微循環(huán)在主動預(yù)防城市交通擁堵中的作用分析

李靜，王軍利，葛鵬森

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微循環(huán)在主動預(yù)防城市交通擁堵中的作用分析

李靜，王軍利，葛鵬森

（中國人民公安大學(xué)，北京100038，中國）

城市交通微循環(huán)和支路網(wǎng)在城市交通系統(tǒng)中具有重要地位。首先對交通微循環(huán)的概念與功能特性進行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上提出交叉口中、學(xué)校及區(qū)域的三種微循環(huán)模式，重點對學(xué)校周邊交通問題并結(jié)合微循環(huán)模式提出一種優(yōu)化方案，定量分析微循環(huán)交通在主動預(yù)防城市交通擁堵中的重要作用，以期對其他類似區(qū)域交通路網(wǎng)緩堵措施決策研究提供參考建議。最后指出，微循環(huán)交通的分流作用還需指路標志的輔助才能起到事半功倍的效果。

公路運輸；交通微循環(huán)模式；實例驗證

我國大部分城市隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，正面臨日益嚴重的交通擁堵問題。交通微循環(huán)系統(tǒng)對分擔城市主干路交通壓力有重要作用，旨在強化次支路（尤其是支路系統(tǒng)）為主干路網(wǎng)分流減壓和增加可選路徑的交通功能，盤活道路資源存量，均衡道路網(wǎng)流量，緩解主干路的交通擁堵。國內(nèi)許多城市開始進行交通微循環(huán)建設(shè)，解決當前的交通擁堵、出行時間過長、停車難等各種交通問題。

國外在20世紀就開始對交通微循環(huán)進行研究，多數(shù)學(xué)者從宏觀方面入手，Christopher等人（1995）［1］認為采用新的交通循環(huán)空間組織方式可以減少道路交通阻塞。進入21世紀后，學(xué)者開始從微觀層面關(guān)注微循環(huán)交通，YANG Yuanzhou等人（2010）［2］利用遺傳算法解決微循環(huán)的路徑優(yōu)化問題，結(jié)果驗證了在區(qū)域內(nèi)部的交通微循環(huán)主要是支路分擔干路交通流。Vikash V. Gayah（2013）［3］利用交通網(wǎng)絡(luò)模型將微循環(huán)路網(wǎng)中的雙向與單向道路網(wǎng)絡(luò)效率進行對比，指出短距離出行中，雙向道路網(wǎng)絡(luò)比單向道路網(wǎng)絡(luò)更高效。

國內(nèi)是從2005年第一次提出了“城市道路微循環(huán)”這一概念。隨后學(xué)者開始關(guān)注交通微循環(huán)，宋雪泓（2008）［4］對城市交通微循環(huán)交通需求特性進行了深入研究，建立了交通分配模型，并提出了一套適用于城市交通微循環(huán)的評價指標體系。黃恩厚（2009）［5］從交通微循環(huán)改擴建角度出發(fā)，研究了微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的單向交通組織方法，建立了單向交通組織優(yōu)化的雙層規(guī)劃模型。李忠燕（2010）［6］主要研究城市核心區(qū)路網(wǎng)系統(tǒng)，從緩解區(qū)域路網(wǎng)交通擁堵為優(yōu)化目標，建立了微循環(huán)繞行路線搜索模型。以上研究多數(shù)是從整個城市的微循環(huán)路網(wǎng)著手，提出各種組織方法和優(yōu)化模型。本文以城市部分區(qū)域的擁堵點作為切入點，分析交叉口、學(xué)校周邊道路和居住區(qū)周邊道路，根據(jù)這三類地區(qū)各自的地理位置和交通問題，進行不同模式的交通微循環(huán)組織。本文主要選取北京市的典型區(qū)域進行研究，具有普遍適用性和代表性。從主動預(yù)防交通擁堵角度分析其作用，有一定的創(chuàng)新性和應(yīng)用前景。

1　城市交通微循環(huán)概念與功能特性

《2005年北京市政府工作報告》首次提出“城市道路微循環(huán)”這一名詞，但沒有給出具體的概念。隨后，多數(shù)學(xué)者將醫(yī)學(xué)的微循環(huán)概念與交通微循環(huán)進行類比，給出了多種定義。由于城市交通微循環(huán)理論在國內(nèi)尚不成熟，所以其概念沒有被標準化推出。本文認為城市交通微循環(huán)系統(tǒng)是一個由部分城市次干道、支路及支路以下道路組成的區(qū)域內(nèi)部交通系統(tǒng)，其既具備交通通行的功能又具備承載豐富的步行活動與街道生活功能。

城市交通微循環(huán)系統(tǒng)作為城市道路的重要組成部分，具有以下6個功能。

（1）交通分流。合理的城市道路網(wǎng)布局中，快速路、主干道、次干道與支路的合理密度比為1∶2∶3∶6。雖然支路的交通承載量遠小于主干路和次干路，但從數(shù)量上看，支路數(shù)量要遠多于主干道和次干道。整體來說，城市交通微循環(huán)系統(tǒng)比主干路交通路網(wǎng)密度更高，道路里程更長，可承擔的交通量更大。因此，能分擔主干路部分的交通流量。

（2）提升可達性。在城市道路循環(huán)系統(tǒng)中，交通流的起點和終點絕大部分在支路上，支路的主要作用是連通干路和各類目的地，便捷性高。城市交通微循環(huán)系統(tǒng)必須具備便捷的輸送能力，方便市民的日常生活。

（3）服務(wù)于某一片區(qū)域的交通。小片區(qū)域內(nèi)活動的交通流往往不必進入主干路，只需通過微循環(huán)道路就能順利到達目的地。因此微循環(huán)起到服務(wù)小片區(qū)域范圍內(nèi)的交通作用。

（4）具有地段特性。一個城市總會有老城區(qū)和新開發(fā)城區(qū)，老城區(qū)中多以狹窄的微循環(huán)道路為主，新城區(qū)多以寬闊的道路為主。在交通管理中，必須充分考慮到新老城區(qū)道路特征的不同，有針對性地發(fā)揮交通微循環(huán)的優(yōu)勢。

（5）具有動態(tài)時段性。交通微循環(huán)是在交通規(guī)劃層面提出的交通措施，必然要滿足交通規(guī)劃的動態(tài)時段性。這就要求交通微循環(huán)必須與當時的城市發(fā)展水平和交通狀況相切合，才能發(fā)揮其交通分流的作用。

（6）影響居民出行方式。城市微循環(huán)系統(tǒng)對人們行為模式有很大的影響，微循環(huán)系統(tǒng)發(fā)達地區(qū)的居民，日常交流也會比較多，居民的出行方式更加趨于多樣化。微循環(huán)系統(tǒng)欠發(fā)達地區(qū)，居民出行方式比較單一。

2　不同類型的交通微循環(huán)模式及作用

2.1交叉口的交通微循環(huán)模式

圖1 西長安街西單路口立交平做示意圖

圖2 西單路口的繞行標志（北京，2007 年）

交叉口作為兩條道路相交點，其通行能力的大小直接影響整條道路的通行效率。立交平座作為一種交叉口交通組織方式，一般與路口禁左配合使用，即在交叉口的四個角各組織一條小型環(huán)路，小型環(huán)路使交叉口起到立交橋的作用。車輛只能直行通過交叉口，需要在交叉口左轉(zhuǎn)的車輛，直行通過路口后，進入小型環(huán)路，經(jīng)過連續(xù)3次右轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)左轉(zhuǎn)。需要在交叉口右轉(zhuǎn)的車輛，在進入交叉口之前，進入向右方向的小型環(huán)路，實現(xiàn)右轉(zhuǎn)。因為沒有左轉(zhuǎn)車輛經(jīng)過交叉口，從而有效地減少了交叉口的車輛沖突點，保證了交通的暢通。

相對全方位通行方式來說，“立交平座”的優(yōu)點：①消除交叉口的左轉(zhuǎn)相位，減少左轉(zhuǎn)相位的無效綠燈損耗和車輛沖突點等問題，提高路口通行能力；②左轉(zhuǎn)車輛進入小型環(huán)路后可能會重新選擇路線，減少該交叉口的流量；③與空間立交橋相比，立交平座的成本低，不需重建道路，只通過交通組織即可實現(xiàn)。

有數(shù)據(jù)表明，采用“立交平座”的交叉口通行能力有所增大。當左轉(zhuǎn)比例低于25%時，通行能力的提高幅度在20%以上；左轉(zhuǎn)比例為25%～40%時，通行能力的提高幅度在15%以上［7］。由此可見，立交平座這種小區(qū)域的交通微循環(huán)對主路交叉口的交通擁堵起到了很大的緩解作用。

“立交平座”在北京應(yīng)用的典型成功案例即北京西單交叉口的平面立交。該交叉口位于北京西城區(qū)繁華商業(yè)區(qū)，西長安街與宣武門內(nèi)大街交叉，交通流量很大。利用周邊的支路和胡同進行“立交平座”的交通組織（見圖1、2），宣武門內(nèi)大街由南向北方向的車輛若想左轉(zhuǎn)進入復(fù)興門內(nèi)大街，需要先直行通過交叉口，三次右轉(zhuǎn)依次通過武功衛(wèi)胡同、橫二條、西長安街，然后直行通過交叉口進入復(fù)興門內(nèi)大街，雖然車輛需要經(jīng)過三次右轉(zhuǎn)和兩次直行通過交叉口，但是卻大大減少了車輛沖突，交通延誤反而相比信號簡化前有所減少，流量達到15000輛/時，比北京環(huán)路立交的通行能力多3000輛，成本卻是環(huán)路立交的1/10。西單路口采用立交平座，將毛細道路與干道組成小區(qū)域道路網(wǎng)，利用毛細道路達到對主干道網(wǎng)絡(luò)的分流，使得主干道暢通無阻。

2.2學(xué)校周邊的交通微循環(huán)模式

學(xué)校周邊的道路在上下學(xué)時經(jīng)常出現(xiàn)交通堵塞的情況。而許多學(xué)校多數(shù)建在支路上，家長接送孩子的車不能及時離開，經(jīng)常將學(xué)校周圍的支路堵得水泄不通，有時會擁堵幾十米甚至更長，并且車輛和行人混行也給學(xué)生帶來了安全隱患。

學(xué)校周邊的交通微循環(huán)模式主要是考慮行人慢行系統(tǒng)和家長接送車輛?！吨行W(xué)建筑設(shè)計規(guī)范》中確定小學(xué)的慢行系統(tǒng)服務(wù)半徑為500m，中學(xué)的慢行系統(tǒng)服務(wù)半徑為1000m［8］。通常是以校門口為中心，沿道路方向向外劃分慢行系統(tǒng)服務(wù)半徑，禁止機動車進入此區(qū)域。此措施將學(xué)生和機動車隔離開，大大減少了學(xué)生發(fā)生交通事故的危險。家長接送車輛主要是在上下學(xué)時段占用道路，可以分時段將學(xué)校附近的和相鄰的支路、胡同等支路變?yōu)閱涡械缆罚c學(xué)校附近的主路形成微循環(huán)交通網(wǎng)，解決學(xué)校上下學(xué)時的交通擁堵問題。其他時間段恢復(fù)支路和胡同的日常通行。

圖3 西長安街西單路口立交平做示意圖

本文選取北京第二實驗小學(xué)區(qū)域的微循環(huán)路網(wǎng)進行實例分析，具體路網(wǎng)見圖3。其中，A、B、C、D分別為四個入口，紅色方框作為吸引點代表四個校門，則形成了16個OD對。利用調(diào)查數(shù)據(jù)對改善前后的16 個OD對的路徑進行比較。未實施單向交通和慢行道路前，OD對的有效規(guī)劃路徑見表1。

結(jié)合表1和圖3可知，A1、A2、A3、A4、D3都需要車輛左轉(zhuǎn)，增大了機動車的停車等待時間。而吸引點所在的文昌胡同、新文化街、文華胡同、察院胡同都為雙向兩車道，同向只有一條車道，若每輛車需停車30s送學(xué)生，則10輛車需要5min停車時間，其后的接送車輛由行駛緩慢逐漸演變?yōu)橥＼嚨却?，嚴重時車輛排隊長度占據(jù)整條支路。多條支路同時發(fā)生擁堵，造成學(xué)校周邊道路交通癱瘓。

若在上下學(xué)時段采用學(xué)校周邊支路單向行駛和擴大慢行系統(tǒng)服務(wù)范圍相結(jié)合的微循環(huán)模式，以校門為起點，各校門所在的支路兩側(cè)各劃分500m作為慢行系統(tǒng)的服務(wù)范圍，校門4的慢行范圍延長至文華胡同交叉口處（如圖4所示）。各校門有專門的交通協(xié)管員進行交通管理，禁止機動車長時間停車，既保證了學(xué)生的安全又提高了道路通行效率。具體改善方案見表2。

表1 改善前OD對間有效規(guī)劃路徑

圖4 北京市第二實驗小學(xué)慢行系統(tǒng)示意圖

表2 北京市第二實驗小學(xué)微循環(huán)改善方案

改造后，從表3中可看出OD對的路徑有明顯調(diào)整，從D入口進入的車輛行駛路程增加，但行駛時間卻不受信號燈的約束而有所減少。將四條支路改為單向道路后，斷面流量增加了一倍。支路的車輛排隊長度都有所減少，具體評價指標見表4。因此，可知學(xué)校采用周邊支路單向行駛和擴大慢行系統(tǒng)服務(wù)范圍相結(jié)合的微循環(huán)模式可有效緩解擁堵。

2.3區(qū)域的微循環(huán)模式

區(qū)域的微循環(huán)主要采用單行交通組織方式，這里的區(qū)域主要是小范圍區(qū)域。這種區(qū)域街道間距小于200m，甚至只有50～100m，同時道路寬度小，一般只有雙向2車道。由于這種街道狹窄交通量又大，雙向交通必定擁堵嚴重，實施單向交通能有效緩解交通擁堵。單行交通消除了對向行車的可能沖突，提高了道路通行能力，因此車流運行更加順暢與安全［9］。

近幾年來，單行交通組織在城市微循環(huán)系統(tǒng)中逐漸顯現(xiàn)其優(yōu)勢。牡丹江市中心區(qū)實施單行交通組織一個月后，交通擁堵和停車難的問題得到了很大的改善，車輛通行速度增幅在20%以上［10］。

以上三種交通微循環(huán)的高效利用還需要微循環(huán)指路標志來完善。對于不熟悉這片區(qū)域交通路網(wǎng)的駕駛?cè)藖碚f，通常會選擇主干路通行。為了消除由于駕駛?cè)藢β肪W(wǎng)不清楚產(chǎn)生的交通擁堵，可在支路、胡同設(shè)置簡明的繞行標志，給駕駛?cè)颂峁┛山栌弥返慕煌ㄐ畔?，提高支路的利用率和可達性。

朝陽門南小街的微循環(huán)指路標志就起到了很好的作用。朝陽門南小街是條主干路，交通流量很大，政協(xié)路是與朝陽門南小街平行的一條支路，由北向南的車輛在朝陽門南小街交通流量大時，就可選擇通過政協(xié)路進入長安街，減輕了朝陽門南小街的交通壓力。有了圖5中的微循環(huán)指路標志，不熟悉道路網(wǎng)的駕駛?cè)艘部梢酝ㄟ^支路進入長安街。經(jīng)北京市公安局公安交通管理局對已設(shè)有微循環(huán)指路標志的交叉口的通行能力進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)通行能力有明顯提高，機動車分流效果明顯［11］。

表3 改善后OD對間有效規(guī)劃路徑

表4 實驗二小微循環(huán)改善前后效果評價

圖5 朝陽門南小街微循環(huán)指路標志圖

3　結(jié)語

本文簡要分析了微循環(huán)的功能，以支路分擔干路流量作為基礎(chǔ)，介紹了三種典型區(qū)域的交通微循環(huán)模式，以更好促進其他相關(guān)路網(wǎng)區(qū)域的交通微循環(huán)模式的應(yīng)用，從交通規(guī)劃層面防止小范圍區(qū)域擁堵現(xiàn)象的發(fā)生，起到了主動預(yù)防城市交通擁堵的作用。城市交通微循環(huán)系統(tǒng)作為城市交通系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，不僅在改善交通環(huán)境、預(yù)防和緩解交通擁堵等方面有顯著的效果，而且提高了城市支路的利用率，充分利用了道路資源，是城市交通可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。

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