城市道路瓶頸交通調節策略研究

劉 偉，黃 丹，秦偉彬

（1.重慶交通大學交通運輸學院，重慶 400074；2.重慶市城鄉建設委員會，重慶 400014）

0 引言

瓶頸問題是目前各大城市面臨的主要問題，特別是在高峰時段道路瓶頸往往成為擁擠的始發點。隨著車輛的累積，瓶頸問題越加明顯，并逐漸蔓延至整個區域，造成大面積的交通癱瘓。為解決這一問題，學者們進行了深入探討，如G.F.Newell就瓶頸排隊、車速分布等問題進行了研究；Ido Juran等人采用交通分配模型對瓶頸區域交通影響及動態性進行了評估；Daiheng Ni等人提出了相關模型以分析瓶頸區域交通特性，力求真實的反映合流區域瓶頸交通運行狀態；曹敏輝等人則提出了擁堵區域交通改善措施如土地性質調整、路網結構重組、瓶頸區域路網擴建等。該類研究在一定層面上取得了較為顯著的成效，從微觀動態層面闡述了瓶頸區域的交通運行狀況，為深入了解瓶頸交通特性提供了參考，同時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行狀況的模擬及傳統改善措施的研究，缺乏系統性的研究，對瓶頸區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行了深入研究，并針對瓶頸問題的解決提出相關的交通調節策略。

1 道路瓶頸的形成機理及特征

1.1 道路瓶頸形成機理

常發性瓶頸形成機理：常發性瓶頸是由于需求的自然增長所引發的，由于多股交通流匯集，使得交通量在某一特殊節點累積，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性瓶頸形成點。在該類節點由于多股交通流在某一時段同時涌入節點，增大了節點的交通負荷，在節點交通量大于通行能力或節點交通運行出現異常時，擁堵自然形成。隨著交通涌入量的增多，排隊車輛增加，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

突發性瓶頸形成機理：突發性瓶頸是由于隨機原因導致路段通行能力下降或交通流行駛狀態突變形成的，如交通事故、站臺停車延誤等。

1.2 瓶頸特征

瓶頸區域交通運行具有如下普遍特征：

a）行車速度慢，延誤大；

b）運行秩序亂，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，對城市交通運行干擾極大。針對于瓶頸問題的解決雖可采用土地調整，結構優化等宏觀調控措施進行控制，但該類措施對實施條件要求較高，具有被動性，在大多數城市已不具備可行性。因而在避免大規模資源改造的同時解決具體瓶頸問題是交通擁擠問題研究的重點?；诖耍疚尼槍ζ款i的形成機理及瓶頸交通的運行特征采取綜合調節策略—匯入量控制策略、誘導分流策略及交通需求組織調節策略，在時空上實現區域交通分流，保障道路資源供需平衡。

2 城市瓶頸路段交通調節策略

瓶頸交通調節主要指瓶頸區域交通流量的匹配調節。本文首先對瓶頸區域交通流進行疏導，以實現區域交通分布平衡，其次對瓶頸區域的接入需求進行調節，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涌入流量進行控制，以減少瓶頸點交通壓力。主要采用關鍵交叉口調控或主線匯入限制、瓶頸路段禁行等手段進行，使得瓶頸區域流量慢進快出。

2.1.1 調控范圍

交通匯入量控制范圍指對于達到交通擁堵閾值而需要進行交通接入控制的路段及影響范圍。路段或節點對交通量的吸引強度不同，使得交通流量在路網上呈現分配不均勻現象，同時各種問題的存在導致這些路段及節點易形成瓶頸。因此，需利用現有定量或定性的研究方法，調控瓶頸范圍，均衡分布流量。由于不同瓶頸點的交通功能不同，對周邊交通的影響會也有所不同，因此在確定調控范圍時需以瓶頸出現位置作為中心源進行交通影響范圍限定。

接入調控范圍的限定以邊界路段及節點確定為主，決定匯入量調節范圍的兩個重要因素是瓶頸所在區域的路網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

在確定調節范圍的基礎上，通過采取匯入量控制等手段，促進交通參與者選擇行為變更，減少瓶頸區域交通匯入，均衡路網流量，實現道路資源供需平衡。即對飽和路段通過限制關聯交叉口交通匯入及加快路段車流駛出速度調控瓶頸路段流量，保障駛出量大于駛入量。對于接近負荷的路段，以最大可匯入量為約束條件，采用交叉口控制、路段禁行等手段調控匯入量及流速，實現交通分流。匯入控制的關鍵在于關聯交叉口及瓶頸路段流量調節。

關聯交叉口是指與瓶頸路段有直接聯系的交叉口，是區域內重要節點，對調節路網流量有重要作用。關聯交叉口控制以主路優先、整體暢通為原則，對瓶頸交通采用上游調控、下游疏導的方法，分散交通壓力，消除大瓶頸，主要措施包括：

a）關聯交叉口應與上游交叉口具有較高的相關性，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量，限制瓶頸交通流入；

b）以上游沿線承載為約束，預防擁擠上衍以關聯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，使上游連線對駛入車輛具有一定的存儲能力，不會引發排隊上溯、堵塞擴散的現象；

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

瓶頸路段指瓶頸所在路段。調節瓶頸關聯交叉口可調節進出瓶頸點的流量，緩解瓶頸壓力，與此同時對瓶頸所在路段進行疏通，可減少擁擠，清除瓶頸點，主要原則如下：

a）強調主路優先，限制匯入交通，減少交通干擾；b）規范行車秩序，引導交通流通；c）清除路段障礙，減少停留車輛。

2.2 誘導分流策略

瓶頸問題解決僅靠匯入量控制是不夠的，單純的限制瓶頸區域的匯入量有可能將瓶頸點轉移到另一區域，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移作為輔助，在瓶頸路段限流的基礎上引導剩余交通流動。

主要手段包括瓶頸路段限行、路徑誘導和擁擠收費等，可采用的措施如下：

a）通過誘導系統，制定剩余流量轉移線路，及時轉移剩余流量，均衡路網交通分布；

b）關聯交叉口及瓶頸所在路段處以擁擠收費、分時段放行等手段為輔助，促使剩余交通主動轉移；

c）擁擠路段信息發布，調控區域交通流通，實現遠程交通誘導。

2.3 瓶頸需求調節策略

流量調節可引導區域交通流通，均衡路網流量，而針對性的需求調節則對改善區域內部交通狀況，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，靈活設置建筑物出入口，避免將出入口設在瓶頸處；

b）對于瓶頸路段上游的建筑物出入口，調整建筑物開口位置，減少交通接入；

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

d）對瓶頸周邊建筑物群進行聯動整合，即在建筑物群內設置一個共同的機動車出入口，并利用內部道路微循環系統為各個建筑物服務。

2.4 交通調節流程圖

基于以上策略，本文設計了一套瓶頸交通調節的流程（如圖3所示），其總體思路是從交通運行現狀與路網結構入手，分析道路瓶頸成因，并通過瓶頸交通調節策略調整區域交通量分布，由此實現空間需求與路網供給的均衡，保障城市道路的暢通。

圖3 瓶頸路段交通調節流程圖

3 瓶頸交通調節策略研究的作用

瓶頸是城市道路交通擁堵的始發點，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節策略對緩解城市擁堵問題有重要作用，主要表現在以下方面：

a）及時疏解交通，避免交通擁堵，有效預防“多米諾效應”；

b）均衡路網流量，實現資源優化配置；

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設施改建和擴建。

4 結語

瓶頸交通調節，可有效解決瓶頸區域交通匯入、擁擠蔓延等問題，均衡路網流量，實現資源優化。但由于缺少實地應用，策略的實施功效有待進一步驗證。

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