約市擬新修一條通往新澤西的隧道，以緩解交通擁堵。但后來通過更加科學(xué)的交通控制，提高了已有隧道的通行能力，從而避免了新隧道的修建。近年來，世界各國都在投入智能運(yùn)輸系統(tǒng)的研究，其主要目的之一也是期望增大現(xiàn)有設(shè)施的通行能力。這方面大家可以看到的一個(gè)實(shí)例是城市道路信息板，實(shí)時(shí)顯示道路的擁擠情況，為駕駛員提供信息避開擁擠路段。此外，匝道控制通過在入匝道上設(shè)置紅綠燈來控制入匝道流量，從而保證主干道暢通;優(yōu)化信號控制系統(tǒng)可以增加交叉口的通行能力;可變限速系統(tǒng)可以提高車流穩(wěn)定性，改善交通安全性;交通事故檢測系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通事故，從而在第一時(shí)間展開擁堵疏散;電子收費(fèi)實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，大大提高收費(fèi)站的通行能力。這些都是可以在現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)的解決辦法。

新知客:要治理堵車，有觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)該給予司機(jī)更充分的信息和自由選擇，讓司機(jī)能知道何處出現(xiàn)嚴(yán)重的擁擠，而不是使用各種限制政策。您怎么看?

姜銳:交通流研究者做過計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，從A到B有2條相同的道路，在A處有一個(gè)實(shí)時(shí)信息板，顯示到達(dá)B處的車輛的路上行駛時(shí)間。如果所有車輛都按照信息板提供的信息選擇所需時(shí)間較少的道路，將造成兩條道路上車流量的巨大波動(dòng)，從而大大降低通行能力。這個(gè)例子說明，我們需給出正確和準(zhǔn)確的信息，否則可能適得其反。但提供這樣的信息，是一件非常困難的事情，往往我們提供的信息還不如駕駛員自己的駕駛經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)確。

新知客:您研究的交通流是一個(gè)怎樣的流?和水流一樣嗎?

姜銳:交通流和水流類似也有很多區(qū)別。它有這樣幾個(gè)特點(diǎn):當(dāng)車流很稀疏，即車輛密度很低時(shí)，車輛速度很快，但車流量卻很低;隨著車輛密度增加，車輛速度降低，但車流量卻增大;當(dāng)車輛密度達(dá)到某個(gè)臨界值附近時(shí)，車流量達(dá)到最大值。

此后，車輛密度繼續(xù)增加時(shí)，車輛速度和車流量都會(huì)降低;當(dāng)車輛密度達(dá)到最大值時(shí)，車輛速度和流量都為零。這一車流量與車輛密度之間的關(guān)系在交通流領(lǐng)域被稱為基本圖。我們常見的水流，其密度可以認(rèn)為是不變的，流量與速度成正比。對于一段給定的管道，水流速度取決于壓力差，壓差越大，速度越大，流量也越大。而對于一段給定的道路，最大車流量卻是不可變的。

新知客:交通流研究對于治理堵車有什么幫助嗎?具體可以怎樣來用?

姜銳:交通流研究車輛運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，是交通管理和控制的基礎(chǔ)。具體來說，每提出一個(gè)新的管理控制策略，都應(yīng)該先用交通流模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其效果，然后再進(jìn)行實(shí)地實(shí)驗(yàn)。

新知客:交通流的主要研究數(shù)據(jù)從哪里來呢?研究方法是怎樣?

姜銳:研究數(shù)據(jù)主要通過道路上埋設(shè)的線圈探測儀獲得，還可以通過錄像、浮動(dòng)車、GPS、航拍等方式獲得。研究方法主要是建模和仿真，包括使用偏微分方程、常微分方程、元胞自動(dòng)機(jī)等方法。