基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的城市交通擁堵治理問(wèn)題分析

鄧世宇

（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

1 城市交通擁堵現(xiàn)狀

1.1 城市市區(qū)交通擁堵的基本現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)各大城市的市區(qū)面積逐漸擴(kuò)大，城市居民日益增多，道路建設(shè)也在不斷拓寬，車輛出行數(shù)量也日益增多，在繁華路段、固定的時(shí)間下形成了一些社會(huì)現(xiàn)狀，我們可以劃分出幾個(gè)交通擁堵的時(shí)間段，包括上班期間、下班期間、周末與節(jié)假日等，這些時(shí)間段都成為了交通擁堵的高峰期。

1.2 城市交通擁堵的成因

機(jī)動(dòng)車數(shù)量逐漸增多，道路車流量也在不斷增加。近年來(lái)，由于民眾生活水平不斷提高，城市私家車數(shù)量迅速增多，暴露了我國(guó)交通的弊端。道路建設(shè)在結(jié)構(gòu)和功能上無(wú)法滿足于交通需要，以下是造成交通擁堵這一問(wèn)題的主要原因：①道路標(biāo)識(shí)不完善，導(dǎo)致了出租車隨地停車、掉頭等，阻礙了道路的正常通行；②缺少快速、便捷的環(huán)城高速，使得更多的外來(lái)車輛被迫要經(jīng)過(guò)城市中心區(qū)；③停車場(chǎng)建設(shè)滯后，大量車輛無(wú)成本、無(wú)秩序地停在路邊；④一些較寬的道路沒(méi)有設(shè)立天橋、地下通道等措施，導(dǎo)致道路車輛交通緩慢。

1.3 擁堵對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響

我國(guó)目前正處于道路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展期，俗話說(shuō)“要致富，先修路”，其實(shí)并不是沒(méi)有道理。但近年來(lái)的交通擁堵為我國(guó)的運(yùn)輸行業(yè)造成了阻礙，導(dǎo)致貨物延期等現(xiàn)象出現(xiàn)，不但阻礙了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失。由此可見(jiàn)，擁堵在為人們的日常生活帶來(lái)不便的同時(shí)，還極大地阻礙了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 城市交通擁堵的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

2.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的含義

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，英文名稱為SD-system dynamics，最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院福瑞斯特教授提出來(lái)的，提出時(shí)間為1958年。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)最初被稱為工業(yè)動(dòng)態(tài)學(xué)，是指運(yùn)用“凡系統(tǒng)必有結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能”的這一科學(xué)理念，通過(guò)分析系統(tǒng)內(nèi)部組成重要因素互為因果的反饋特點(diǎn)，從系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)尋找問(wèn)題發(fā)生的根源，而不是通過(guò)外部的干擾或者隨機(jī)事件來(lái)證明系統(tǒng)行為的性質(zhì)。

2.2 系統(tǒng)因果關(guān)系分析

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)因果關(guān)系具體表現(xiàn)為因果關(guān)系圖相關(guān)的定義、因果鏈與反饋環(huán)、因果關(guān)系圖這一系列，且采取了動(dòng)態(tài)性復(fù)雜與基膜分析技術(shù)。同時(shí)，借助計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)來(lái)分析和研究系統(tǒng)，繼而分析和研究了結(jié)構(gòu)功能與動(dòng)態(tài)行為之間的關(guān)系，從而找尋到解決交通擁堵的對(duì)策。因此，我們可以模擬城市交通擁堵這一現(xiàn)象，并分析一系列的因果關(guān)系，從而更好地為城市交通發(fā)展提供良策。

2.3 系統(tǒng)模型的建立

系統(tǒng)模型的建立指標(biāo)與交通擁擠程度成正比，該指標(biāo)值越大，則意味著交通堵塞更加嚴(yán)重。因此，又被稱為道路交通承載力，我們通常將其定義為：平均車速穩(wěn)定時(shí)，路網(wǎng)所承擔(dān)的每小時(shí)車輛周轉(zhuǎn)量。因此，可建立城市車流量系統(tǒng)模塊，這有利于我們更便捷地解決城市交通擁堵這一問(wèn)題。

3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真和分析

3.1 基于城市交通數(shù)據(jù)模型參數(shù)估計(jì)

近年來(lái)，城市化進(jìn)程不斷加快，在城市中心地區(qū)和日常高峰區(qū)時(shí)段，道路交通擁堵現(xiàn)象極為嚴(yán)重，必須采取相應(yīng)的措施緩解交通擁堵這一現(xiàn)象。因此，在對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真之前，我們需要把模型中的常數(shù)、狀態(tài)變量的初始值、函數(shù)賦值來(lái)作為交通數(shù)據(jù)模型參數(shù)估計(jì)，從而更好地治理我國(guó)的城市交通擁堵。

3.2 基于城市模型數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

我們通常以時(shí)間段的統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城市的現(xiàn)行交通運(yùn)行狀態(tài)來(lái)進(jìn)行比對(duì)、仿真模擬實(shí)驗(yàn)。通常我們通過(guò)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行預(yù)測(cè)，使其各個(gè)測(cè)值誤差均在5%以內(nèi)，因此，模型的預(yù)測(cè)與真實(shí)情況相當(dāng)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真解決問(wèn)題的成功率更高，這一方法可以對(duì)城市交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

3.3 居民出行方面的政策

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各城市汽車保有量每年都呈現(xiàn)出2位數(shù)的增長(zhǎng)，使原本就已失衡的城市交通供需矛盾更加尖銳，城市道路交通擁擠問(wèn)題越來(lái)越突出。為了方便民眾出行，應(yīng)實(shí)行限行政策，同時(shí)，也可以鼓勵(lì)民眾乘公交車出行，從而使城市交通擁堵的狀況有效緩解，可以運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)這2種情況進(jìn)行仿真，進(jìn)而分析在限號(hào)和乘坐公交的成效。仿真結(jié)果表明，城市不應(yīng)該對(duì)貨運(yùn)車輛實(shí)行全天限行，單純地對(duì)貨運(yùn)車輛進(jìn)行限行的作用有限，要合理安排車輛出行。

3.4 城市物流方面的政策

城市交通系統(tǒng)由民眾出行和城市物流2大部分構(gòu)成。當(dāng)今時(shí)代，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人們網(wǎng)購(gòu)行為逐漸增多，城市經(jīng)濟(jì)生活離不開(kāi)物流的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，城市貨運(yùn)量與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，與此同時(shí)，城市物流在交通系統(tǒng)中占有舉足輕重的作用，同時(shí)，也在一定程度上影響著環(huán)境。借助政治手段控制城市交通出行的猛增，減少不必要的交通需求，實(shí)現(xiàn)有效緩解城市道路擁堵的目標(biāo)。為了使城市物流運(yùn)輸健康、持續(xù)發(fā)展，可以實(shí)行貨運(yùn)通行政策和公共貨車?yán)谜?，?guī)定載運(yùn)貨車在市區(qū)的行駛時(shí)間，對(duì)具體某一時(shí)間段的行駛期限進(jìn)行明確。此外，也可以對(duì)市場(chǎng)零散貨運(yùn)車輛統(tǒng)一管理、統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一收費(fèi)，從而緩解城市交通擁堵的局面。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們購(gòu)車行為和數(shù)量不斷增多，私家車已走進(jìn)千家萬(wàn)戶，在一定程度上造成了城市交通擁堵和交通污染，從而使城市居民生活水平大打折扣，為了使這一問(wèn)題得以有效解決，需要對(duì)城市交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)分析，并實(shí)行限號(hào)政策和提倡乘坐公交政策，對(duì)物流運(yùn)輸進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而使城市交通擁堵?tīng)顩r得以有效緩解，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷提高。

［1］包金華.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的城市道路擁擠收費(fèi)研究［D］.錦州：遼寧工業(yè)大學(xué)，2016.

［2］楊揚(yáng),楊小佳.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的城市貨車限行問(wèn)題研究［J］.公路交通科技， 2017，34（05）：150-158.