城市交通擁堵時空特征與成因分析

王煬　秦華

摘 要：隨著中國城鎮(zhèn)化進程的推進和機動化交通的發(fā)展，交通擁堵問題已成為困擾各大城市的難題。為研究大城市交通擁堵的形成機制和解決路徑，以上海市中心城區(qū)為例，通過GIS分析實時路況數(shù)據(jù)得出交通擁堵的時空特征，并結(jié)合POI數(shù)據(jù)分析城市功能布局對交通擁堵的影響，指出不同城市功能類型對交通擁堵的影響存在差異性，最后從工程技術(shù)、規(guī)劃建設(shè)、城市管理三方面針對性地提出交通擁堵治理建議。

關(guān)鍵詞：上海;交通擁堵;時空特征;POI數(shù)據(jù)

基金項目：本文系江蘇高校哲學社會科學研究項目一般課題“產(chǎn)教融合模式下園林類專業(yè)人才培養(yǎng)實證研究——以蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院為例”（2021SJA1487）研究成果。

城市交通系統(tǒng)是城市系統(tǒng)的重要組成部分，也是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要一環(huán)。大城市對城市交通建設(shè)投入較大，由于人口的大量涌入和私人汽車數(shù)量的快速增長，不可避免地產(chǎn)生了交通擁堵這一城市病。而交通擁堵造成了人們出行時間延誤、油耗增加和大氣污染等大量社會外部性損失。交通擁堵是世界各大城市都亟須面對的一大難題。

中國大城市面臨的交通擁堵問題同樣嚴峻。改革開放以來，中國城鎮(zhèn)化進程推進迅速，私人汽車保有量增長迅猛，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)難以跟上日益增長的交通需求。據(jù)研究表明，中國約有三分之二的城市早晚出行高峰時期遭受著交通擁堵的困擾。客觀認識交通擁堵的具體特征，精準識別造成擁堵的因素，對于我國城市擁堵治理思路和手段的革新至關(guān)重要。本文以上海市的中心城區(qū)為例，基于路況數(shù)據(jù)對交通擁堵的時空特征和成因進行分析探討，并提出相應的治理建議。

一、城市交通擁堵研究現(xiàn)狀與方法

擁堵狀況的判斷是分析擁堵特征的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)交通擁堵研究中通常采用交通計數(shù)和延遲調(diào)查方法對特定道路進行調(diào)研分析。這種方法對于局部交通狀況判斷較為準確，但對于全局狀況難以判定，且人力財力耗費較大。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，有更多學者和研究機構(gòu)通過采集大數(shù)據(jù)來進行更廣范圍內(nèi)的交通擁堵評價研究，如學者賀席燕等利用貴陽市出租車GPS數(shù)據(jù)，通過ArcGIS 建立空間模型來計算路段平均行程速度，得出貴陽市道路擁堵現(xiàn)狀特征的三點規(guī)律?？梢妼τ诮煌〒矶聽顩r的判定方式，已逐漸從傳統(tǒng)調(diào)查演變?yōu)榇髷?shù)據(jù)分析，但仍缺乏從時間、空間兩個維度的綜合分析。

在交通擁堵成因方面，不少學者從供需角度進行分析，認為交通基礎(chǔ)設(shè)施的供給不能滿足居民日漸增長的交通需求是主要的原因。學者宋博等通過構(gòu)建城市路網(wǎng)模型，發(fā)現(xiàn)城市規(guī)模擴張帶來的道路交通資源的結(jié)構(gòu)性矛盾是造成交通擁堵的一大原因，并從經(jīng)濟學角度提出解決途徑。學者鄭思齊等采用經(jīng)濟人口普查、路況等多源數(shù)據(jù)計算得出北京市各街道的職住平衡指數(shù)，指出職住分離會影響城市交通擁堵。學者袁韻等以成都市為樣本，通過融合滴滴出行訂單數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)、氣候信息等，采用斷點回歸模型和中介變量分析，揭示了城市交通擁堵與空氣污染之間的交互影響機制?？梢?，進行多源數(shù)據(jù)分析、構(gòu)建模型已成為分析城市交通擁堵成因的重要方法，但對城市功能布局與交通擁堵之間關(guān)系的研究還較為缺乏。

由于研究過程中的時間和數(shù)據(jù)限制，本研究選取上海市中心城區(qū)作為典型案例進行研究分析，在成因機制方面僅研究城市功能布局對交通擁堵的影響。上海市是長三角洲城市群的核心城市，是中國經(jīng)濟最發(fā)達、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)最豐富的現(xiàn)代化國際大都市之一，但其自身也面臨著日趨嚴重的交通擁堵問題，具有較強的典型性。本研究利用上海市中心城區(qū)的一工作日每小時獲取的高德實時路況數(shù)據(jù)和POI數(shù)據(jù)，通過GIS空間分析得出城市交通擁堵的時空狀況，并對POI數(shù)據(jù)進行分類，篩選出與居民日常出行密切相關(guān)的幾類POI數(shù)據(jù)，分別比較早晚高峰期時擁堵路段與暢通路段沿線POI設(shè)施的密度，據(jù)此得出早晚高峰時期城市功能布局給交通擁堵帶來的影響，最后從多個層次針對性提出相關(guān)建議與措施，以有效治堵。

二、交通擁堵時空特征與

成因分析

（一）交通擁堵時間特征

針對中心城區(qū)內(nèi)的每個時間點的路況數(shù)據(jù)，以每條路的長度為權(quán)重進行加權(quán)平均計算，得到每個時間點的平均路況值，形成一天的平均路況值變化。由圖1可看出，上海市中心城區(qū)工作日的交通擁堵并非發(fā)生在所有時段，由于通勤出行時間較為集中，工作日的交通出行通常存在早、晚高峰時段。早高峰時段為8時至9時，晚高峰時間段為17時至19時，且在14時至15時有一個午休過后的小高峰。晚高峰的擁堵程度不論是在強度上還是持續(xù)時間上，都要明顯高于早高峰時段，這可能是由于晚高峰時段的出行需求更大，且超大城市就業(yè)人員的下班時間往往并不統(tǒng)一，客觀上延長了晚高峰的持續(xù)時間。

（二）交通擁堵空間特征

基于上文已分析得出上海市早晚高峰時間段，為了進一步分析交通擁堵的空間特征，選取8時和18時早晚兩個時間點，對路況數(shù)據(jù)分級可視化圖進行分析，如圖2所示。圖中綠色線段表示道路暢通，黃色線段表示輕微擁堵，紅色線段表示極度擁堵。由兩個時間點擁堵路段的分布可以看出，即使是在城市交通擁堵的巔峰時刻，也并非所有路段都處于擁堵狀態(tài)。并且，無論是8時還是18時，浦東的交通擁堵狀況都要明顯好于浦西。這可能與兩個地區(qū)的建設(shè)年代有關(guān)：浦西的城市和道路的規(guī)劃建設(shè)較早，在交通需求逐年增大的大趨勢下，許多老城區(qū)進行現(xiàn)代化的機動化改造較難;而浦東的規(guī)劃建設(shè)始于改革開放以后，建立了較為完善的機動交通系統(tǒng)。比較兩個時間點的擁堵路段分布情況，發(fā)現(xiàn)18時的交通擁堵比8時的強度和范圍更大，擁堵路段更多。通過比較8時和18時的擁堵點可以看出，早晚高峰時期的擁堵點大多集中在快速環(huán)線、商業(yè)中心、商務(wù)中心和產(chǎn)業(yè)園區(qū)等附近。并且，早高峰的擁堵地段多分布在內(nèi)環(huán)以外，而晚高峰內(nèi)環(huán)以內(nèi)出現(xiàn)較多擁堵地段，呈現(xiàn)出早晚高峰擁堵的圈層特征。因此，環(huán)狀形態(tài)的城市中，應當聚焦擁堵重點，分圈層采用不同的交通擁堵治理政策。

進一步研究局部路段的擁堵特征可以發(fā)現(xiàn)，部分路段同一時刻只是往某一方向的道路擁堵，而反方向則暢通無阻，早晚高峰時期的擁堵呈現(xiàn)出明顯的“潮汐性”，即早晚高峰期大量機動車從道路一側(cè)進出城，且兩個時間段的車輛行駛方向相反，如中環(huán)路的一段在8時和18時極度擁堵狀態(tài)下道路通行方向相反，如圖3所示。這通常是由于城市空間的職住分離現(xiàn)象導致早晚高峰通勤交通流成兩個方向，進而形成了這樣一種“潮汐式”交通現(xiàn)象。

（三）城市功能布局對交通擁堵的影響

城市功能布局與交通系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系，能夠?qū)用癯鲂蓄l次、時間和交通模式選擇產(chǎn)生顯著影響，并會造成不同的城市交通空間分布特征，有可能會帶來交通擁堵。本部分采用POI數(shù)據(jù)并結(jié)合上文的路況數(shù)據(jù)進行研究，將上文所用的8時和18時的路況數(shù)據(jù)按照擁堵值為1（暢通）和擁堵值為2、3（擁堵）分別提取出早晚高峰時期的暢通路段和擁堵路段，以100米半徑生成緩沖區(qū)，統(tǒng)計各緩沖區(qū)內(nèi)各類設(shè)施的數(shù)量并計算密度，得到早晚高峰時期暢通和擁堵路段沿線各類設(shè)施分布密度?？梢缘贸?，無論是早高峰還是晚高峰，擁堵路段沿線分布的各類設(shè)施都要比暢通路段沿線分布的密度高。由于城市中各類設(shè)施為交通流的發(fā)生地和目的地，一個地區(qū)設(shè)施分布密度較高，必然導致該地區(qū)在高峰期交通較為擁堵。

為了分析不同功能類型的設(shè)施對于交通擁堵的影響，分別用8時和18時擁堵路段沿線各類型設(shè)施的分布密度除以暢通路段各類型設(shè)施的分布密度，通過得到的比值來判斷各個類型設(shè)施對于交通擁堵水平的影響程度。早高峰時期，各類設(shè)施對交通擁堵的影響差異性較小，最高的兩類是醫(yī)療保健和住宅公寓，其中醫(yī)療保健設(shè)施的比值是最高的，這是由于我國人均醫(yī)療資源相對緊缺，病人往往需要較早來到醫(yī)院排號，且醫(yī)院開門的時間點與早高峰重合，因此醫(yī)療保健設(shè)施會對早高峰交通擁堵狀況產(chǎn)生較大影響。其次是住宅公寓，即居住區(qū)域。早高峰時期，居住片區(qū)為交通流的發(fā)生地，同一時刻一個地區(qū)交通流的同時產(chǎn)生加大了該片區(qū)的交通負荷，容易造成交通擁堵。而在晚高峰時期，各類設(shè)施對交通擁堵的影響差異性較大，最高的三類是公司企業(yè)、商務(wù)金融和風景名勝。前兩者都屬于商務(wù)服務(wù)功能，就業(yè)人員自駕車下班容易造成該區(qū)域的交通擁堵。而晚高峰時期風景名勝類設(shè)施也對交通擁堵產(chǎn)生了較大影響，是因為游客游玩多在此時結(jié)束，因返程需要造成了交通擁堵。盡管整體而言，游客不會直接造成交通擁堵，但容易引起風景名勝區(qū)周圍局部的交通擁堵。因此，應當按照不同設(shè)施、行業(yè)的情況，探索分批次錯峰上下班的措施，對設(shè)施分布密度加以控制，加強辦公、醫(yī)療、大型風景名勝區(qū)周圍的交通疏導。

三、結(jié)語

城市交通擁堵帶來的一系列城市問題，嚴重阻礙了社會經(jīng)濟發(fā)展。本文以上海市中心城區(qū)為例，對大城市交通擁堵的時空特征及成因進行了分析。首先，在空間特征上，浦東的交通擁堵狀況明顯好于浦西，擁堵點大多集中在快速環(huán)線、商業(yè)中心、商務(wù)中心和產(chǎn)業(yè)園區(qū)等附近，呈現(xiàn)出圈層特征，部分路段出現(xiàn)了明顯的“潮汐式”交通現(xiàn)象。其次，研究城市功能布局對交通擁堵的影響，發(fā)現(xiàn)沿線設(shè)施分布越集中的路段就越容易形成擁堵。早高峰時期，各類設(shè)施對交通擁堵的影響差異性較小，最高的兩類是醫(yī)療保健和住宅公寓;而在晚高峰時期，各類設(shè)施對交通擁堵的影響差異性較大，最高的三類是公司企業(yè)、商務(wù)金融和風景名勝。

基于上述研究結(jié)果，本研究認為應當從工程技術(shù)、規(guī)劃建設(shè)、城市管理三點著手治堵。首先，在工程技術(shù)層面，應當結(jié)合路況實時大數(shù)據(jù)，精準判斷城市易擁堵點，對于易擁堵點的道路設(shè)計的不合理之處通過工程手段進行改進，尤其在老城區(qū)應當推進舊城更新和城市修補，改善原有道路條件，推進道路機動化改造。其次，在規(guī)劃建設(shè)層面，一方面應當合理布局居住和就業(yè)功能，從而促進職住均衡，緩解因職住過度分離帶來的通勤高峰期間“潮汐交通”擁堵問題;另一方面應當分散布置辦公、醫(yī)療、大型風景名勝游覽等易引起交通擁堵的功能，避免交通流短時間內(nèi)大量匯集。最后，在城市管理層面可采用多種方式應對。比如，為應對通勤高峰期“潮汐交通”擁堵問題，可采用交通信號燈管理兩個方向車道數(shù)量來適應不同方向上車流量的不同;靈活設(shè)置單行道來彌補老城區(qū)道路交通條件的不足;延長通勤高峰期尤其是晚高峰時間，根據(jù)行業(yè)類型探索分批次錯峰上下班的措施;提高交通執(zhí)法人員的管理水平和執(zhí)法機動性，加強在重大擁堵節(jié)點的交通疏導。

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作者簡介：

王煬，碩士，蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院助教。研究方向：城市規(guī)劃數(shù)字技術(shù)應用。

秦華，蘇州科技大學設(shè)計研究院助理工程師。研究方向：城市住房問題。