城市道路瓶頸交通調(diào)節(jié)策略研究

劉 偉，黃 丹，秦偉彬

（1.重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400074；2.重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，重慶 400014）

0 引言

瓶頸問題是目前各大城市面臨的主要問題，特別是在高峰時(shí)段道路瓶頸往往成為擁擠的始發(fā)點(diǎn)。隨著車輛的累積，瓶頸問題越加明顯，并逐漸蔓延至整個(gè)區(qū)域，造成大面積的交通癱瘓。為解決這一問題，學(xué)者們進(jìn)行了深入探討，如G.F.Newell就瓶頸排隊(duì)、車速分布等問題進(jìn)行了研究；Ido Juran等人采用交通分配模型對瓶頸區(qū)域交通影響及動(dòng)態(tài)性進(jìn)行了評估；Daiheng Ni等人提出了相關(guān)模型以分析瓶頸區(qū)域交通特性，力求真實(shí)的反映合流區(qū)域瓶頸交通運(yùn)行狀態(tài)；曹敏輝等人則提出了擁堵區(qū)域交通改善措施如土地性質(zhì)調(diào)整、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)重組、瓶頸區(qū)域路網(wǎng)擴(kuò)建等。該類研究在一定層面上取得了較為顯著的成效，從微觀動(dòng)態(tài)層面闡述了瓶頸區(qū)域的交通運(yùn)行狀況，為深入了解瓶頸交通特性提供了參考，同時(shí)改善措施的研究為瓶頸問題的解決提供了指引。但該類研究主要集中于瓶頸交通運(yùn)行狀況的模擬及傳統(tǒng)改善措施的研究，缺乏系統(tǒng)性的研究，對瓶頸區(qū)域交通問題的解決效用有限。基于此本文對瓶頸形成及消散過程進(jìn)行了深入研究，并針對瓶頸問題的解決提出相關(guān)的交通調(diào)節(jié)策略。

1 道路瓶頸的形成機(jī)理及特征

1.1 道路瓶頸形成機(jī)理

常發(fā)性瓶頸形成機(jī)理：常發(fā)性瓶頸是由于需求的自然增長所引發(fā)的，由于多股交通流匯集，使得交通量在某一特殊節(jié)點(diǎn)累積，造成交通擁堵。如圖1、圖2所示交叉口及建筑物開口都是常發(fā)性瓶頸形成點(diǎn)。在該類節(jié)點(diǎn)由于多股交通流在某一時(shí)段同時(shí)涌入節(jié)點(diǎn)，增大了節(jié)點(diǎn)的交通負(fù)荷，在節(jié)點(diǎn)交通量大于通行能力或節(jié)點(diǎn)交通運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，擁堵自然形成。隨著交通涌入量的增多，排隊(duì)車輛增加，擁堵加劇，瓶頸問題凸顯。

圖1 瓶頸交叉口形成示意

圖2 路段開口瓶頸形成示意

突發(fā)性瓶頸形成機(jī)理：突發(fā)性瓶頸是由于隨機(jī)原因?qū)е侣范瓮ㄐ心芰ο陆祷蚪煌餍旭偁顟B(tài)突變形成的，如交通事故、站臺(tái)停車延誤等。

1.2 瓶頸特征

瓶頸區(qū)域交通運(yùn)行具有如下普遍特征：

a）行車速度慢，延誤大；

b）運(yùn)行秩序亂，管理難度大；

c）影響范圍廣，資源消耗大；

d）車道有效利用效率低，車道占有率高。

瓶頸的形成及影響是城市交通難以避免的問題，對城市交通運(yùn)行干擾極大。針對于瓶頸問題的解決雖可采用土地調(diào)整，結(jié)構(gòu)優(yōu)化等宏觀調(diào)控措施進(jìn)行控制，但該類措施對實(shí)施條件要求較高，具有被動(dòng)性，在大多數(shù)城市已不具備可行性。因而在避免大規(guī)模資源改造的同時(shí)解決具體瓶頸問題是交通擁擠問題研究的重點(diǎn)?；诖?，本文針對瓶頸的形成機(jī)理及瓶頸交通的運(yùn)行特征采取綜合調(diào)節(jié)策略—匯入量控制策略、誘導(dǎo)分流策略及交通需求組織調(diào)節(jié)策略，在時(shí)空上實(shí)現(xiàn)區(qū)域交通分流，保障道路資源供需平衡。

2 城市瓶頸路段交通調(diào)節(jié)策略

瓶頸交通調(diào)節(jié)主要指瓶頸區(qū)域交通流量的匹配調(diào)節(jié)。本文首先對瓶頸區(qū)域交通流進(jìn)行疏導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域交通分布平衡，其次對瓶頸區(qū)域的接入需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保障道路資源供需平衡。

2.1 瓶頸交通匯入量控制策略

交通匯入量控制指對瓶頸影響范圍內(nèi)涌入流量進(jìn)行控制，以減少瓶頸點(diǎn)交通壓力。主要采用關(guān)鍵交叉口調(diào)控或主線匯入限制、瓶頸路段禁行等手段進(jìn)行，使得瓶頸區(qū)域流量慢進(jìn)快出。

2.1.1 調(diào)控范圍

交通匯入量控制范圍指對于達(dá)到交通擁堵閾值而需要進(jìn)行交通接入控制的路段及影響范圍。路段或節(jié)點(diǎn)對交通量的吸引強(qiáng)度不同，使得交通流量在路網(wǎng)上呈現(xiàn)分配不均勻現(xiàn)象，同時(shí)各種問題的存在導(dǎo)致這些路段及節(jié)點(diǎn)易形成瓶頸。因此，需利用現(xiàn)有定量或定性的研究方法，調(diào)控瓶頸范圍，均衡分布流量。由于不同瓶頸點(diǎn)的交通功能不同，對周邊交通的影響會(huì)也有所不同，因此在確定調(diào)控范圍時(shí)需以瓶頸出現(xiàn)位置作為中心源進(jìn)行交通影響范圍限定。

接入調(diào)控范圍的限定以邊界路段及節(jié)點(diǎn)確定為主，決定匯入量調(diào)節(jié)范圍的兩個(gè)重要因素是瓶頸所在區(qū)域的路網(wǎng)情況和瓶頸路段及交叉口的流量大小。

2.1.2 交通匯入量控制

在確定調(diào)節(jié)范圍的基礎(chǔ)上，通過采取匯入量控制等手段，促進(jìn)交通參與者選擇行為變更，減少瓶頸區(qū)域交通匯入，均衡路網(wǎng)流量，實(shí)現(xiàn)道路資源供需平衡。即對飽和路段通過限制關(guān)聯(lián)交叉口交通匯入及加快路段車流駛出速度調(diào)控瓶頸路段流量，保障駛出量大于駛?cè)肓?。對于接近?fù)荷的路段，以最大可匯入量為約束條件，采用交叉口控制、路段禁行等手段調(diào)控匯入量及流速，實(shí)現(xiàn)交通分流。匯入控制的關(guān)鍵在于關(guān)聯(lián)交叉口及瓶頸路段流量調(diào)節(jié)。

關(guān)聯(lián)交叉口是指與瓶頸路段有直接聯(lián)系的交叉口，是區(qū)域內(nèi)重要節(jié)點(diǎn)，對調(diào)節(jié)路網(wǎng)流量有重要作用。關(guān)聯(lián)交叉口控制以主路優(yōu)先、整體暢通為原則，對瓶頸交通采用上游調(diào)控、下游疏導(dǎo)的方法，分散交通壓力，消除大瓶頸，主要措施包括：

a）關(guān)聯(lián)交叉口應(yīng)與上游交叉口具有較高的相關(guān)性，即可減少瓶頸上游交叉口車流匯入速度，限制駛向瓶頸位置的車流數(shù)量，限制瓶頸交通流入；

b）以上游沿線承載為約束，預(yù)防擁擠上衍以關(guān)聯(lián)交叉口與上游交叉口之間路段的供給能力作為約束條件，限制涌入上游路段的交通流量，使上游連線對駛?cè)胲囕v具有一定的存儲(chǔ)能力，不會(huì)引發(fā)排隊(duì)上溯、堵塞擴(kuò)散的現(xiàn)象；

c）下游交叉口應(yīng)具有較強(qiáng)的疏導(dǎo)能力即可增加下游路口交通駛出速率，加快交通流出，避免瓶頸點(diǎn)順延。

瓶頸路段指瓶頸所在路段。調(diào)節(jié)瓶頸關(guān)聯(lián)交叉口可調(diào)節(jié)進(jìn)出瓶頸點(diǎn)的流量，緩解瓶頸壓力，與此同時(shí)對瓶頸所在路段進(jìn)行疏通，可減少擁擠，清除瓶頸點(diǎn)，主要原則如下：

a）強(qiáng)調(diào)主路優(yōu)先，限制匯入交通，減少交通干擾；b）規(guī)范行車秩序，引導(dǎo)交通流通；c）清除路段障礙，減少停留車輛。

2.2 誘導(dǎo)分流策略

瓶頸問題解決僅靠匯入量控制是不夠的，單純的限制瓶頸區(qū)域的匯入量有可能將瓶頸點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域，對城市交通暢通起到的作用有限，因此需以外圍剩余流量轉(zhuǎn)移作為輔助，在瓶頸路段限流的基礎(chǔ)上引導(dǎo)剩余交通流動(dòng)。

主要手段包括瓶頸路段限行、路徑誘導(dǎo)和擁擠收費(fèi)等，可采用的措施如下：

a）通過誘導(dǎo)系統(tǒng)，制定剩余流量轉(zhuǎn)移線路，及時(shí)轉(zhuǎn)移剩余流量，均衡路網(wǎng)交通分布；

b）關(guān)聯(lián)交叉口及瓶頸所在路段處以擁擠收費(fèi)、分時(shí)段放行等手段為輔助，促使剩余交通主動(dòng)轉(zhuǎn)移；

c）擁擠路段信息發(fā)布，調(diào)控區(qū)域交通流通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交通誘導(dǎo)。

2.3 瓶頸需求調(diào)節(jié)策略

流量調(diào)節(jié)可引導(dǎo)區(qū)域交通流通，均衡路網(wǎng)流量，而針對性的需求調(diào)節(jié)則對改善區(qū)域內(nèi)部交通狀況，減少瓶頸路段供需矛盾有積極的作用，主要措施如下：

a）對于瓶頸路段，分析路段周邊交通布置及使用狀況，靈活設(shè)置建筑物出入口，避免將出入口設(shè)在瓶頸處；

b）對于瓶頸路段上游的建筑物出入口，調(diào)整建筑物開口位置，減少交通接入；

c）對于瓶頸路段下游的建筑物出入口，通過設(shè)置輔助集散通道，轉(zhuǎn)移交通流量，分散瓶頸交通壓力；

d）對瓶頸周邊建筑物群進(jìn)行聯(lián)動(dòng)整合，即在建筑物群內(nèi)設(shè)置一個(gè)共同的機(jī)動(dòng)車出入口，并利用內(nèi)部道路微循環(huán)系統(tǒng)為各個(gè)建筑物服務(wù)。

2.4 交通調(diào)節(jié)流程圖

基于以上策略，本文設(shè)計(jì)了一套瓶頸交通調(diào)節(jié)的流程（如圖3所示），其總體思路是從交通運(yùn)行現(xiàn)狀與路網(wǎng)結(jié)構(gòu)入手，分析道路瓶頸成因，并通過瓶頸交通調(diào)節(jié)策略調(diào)整區(qū)域交通量分布，由此實(shí)現(xiàn)空間需求與路網(wǎng)供給的均衡，保障城市道路的暢通。

圖3 瓶頸路段交通調(diào)節(jié)流程圖

3 瓶頸交通調(diào)節(jié)策略研究的作用

瓶頸是城市道路交通擁堵的始發(fā)點(diǎn)，瓶頸處交通異常往往是大面積交通擁堵的前兆。因此研究瓶頸交通調(diào)節(jié)策略對緩解城市擁堵問題有重要作用，主要表現(xiàn)在以下方面：

a）及時(shí)疏解交通，避免交通擁堵，有效預(yù)防“多米諾效應(yīng)”；

b）均衡路網(wǎng)流量，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置；

c）緩解路段交通壓力，提高道路通行能力；

d）避免了大面積交通基礎(chǔ)設(shè)施改建和擴(kuò)建。

4 結(jié)語

瓶頸交通調(diào)節(jié)，可有效解決瓶頸區(qū)域交通匯入、擁擠蔓延等問題，均衡路網(wǎng)流量，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化。但由于缺少實(shí)地應(yīng)用，策略的實(shí)施功效有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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