預(yù)防排隊(duì)溢出策略在城市經(jīng)濟(jì)中的作用

文/陸玉雪 晏永廷 肖海承（.昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院；.曲靖交通信號(hào)配時(shí)中心）

一、預(yù)防排隊(duì)溢出策略對(duì)城市經(jīng)濟(jì)的意義

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)最直接的社會(huì)變化，就是人們之間的信息交流、物質(zhì)交流呈暴發(fā)式增長(zhǎng)，出行頻率越來(lái)越高，出行距離越來(lái)越遠(yuǎn)，貨物交流的數(shù)量越來(lái)越多、速度越來(lái)越快，由此造成的后果就是交通越來(lái)越堵。城市是人類最集中、經(jīng)濟(jì)最活躍、交通最繁忙的地方。城市交通擁堵已成為各國(guó)各城市的難題，制約著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常有這樣的情況，一個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)會(huì)隨著這個(gè)區(qū)域交通擁堵的加劇而逐漸衰落，交通擁堵與民生息息相關(guān)，解決交通問(wèn)題就是在解決民生問(wèn)題。道路交叉口是交通的節(jié)點(diǎn)，排隊(duì)溢出又是導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)不暢的重要原因，解決好排隊(duì)溢出問(wèn)題，對(duì)提高路口通行能力、保障交通安全和暢通、提高城市經(jīng)濟(jì)水平具有重要意義。

交通擁堵不僅會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)社會(huì)諸項(xiàng)功能的衰退，而且還將引發(fā)城市生存環(huán)境的持續(xù)惡化，成為阻礙發(fā)展的“城市頑疾”。交通擁堵給社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)造成了巨額的損失。首先，市民的日常工作效率明顯下降。擁堵浪費(fèi)了大量的有效工作和休息時(shí)間，所造成的緊張抑郁情緒也讓市民的工作效率大打折扣。以北京為例，在平均每年每人擁堵耗時(shí)100個(gè)小時(shí)的情況下，每年所造成的時(shí)間價(jià)值損失高達(dá)282億元。在政府投入方面，政府不得不為了緩解擁堵，追加在道路養(yǎng)護(hù)和修建方面的投入，拓寬原有道路，新建微循環(huán)道路和停車(chē)設(shè)施等。交通擁堵造成的大氣污染問(wèn)題也需要政府投入巨資治理，并為大氣污染所導(dǎo)致的病患支付更多的醫(yī)療費(fèi)用，并追加醫(yī)院等醫(yī)療設(shè)施的投入。根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的數(shù)據(jù)，交通擁堵帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)于每年GDP的5%-8%，高達(dá)2500億元。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們收入水平的不斷提高，全國(guó)各地出現(xiàn)了交通擁堵現(xiàn)象?，F(xiàn)如今，交通狀況已經(jīng)成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件。城市交通擁堵對(duì)經(jīng)濟(jì)的直接影響主要體現(xiàn)在企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)和客戶利益兩方面，這兩方面都與經(jīng)濟(jì)相關(guān)，一個(gè)是對(duì)運(yùn)輸相關(guān)企業(yè)的影響，一個(gè)是對(duì)消費(fèi)者的影響。交通狀況好，能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，狀況不好將制約或阻礙經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這已經(jīng)或正在被現(xiàn)實(shí)所證實(shí)。交通的通暢或擁堵是一個(gè)通行的問(wèn)題，同時(shí)在很大程度上又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問(wèn)題，必須認(rèn)真研究并設(shè)法解決。因此本文為預(yù)防排隊(duì)溢出導(dǎo)致大面積交通擁堵，對(duì)曲靖市麒麟?yún)^(qū)的交通狀況進(jìn)行調(diào)查后根據(jù)交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度提出一些交通管理策略，促進(jìn)交通狀況良性發(fā)展，以推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

二、預(yù)防排隊(duì)溢出策略的研究現(xiàn)狀

關(guān)于交叉口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度的研究，早期主要側(cè)重于檢測(cè)方面的研究。Rourke A[1]為了描述交叉口排隊(duì)情況和交通擁堵?tīng)顟B(tài)，利用在交叉口處的關(guān)鍵位置設(shè)置攝像頭，記錄交叉口車(chē)輛運(yùn)行情況及排隊(duì)情況，后期通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件和圖像處理觀察交叉口的情況。Fathy M 等[2]通過(guò)在交叉口設(shè)置攝像頭的方法調(diào)查交叉口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度，提出了有關(guān)交通參數(shù)檢測(cè)的兩種方法，即車(chē)輛檢測(cè)和車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)。此外，F(xiàn)athy M 等通過(guò)設(shè)置邊緣檢測(cè)器對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)所調(diào)查數(shù)據(jù)研究后提出了一種全新的交通背景更新和動(dòng)態(tài)閾值選擇的方法[3]。

Wunderlich[4]為預(yù)測(cè)交叉路口穩(wěn)定流的最大排隊(duì)長(zhǎng)度，提出了基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新算法。根據(jù)所估計(jì)的最大排隊(duì)長(zhǎng)度，對(duì)交叉口的信號(hào)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。該算法可應(yīng)用于單個(gè)交叉口的信號(hào)控制問(wèn)題。其研究結(jié)果表明，根據(jù)交叉口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度對(duì)交通信號(hào)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)可以降低交叉口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度，提高交叉口的車(chē)輛通行效率。Henry X.Liu 等[5]利用沖擊波理論，根據(jù)所調(diào)查的當(dāng)前信號(hào)控制周期內(nèi)到達(dá)交叉口的車(chē)輛數(shù)，對(duì)未來(lái)交叉口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度實(shí)施預(yù)測(cè)，其研究結(jié)果表明，通過(guò)現(xiàn)有交通量預(yù)測(cè)排隊(duì)長(zhǎng)度精度較高，可以為交通管理部門(mén)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。Hangfei LIN and Daren LIU[6]利用出租車(chē)的GPS定位系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)，提取出交叉口車(chē)輛排隊(duì)及過(guò)街?jǐn)?shù)據(jù)，從而計(jì)算交叉口未來(lái)的排隊(duì)長(zhǎng)度和通行延誤。錢(qián)喆[7]利用停車(chē)波的傳播原理，通過(guò)在交叉口處設(shè)置線圈檢測(cè)器調(diào)查交叉口的車(chē)輛排隊(duì)數(shù)據(jù)，基于此數(shù)據(jù)建立了交叉口綠燈時(shí)間結(jié)束后兩交叉口間的路段滯留的車(chē)輛排隊(duì)模型，和基于現(xiàn)有交叉口的車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度預(yù)測(cè)交叉口車(chē)輛排隊(duì)溢出模型，通過(guò)分別對(duì)兩個(gè)模型的量化來(lái)判斷交叉口的交通狀況，并驗(yàn)證了該方法的可操作性和合理性。

綜上所述，現(xiàn)有研究大部分是建立模型或是利用軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證模型的可行性，而對(duì)于運(yùn)用到實(shí)際案例的少之又少，因此本文基于在云南省曲靖市交通警察支隊(duì)實(shí)習(xí)，參與其中真實(shí)案例的交通管理調(diào)節(jié)，通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)交通管理調(diào)節(jié)前后的優(yōu)化效果，提出針對(duì)中小城市優(yōu)化效果較為突出的幾種策略。

三、基于交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度的交通管理調(diào)節(jié)策略

本文基于對(duì)云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)165個(gè)信號(hào)控制交叉口進(jìn)行排隊(duì)情況調(diào)查并根據(jù)實(shí)時(shí)排隊(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行時(shí)空一體化交通管理調(diào)節(jié)。一方面，基于城市道路交通路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，利用道路平面交叉口渠化、標(biāo)志標(biāo)線對(duì)交通流進(jìn)行合理分流，緩解各道路交叉口的交通壓力，減小排隊(duì)長(zhǎng)度；另一方面，對(duì)各道路交叉口基本情況以及全天高峰、平峰、低峰的流量情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，匯集整理相關(guān)路口資料，對(duì)交叉口的信號(hào)配時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)并上傳SCATS信號(hào)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，利用百度地圖結(jié)合交叉口視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測(cè)交通擁堵情況，并在SCATS信號(hào)機(jī)系統(tǒng)上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對(duì)交叉口信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行調(diào)整，降低交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度，避免排隊(duì)溢出造成交通擁堵，同時(shí)保障交叉口安全運(yùn)營(yíng)，提高交叉口綜合效益。通過(guò)道路交通渠化和交通信號(hào)配時(shí)優(yōu)化，高效利用好道路時(shí)空資源，提高路網(wǎng)的通行效率，以緩解曲靖中心城區(qū)不斷加劇的交通擁堵現(xiàn)象，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)良好的道路交通環(huán)境。

（一）預(yù)防直行排隊(duì)溢出的交通管理調(diào)節(jié)策略

交叉口直行溢流是兩交叉口間路段上的直行車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度占據(jù)了整個(gè)路段甚至溢出到上游交叉口，影響上游交叉口各個(gè)方向的車(chē)輛通行。為預(yù)防交叉口直行排隊(duì)溢出，提出了以下12個(gè)基于排隊(duì)長(zhǎng)度的交通管理調(diào)節(jié)策略。

（1）壓縮綠燈時(shí)間策略；（2）延長(zhǎng)綠燈時(shí)間策略；（3）跳躍相位策略[9]；（4）上游交叉口截流策略；（5）下游交叉口放空策略；（6）綠波協(xié)調(diào)控制策略；（7）增加進(jìn)口車(chē)道或設(shè)置潮汐導(dǎo)向車(chē)道策略；（8）暢通出口策略；（9）減少相位數(shù)量策略；（10）右轉(zhuǎn)車(chē)不受燈控策略；（11）非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)區(qū)前置策略；（12）重交通流引導(dǎo)線策略。

（二）綠波協(xié)調(diào)控制策略案例優(yōu)化效果分析

以云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)寥廓南路與文昌街交叉口為案例，對(duì)其進(jìn)行濾波協(xié)調(diào)控制策略優(yōu)化其交通問(wèn)題，過(guò)程包括優(yōu)化前的交通問(wèn)題調(diào)查、針對(duì)問(wèn)題提出相應(yīng)方案、方案調(diào)優(yōu)及方案評(píng)價(jià)等，具體交叉口優(yōu)化方案評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。

表1 寥廓南路與文昌街交叉口方案評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）優(yōu)化前交通情況

寥廓南路與文昌街優(yōu)化前存在的問(wèn)題是早高峰時(shí)段北進(jìn)口排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，影響上游路口書(shū)院路南出口車(chē)輛通行。

（2）優(yōu)化策略

針對(duì)寥廓南路與文昌街交叉口北進(jìn)口排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，結(jié)合調(diào)查情況，通過(guò)將寥廓南路與文昌街路口寥廓南路書(shū)院路路口、西關(guān)街路口連接為綠波協(xié)調(diào)路口，以提高路口通行效率，改善寥廓南路與文昌街路口北進(jìn)口的排隊(duì)溢出情況。

（3）優(yōu)化后效果

寥廓南路與文昌街路口、寥廓南路書(shū)院路路口、西關(guān)街路口鏈接為協(xié)調(diào)路口，提高了路口通行效率，改善了寥廓南路與文昌街路口北進(jìn)口的排隊(duì)情況。北進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈亮起前排隊(duì)長(zhǎng)度降低了42.85%，而直行綠燈亮起前排隊(duì)長(zhǎng)度降低了46.15%。

（三）預(yù)防左轉(zhuǎn)排隊(duì)溢出的交通管理調(diào)節(jié)策略

交叉口左轉(zhuǎn)溢流，即左轉(zhuǎn)車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度超過(guò)了兩交叉口間的路段長(zhǎng)度，發(fā)生排隊(duì)溢出到上一個(gè)交叉口，影響上一個(gè)交叉口各個(gè)方向車(chē)輛的通行。為預(yù)防左轉(zhuǎn)車(chē)輛排隊(duì)溢出，可以在預(yù)防直行排隊(duì)溢出交通管理策略的基礎(chǔ)上再提出以下4個(gè)交通管理調(diào)節(jié)策略。

（1）增設(shè)左轉(zhuǎn)車(chē)道；（2）左轉(zhuǎn)待行區(qū)；（3）借對(duì)向出口道左轉(zhuǎn)；（4）借本向直行進(jìn)口道左轉(zhuǎn)。

（四）借對(duì)向出口車(chē)道左轉(zhuǎn)案例優(yōu)化效果分析

以云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)寥廓南路與沿江南路交叉口為案列，對(duì)其進(jìn)行借對(duì)向出口車(chē)道左轉(zhuǎn)策略優(yōu)化其交通問(wèn)題，過(guò)程包括優(yōu)化前的交通問(wèn)題調(diào)查、針對(duì)問(wèn)題提出相應(yīng)方案、方案調(diào)優(yōu)及方案評(píng)價(jià)等，具體交叉口優(yōu)化方案評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2所示。

表2 寥廓南路與沿江南路交叉口優(yōu)化方案評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）優(yōu)化前交通狀況

早高峰1時(shí)段（7:10-7:40）：寥廓南路與沿江南路南進(jìn)口左轉(zhuǎn)排隊(duì)溢出到玉帶路口，影響玉帶路口車(chē)輛通行。早高峰2時(shí)段（7:40-8:10）：進(jìn)城方向交通流量增大，同時(shí)寥廓南路與玉帶路路口西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)流較大，寥廓南路與沿江路東西向直左沖突，導(dǎo)致路口車(chē)輛通行緩慢，南進(jìn)口車(chē)輛排隊(duì)溢出，在玉帶路口形成 “交通鎖”。早高峰3時(shí)段（8:10-9:00）：進(jìn)城方向交通流量較大，隧道口片區(qū)三個(gè)路口南進(jìn)口交通壓力較大，沿江南路南進(jìn)口排隊(duì)溢出。

（2）優(yōu)化策略

經(jīng)觀測(cè)當(dāng)前沿江南路南進(jìn)口一個(gè)左轉(zhuǎn)調(diào)頭車(chē)道已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有交通量，另外當(dāng)沿江南路南進(jìn)口左轉(zhuǎn)調(diào)頭車(chē)道排滿車(chē)輛時(shí)，由沿江南路到玉帶路進(jìn)行調(diào)頭左轉(zhuǎn)的車(chē)輛較少，一個(gè)周期有2～3輛車(chē)，造成該車(chē)道利用率較低。因此將沿江南路出口道的左轉(zhuǎn)調(diào)頭車(chē)道設(shè)為可變車(chē)道，在沿江南路東西向放行時(shí)供南進(jìn)口車(chē)輛左轉(zhuǎn)調(diào)頭車(chē)輛排隊(duì)，提高車(chē)道利用率，緩解南進(jìn)口排隊(duì)溢出現(xiàn)象。

（3）優(yōu)化后效果

在結(jié)合時(shí)間和空間條件下，對(duì)沿江南路口的信號(hào)配時(shí)方案（相位、相序、配時(shí)）和道路渠進(jìn)行優(yōu)化后，沿江南路早高峰南進(jìn)口左轉(zhuǎn)調(diào)頭車(chē)輛在直行左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束時(shí)，無(wú)排隊(duì)溢出現(xiàn)象，提高了沿江路口、玉帶路口的通行效率。南進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈亮起前排隊(duì)長(zhǎng)度降低了54.55%，而直行綠燈亮起前排隊(duì)長(zhǎng)度降低了25.00%。

四、結(jié)論

城市交通與社會(huì)經(jīng)濟(jì)相互聯(lián)系、相互影響，是城市化進(jìn)程的關(guān)鍵構(gòu)成，是城市產(chǎn)業(yè)布局的關(guān)鍵因素，也是城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)劑，因此，交通擁堵的產(chǎn)生和蔓延會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生多種影響。本文通過(guò)對(duì)云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)的165個(gè)信號(hào)控制交叉口進(jìn)行調(diào)查，分析了2個(gè)實(shí)際案例，發(fā)現(xiàn)綠波協(xié)調(diào)控制方案和借道左轉(zhuǎn)方案對(duì)預(yù)防排隊(duì)溢出的優(yōu)化效果較為突出，其可為中小城市交通管理部門(mén)提供一個(gè)參考，推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。