運用供需平衡理論解析城市道路交通擁堵機理

何樹林

(遼寧警官高等?？茖W(xué)校公安管理系，遼寧大連 116036)

0 引言

城市道路交通是城市社會經(jīng)濟活動的命脈，它對城市的發(fā)展、經(jīng)濟增長和社會進步起到了決定性的作用。有效的城市道路交通保證了城市功能的實現(xiàn)和城市社會經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定、健康的發(fā)展。

從國外城市道路交通的發(fā)展歷程看，城市道路交通供需平衡的研究主要經(jīng)歷了三個階段:在進入汽車社會的早期，城市道路交通供需平衡研究的重點是加強道路交通設(shè)施建設(shè)，改造城市主干道，提高整體路網(wǎng)的交通容量，以滿足道路交通需求。20世紀(jì)70年代，道路交通供需平衡研究轉(zhuǎn)向了如何提高現(xiàn)有道路交通網(wǎng)絡(luò)的利用效率，使現(xiàn)有道路交通網(wǎng)絡(luò)的通行能力得以充分利用。20世紀(jì)80年代后，城市道路交通供需平衡研究逐步轉(zhuǎn)向供需兩個方面。我國城市道路交通供需平衡理論研究始于20世紀(jì)90年代［1］，在城市道路交通供需平衡研究中，主要存在“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”和“追隨型”等問題。

目前，我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展，城市化進程加快，城市人口和機動車數(shù)量急劇增加，而道路交通的基礎(chǔ)設(shè)施卻增長緩慢，使城市道路交通擁堵問題日益突出，嚴(yán)重影響著城市經(jīng)濟社會的發(fā)展，成為阻礙和制約城市可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。因此，如何解決好這一問題，越來越受到政府、專家和學(xué)者的高度重視。筆者認(rèn)為，運用道路交通供需平衡理論，首先對城市道路交通擁堵的機理進行科學(xué)分析，其次在供需兩個方面施策，便可有效緩解城市道路交通的擁堵問題。

1 城市道路交通供需平衡理論

1.1 道路交通的供需定義及相互關(guān)系

城市道路交通系統(tǒng)是一個系統(tǒng)的、復(fù)雜的、動態(tài)的社會綜合大系統(tǒng)，它由道路交通供給系統(tǒng)與道路交通需求系統(tǒng)所組成。道路交通供給是指為了滿足各種交通需求所提供的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)，它具有供給的資源約束性、供給的目的性和供給者的多樣化等特征。道路交通需求是指出于各種目的的人和物在社會公共空間中以各種方式進行移動的要求，它具有需求時間和空間的不均勻性、需求目的的差異性和實現(xiàn)需求方式的可變性等特征。

道路交通供給與需求系統(tǒng)是相互影響、相互作用的。在實際運用中要保持兩者相互協(xié)調(diào)，而不能片面地只考慮一個系統(tǒng)的發(fā)展問題。如過量的道路交通基礎(chǔ)設(shè)施會造成短期內(nèi)的閑置，從經(jīng)濟角度考慮也是不可取的;而發(fā)展滯后的基礎(chǔ)設(shè)施又會造成供給不足。需求是可以調(diào)節(jié)的，而供給是有限制的。但供給必須滿足社會各項活動所必需的基本需求，保持道路交通運輸系統(tǒng)在可接受的負(fù)荷狀態(tài)下運行，否則城市就無法生存和發(fā)展。同樣，由于供給的短缺，必須對需求進行調(diào)控。

1.2 道路交通供需平衡的內(nèi)容

城市道路交通供需平衡包括路網(wǎng)容量供需平衡、路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)供需平衡、路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)供需平衡和道路交通結(jié)構(gòu)供需平衡。

1.2.1 路網(wǎng)容量的供需平衡

路網(wǎng)容量是指道路網(wǎng)在一定的服務(wù)水平下，作為一個整體在一定的時間內(nèi)所能承擔(dān)的最大交通量，它能夠反映交通供給與交通需求之間的矛盾。路網(wǎng)容量的供需平衡是指在規(guī)劃水平上，道路網(wǎng)的總體容量和道路網(wǎng)的交通負(fù)荷的匹配程度。從保障城市正常功能和促進城市經(jīng)濟發(fā)展的角度考慮，對于這種匹配程度無疑應(yīng)當(dāng)盡量給予滿足，否則，一旦受到過分抑制，就意味著城市功能的受損和城市經(jīng)濟發(fā)展的限制。

1.2.2 路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)供需平衡

路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)是指城市道路網(wǎng)的幾何形狀。路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)供需平衡是指城市道路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)與道路交通需求流向空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的匹配程度。在特定的城市布局形態(tài)下存在著特定的道路交通需求流向，便構(gòu)成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如果路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)與道路交通需求流向不一致，就會發(fā)生有路沒車，有車沒路的情況，從而導(dǎo)致道路通行能力下降、甚至發(fā)生擁堵現(xiàn)象。

1.2.3 路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)供需平衡

路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)是指在城市道路系統(tǒng)中，快速路、主干路、次干路和支路所占的比重。如果各個等級的道路其比例關(guān)系搭配合理，就可以使路網(wǎng)的整體效益發(fā)揮到最大;反之，如果道路等級結(jié)構(gòu)不合理，相互銜接失調(diào)，即使城市道路具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，實際路網(wǎng)容量也不一定能滿足道路交通需求。路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)供需平衡是指路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)能充分實現(xiàn)道路交通分流的目的，使各層次的道路系統(tǒng)無論在形式上，還是在功能上均銜接順暢，從而充分發(fā)揮路網(wǎng)的總體容量，達到供需平衡。

1.2.4 道路交通結(jié)構(gòu)供需平衡

城市交通結(jié)構(gòu)是指自行車、公交車、小汽車、軌道交通等多種交通方式。城市交通結(jié)構(gòu)供需平衡是指城市交通結(jié)構(gòu)應(yīng)符合城市交通可持續(xù)發(fā)展的框架，在城市資源允許的情況下，應(yīng)能使整個交通系統(tǒng)中的各種交通方式相互協(xié)調(diào)配合，保證人們快速、經(jīng)濟、安全、舒適、準(zhǔn)點到達目的地，同時保證所用交通工具對環(huán)境的影響最小，道路系統(tǒng)中行駛車輛最少。

由此可見，城市道路交通供需平衡的內(nèi)容及其相互關(guān)系，如圖1所示［2］。從圖中可以看出，路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)供需平衡、路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)供需平衡和交通結(jié)構(gòu)供需平衡呈并聯(lián)關(guān)系，與路網(wǎng)容量供需平衡串聯(lián)組成道路交通供需平衡內(nèi)容。三個結(jié)構(gòu)和總量的不同平衡組合體現(xiàn)的是道路交通供需平衡的質(zhì)量。而路網(wǎng)容量供需平衡居于主導(dǎo)地位，起關(guān)鍵作用，只有路網(wǎng)容量達到供需平衡才能首先有可能實現(xiàn)城市道路交通供需平衡;路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)、布局結(jié)構(gòu)和交通結(jié)構(gòu)供需平衡則居于從屬地位，起輔助作用，使路網(wǎng)盡可能達到供需平衡。

圖1 道路交通供需平衡系統(tǒng)

2 城市道路交通擁堵的形成機理分析

2.1 道路交通“擁堵”的定義

道路交通擁堵是指道路交通需求(一定時間內(nèi)想要通過某道路的車輛數(shù))超過某道路的交通容量(一定時間內(nèi)該道路所能通過的最大車輛數(shù))時，超過部分交通滯留在道路上的交通現(xiàn)象［3］。道路交通擁堵的具體定義世界各國尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。日本1994年在制定新交通擁堵對策計劃時，確定一般道路擁堵長1 km以上或擁堵時間10 min以上定義為道路交通擁堵，高速公路擁堵量(擁堵時間×持續(xù)時間)在15 hkm/d以上定義為道路交通擁堵。美國道路通行能力手冊在對城市干線街道的服務(wù)水平的等級劃分中，將車速為22 km/h以下的不穩(wěn)定車流稱為擁堵車流。我國公安部則對擁堵路口和擁堵路段分別給出了定義:車輛在無信號燈控制的交叉路口外車行道上受阻且排隊長度超過250 m，或車輛在信號燈控制的交叉路口，3次綠燈顯示未通過路口的狀態(tài)定義為擁堵路口;擁堵路段則定義為車輛在車行道上受阻且排隊長度超過1 km的狀態(tài)［4］。

2.2 城市道路交通流及其狀態(tài)

城市道路交通是由城市用地、人、車和道路構(gòu)成的，而道路交通需求和道路交通供給則構(gòu)成了城市道路交通系統(tǒng)中的交通流量(簡稱交通流)。交通流是指在道路上某斷面單位時間內(nèi)所通過的車輛或行人數(shù)。由機動車流、非機動車流和人流組成的混合交通流是我國特有的城市交通現(xiàn)象，它的存在加大了城市道路交通問題的復(fù)雜度。

城市道路交通流有四種狀態(tài)［5］:①自由狀態(tài)流。行駛通暢，車速基本不受限制，道路上沒有或少有耽擱，車速高，流量低，車流密度低。②穩(wěn)定狀態(tài)流。車速開始受到道路交通條件的限制，但駕駛?cè)诉€可以自由選擇合理的車速和行駛車道。③不穩(wěn)定狀態(tài)流。流量稍有變動或車流偶爾受阻，運行車速大幅度下降，嚴(yán)重時車輛時停時開，車速很少超過50 km/h，流量接近或達到道路本身的容量。④擁擠阻滯流。車流流動已屬勉強，車速低，流量小于道路交通容量，出現(xiàn)車輛排隊現(xiàn)象以致于完全阻塞。

2.3 城市道路交通擁堵的形成機理

世界上一切物質(zhì)均處在“時”、“空”的兩維空間內(nèi)，在人類社會正常活動中，人和物需要克服“時間”和“空間”上的障礙，而克服這種障礙的方式就是交通運輸，它是由“運動”來實現(xiàn)的。因此，運動是道路交通的最基本特性。

而城市道路交通流的運動狀態(tài)經(jīng)常要受到外界的干擾和影響。當(dāng)受到外界干擾時，城市道路交通流則表現(xiàn)為以下兩種形式:①干擾→不穩(wěn)→穩(wěn)定，這時穩(wěn)定狀態(tài)流受到干擾變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)流，但可以通過自我調(diào)整恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。②干擾→不穩(wěn)→擁堵，這時穩(wěn)定交通流受到干擾后變?yōu)椴环€(wěn)狀態(tài)，由于干擾的不斷增加，道路交通系統(tǒng)呈現(xiàn)無法自我調(diào)節(jié)、進而變?yōu)椤皳矶隆睜顟B(tài)。使道路交通流失去穩(wěn)定狀態(tài)的干擾主要有:道路交通管理(如交叉口的管理、行人過街的管理等)，道路交通流本身(如分流、合流、變換車道、超車等)以及突發(fā)事件、居民的出行方式、交通技術(shù)、交通政策因素。

從城市道路交通流形成的運動狀態(tài)來看，根據(jù)物理法則，在同一時間和空間內(nèi)不可能有兩個物體的存在［6］，所以，城市道路交通擁堵的誘發(fā)原因是城市道路交通流運行狀態(tài)的失穩(wěn)，而造成城市道路交通“擁堵”的根本原因是道路交通需求與供給的失衡。

目前我國城市道路交通擁堵的原因很多，如公民安全意識的缺失，新駕駛?cè)说木拊?，駕駛?cè)说摹奥放睦怼保缆穮⑴c者的隨意違法;機動車保有量的巨增，車輛使用觀念和通行權(quán)問題;“拉鏈路”、“斷頭路”和“瓶頸路”等。但城市規(guī)劃與建設(shè)、城市道路交通管理與控制是影響道路交通供給與需求的主要因素。城市規(guī)劃與建設(shè)決定了城市形態(tài)和土地利用的形式，它影響著道路交通需求;而道路網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和交通管理設(shè)施的建設(shè)，則影響道路交通的供給及道路交通需求與供給二者是否平衡，并決定了城市道路交通流的運行狀態(tài)。同時道路交通管理設(shè)施與控制也對道路交通流的運行狀態(tài)有直接的影響。所以，道路交通系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是可控的，可望通過城市的規(guī)劃與建設(shè)和道路交通的管理與控制中對道路交通需求和供給進行人為的預(yù)期控制，使道路交通系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)。

3 目前我國道路交通供需關(guān)系處理存在的主要問題

道路交通供給與需求是一對非常復(fù)雜的矛盾，由于社會、經(jīng)濟和環(huán)境等方面的差異，處理這一矛盾的手段和實施效果會有很大的不同。目前，我國在道路交通供需關(guān)系的處理上存在的主要問題如下。

3.1 十分強調(diào)道路的供給

社會上有一種非常流行的觀點是:“我國大城市道路設(shè)施的增長速度遠遠比不上機動車的增長速度”。但實際上我國道路與機動車之間在數(shù)量上并不存在一定的比例關(guān)系，即車輛的增長與交通量的增長也并非為線性函數(shù)。從資源和經(jīng)濟上看，目前我國大城市，特別中心城區(qū)的道路建設(shè)要滿足道路交通需求是根本不可能的。所以，我國城市道路建設(shè)的目標(biāo)應(yīng)定位在防止道路交通擁堵的過度惡化和為大多數(shù)城區(qū)提供必要的通達性。

3.2 重視高投資忽視常規(guī)供給

目前我國城市道路交通的供給過分集中在快速路、主干路、高架路、立交橋、地鐵、輕軌等高投資的道路交通設(shè)施上，而忽略了城市支路網(wǎng)的建設(shè)和常規(guī)公共汽(電)車的發(fā)展，對于停車、加油、步行和換乘等道路交通設(shè)施以及道路交通管理和服務(wù)的供給則重視不夠。這種方向上的偏差直接造成了城市道路交通系統(tǒng)運行的低效率。

3.3 忽視低能環(huán)保的交通方式

由于我國幅員遼闊、地理環(huán)境的不同、經(jīng)濟發(fā)展及城市道路交通建設(shè)的差異，低能環(huán)保的交通方式，對維護本地區(qū)的道路交通秩序、保證道路交通安全與暢通發(fā)揮了十分明顯的作用。從本質(zhì)上說，道路交通方式?jīng)]有先進和落后之分，各有其優(yōu)缺點和適用的范圍與程度。從我國目前看，自行車在我國城市道路交通中應(yīng)具有不可替代的優(yōu)勢和適用性。國外的研究表明，摩托車是一種有生命力的道路交通工具。然而，目前我國有些城市在道路交通管理中對待自行車和摩托車等道路交通方式的態(tài)度上，往往采取歧視性和限制性的政策。而對于步行交通的忽視也是普遍存在的問題。

3.4 價格政策運用的不合理

價格是城市經(jīng)濟發(fā)展的杠桿、調(diào)節(jié)供需關(guān)系的重要手段。對于高效率的道路交通方式，如公共交通，價格如果過高便會導(dǎo)致使用者減少，城市道路總體運輸效率要下降，成本要升高。對于低效率的道路交通方式，如私人小汽車和出租車，價格如果過低便會導(dǎo)致使用者的增加，也會使城市道路總體效率下降，成本升高。目前，我國有些城市制定的很多道路運輸價格政策則是不符合客觀實際的，因而導(dǎo)致城市道路運輸成本的升高和總體運行效率的下降。例如，公交票價的上調(diào)會導(dǎo)致更加高昂的宏觀經(jīng)濟代價，出租車票價不高則會導(dǎo)致政府投資效益的不合理轉(zhuǎn)化等。

總之，當(dāng)前，我國城市道路交通供需問題的解決缺乏系統(tǒng)的觀點，往往是“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，不能從根本上尋找原因，做到標(biāo)本兼治。城市道路網(wǎng)建設(shè)的指導(dǎo)思想仍處于“追隨型”的框架下，在制定路網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)時，缺少考慮對交通需求的引導(dǎo)，從而未能有效地促使城市道路交通的合理發(fā)展。各城市在研究道路交通供需平衡時，所得結(jié)果只是道路數(shù)量的平衡，未涉及路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)、路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)和交通結(jié)構(gòu)供需平衡的研究，不能從本質(zhì)上保證城市道路交通發(fā)展的合理性。各城市在研究城市問題時，未能充分分析各影響因素的關(guān)系和相對重要程度，所作的對策缺少邏輯性和層次性。

4 正確處理目前我國城市道路交通供需關(guān)系的方法

城市道路交通供需關(guān)系的正確處理，必須建立在城市發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃布局和交通發(fā)展戰(zhàn)略的綜合而均衡的基礎(chǔ)上，建立在社會、經(jīng)濟和環(huán)境相互影響分析和效用綜合評價的基礎(chǔ)上。城市道路交通供需關(guān)系必須有利于國民經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，有利于道路交通運輸總成本下降和效率的提高。因此，做到正確處理城市道路交通供需關(guān)系尤為重要。目前我國城市道路交通供需關(guān)系的正確處理應(yīng)當(dāng)做到以下幾點。

4.1 確立供給與需求相對平衡的理念

在擴大道路交通有效供給的同時，應(yīng)建立以經(jīng)濟手段為主，多種手段并用的需求管理體系，使道路交通需求與供給的能力相互適應(yīng)。同時應(yīng)從城市土地利用著手改善城市道路交通的可達性，減少道路交通需求;要盡量使道路交通需求在時間和空間上的分布更加均勻;鼓勵和保護高效率的交通方式，優(yōu)先發(fā)展公共交通，從而達到城市道路交通供需關(guān)系的相對平衡。

4.2 保持道路交通供給方向的均衡

在發(fā)展高投資的道路交通設(shè)施的基礎(chǔ)上，應(yīng)保持道路交通基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)供給的均衡;保持個人機動化交通與低成本交通設(shè)施供給的均衡;保持高等級道路與一般道路供給的均衡。而道路交通服務(wù)的供給要涵蓋道路交通的管理、法規(guī)、價格、運營、環(huán)境和安全等方面的政策。

4.3 對道路交通需求管理要體現(xiàn)社會公平

在符合使用者合理收費的原則下，各種道路交通方式都應(yīng)有其存在的空間，讓使用者應(yīng)有充分的選擇自由;要關(guān)懷低收入階層、處境不利者和易受傷害者的道路交通需求，向他們提供經(jīng)濟實惠的使用交通設(shè)施和服務(wù)的機會和必要的財政補貼，但在方法上必須符合市場經(jīng)濟的規(guī)律。

4.4 逐步建立和完善收費制度

逐步建立完善的道路交通設(shè)施和服務(wù)使用收費制度，讓個人機動化交通使用者承擔(dān)全部成本，逐步消除政府隱性補貼和稅費的支付，并盡可能與使用行為直接掛鉤，引導(dǎo)使用者理性作出對道路交通方式的有利選擇。

4.5 實施主動引導(dǎo)式道路交通供需平衡策略

目前，世界發(fā)達國家是通過“理性控制道路交通供需平衡策略”來平衡道路交通系統(tǒng)，其控制原則是在城市功能已經(jīng)完善的情況下對道路交通系統(tǒng)進行控制，從而達到平衡，其主要是通過ITS技術(shù)來減少出行量并提高供給效率。目前我國城市功能不夠完善，土地利用需要調(diào)整，整體發(fā)展水平較低，現(xiàn)在實行的基本是“被動適應(yīng)的道路交通供需平衡策略”。其控制原則是通過大規(guī)模的道路建設(shè)來增加道路交通供給量，但疏忽了出行效率和運輸效率之間的平衡，缺乏適合中國國情的城市道路交通基礎(chǔ)理論體系。所以單純依靠改造和增加道路、擴大道路供給量的“自然發(fā)展”根本無法解決城市交通擁堵。因此，在可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，應(yīng)當(dāng)實施“主動引導(dǎo)式的道路交通供需平衡策略”，遵從效率的原則，達到道路交通供給與需求的耦合與協(xié)調(diào)，從而提高道路交通供給的有效性，而非總量。通過科學(xué)有效的手段調(diào)整需求，提高道路交通出行的效率。

5 結(jié)語

隨著城市化和機動化進程的加快，城市道路交通擁堵問題日益突出。文章運用城市道路交通供需平衡理論，解析了城市道路交通擁堵的形成機理，最終得出如下結(jié)論。

1)城市道路交通系統(tǒng)是一個系統(tǒng)的、復(fù)雜的、動態(tài)的社會綜合大系統(tǒng)，它由道路交通供給系統(tǒng)與道路交通需求系統(tǒng)所組成。道路交通供給與需求系統(tǒng)是相互影響、相互作用的。

2)城市道路交通供需平衡包括路網(wǎng)容量供需平衡、路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)供需平衡、路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)供需平衡和道路交通結(jié)構(gòu)供需平衡。

3)城市道路交通流有自由狀態(tài)流，穩(wěn)定狀態(tài)流，不穩(wěn)定狀態(tài)流和擁擠阻滯流四種狀態(tài)。

4)城市道路交通擁堵的誘發(fā)原因是城市道路交通流運行狀態(tài)的失穩(wěn)，而造成城市道路交通“擁堵”的根本原因是道路交通需求與供給的失衡。

5)全面分析了我國在道路交通供需關(guān)系的處理上存在的主要問題，并提出了正確處理目前我國城市道路交通供需關(guān)系的有效方法。

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