城市瓶頸路段交通及調節策略研究

李海博+詹靜

摘要：交通擁擠已經成為亟待解決的重要交通問題，而交通擁擠往往是由路網中的瓶頸路段所造成的。瓶頸路段處的交通狀況一旦不能緩解，則擁堵會迅速蔓延開來。因此，識別瓶頸路段并緩解顯得尤為重要，這將是減少擁堵的最有效手段。

關鍵詞：交通擁擠；瓶頸路段；瓶頸識別。

1 引言

目前，交通擁擠問題困擾著很多城市。交通瓶頸常常引發城市道路擁擠，瓶頸路段擁擠將引發其相鄰路段的擁擠，隨著交通瓶頸的擴散，會讓整個交通網絡造成擁擠，嚴重時甚至會產生"死鎖"現象。所以對瓶頸路段的擁擠狀況研究顯得尤為重要。

2 瓶頸路段特征及形成機理

極端的交通擁堵將導致城市交通大面積的堵死，這時交通系統將徹底癱瘓。而一旦出現交通擁堵極端現象，道路網要經過很長時間的疏通才能恢復到正常運行狀態，其損失不言而喻。從本質上看，交通擁堵是信號配時、道路特性和交通流特性相互不協調的綜合反映。從過程來看，交通擁堵現象一般是由于瓶頸處排隊車輛排隊到上游交叉口，導致上游交叉口車流不能正常運行，然后逐漸擴散并影響周圍交叉口，最終導致大范圍交通癱瘓。

2.1 交通擁擠與瓶頸定義

交通擁擠實質就是交通需求超過道路的通行能力，而超過通行能力的那部分車輛將停留在道路上并形成排隊現象。交通擁擠被定義為“交通流量與通行能力之間的失調，由此帶來出行時間、費用的損失和交通運行狀態的改變”。根據其產生原因可分為固定交通瓶頸和動態交通瓶頸。固定交通瓶頸是指路網中經常引發擁擠并擴散的路段，是交通擁擠的源頭。動態交通瓶頸是指實時路網中隨著交通流變化而產生變化的交通瓶頸。

2.2 特征

排隊現象是交通瓶頸處最顯著的特征，隨著車輛的陸續到達，瓶頸處的排隊現象會愈發嚴重，并上溯至上游交叉口，發生擁擠蔓延的現象。

瓶頸區域交通運行具有如下普遍特征：（1）運行速度慢，延誤時間長；（2）行車秩序亂，次序維持難；（3）影響范圍廣，資源消耗大；

2.3 形成原因

交通瓶頸的形成原因主要有以下兩個：1、道路結構設計不合理。2、交叉口信號燈配時不合理。

3 國內外研究現狀

3.1 國外研究現狀

國外學者很早就對典型瓶頸處車流特性和瓶頸處的運行狀況進行了深入的研究。如1992年，Vaughan.R等研究了在擁擠情況下，道路主干道的交通流特征，1997年，Daganzo.C等通過車輛到達曲線對瓶頸上游車輛的排隊長度及排隊位置的進行了研究。2005年，Daganzo等研究了道路匯合瓶頸處的交通流特性。對交通瓶頸路段的研究將對動態車流組織、交通事故管理、道路規劃具有極高的實際價值。

3.2 國內研究現狀

我國學者也對瓶頸處交通問題進行了一系列研究， 2003年，吳正把瓶頸處的交通問題和高速空氣動力學中的激波問題做了對比研究，構建了交通堵塞全過程的交通流模型。2004年，王紀武等以鄭州市作為實例，分析并提出了解決城市交通瓶頸問題的對策。2006年，賀寒輝對路網中交通瓶頸進行了基于仿真技術的研究，提出了瓶頸定位和排序的方法。

4 策略研究

瓶頸路段會造成嚴重的交通擁擠，給人們的出行帶來極大的不便，所以采取相關的措施來減少瓶頸路段的交通擁擠是十分有必要的。

4.1 瓶頸識別

在高峰時段，由于交通流急劇的增大，城市中心區極易發生交通擁堵，此時通過采集到的信息，在路網模型上進行動態交通流分析，對交通瓶頸進行識別，根據發生擁堵的時間、地點、時空分布、發展狀況等交通屬性，采取相應的手段進行疏導。

4.2 交通疏導調節策略

瓶頸處的交通流量調節主要是將瓶頸范圍交通量調節匹配，首先要對瓶頸范圍的交通流量進行疏導，以期實現交通平衡分布，其次對瓶頸范圍的接入進行調整，以平衡資源供需。

4.2.1 瓶頸交通匯入量控制策略

匯入量控制即對瓶頸影響區域內涌入的流量進行管控，用以減少瓶頸點處的交通壓力。主要采用調控重要交叉口、禁行瓶頸路段或限制主線匯入等一系列手段進行，使得瓶頸區域的流量實現慢進快出。主要控制方法有：（1）控制范圍；（2）匯入量控制

4.2.2 誘導分流策略

僅僅靠控制匯入量來解決瓶頸問題是不夠的，僅靠單一的限制瓶頸區域的匯入量有可能導致瓶頸點的轉移，對整個交通通暢所起的作用也是有限，因此還需轉移外圍剩余流量作為輔助。

4.2.3 瓶頸需求調節策略

流量調節可通過引導區域交通流通來均衡路網流量，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。

5 總結

本文概述了瓶頸路段的相關知識以及形成機理，然后進行了總結分析。現有的技術手段一般是從瓶頸識別、預防以及疏導分流交通著手來減少瓶頸路段處的擁堵。尤其是在國內主要是從定性的角度來識別瓶頸路段然后進行交通疏導，并沒有從根本上解決城市道路的瓶頸問題，而改善道路條件和道路設施又需要經濟和時間成本，所以到目前為止城市道路瓶頸問題仍然困擾著人們的出行。

參考文獻：

[1] 李淑華.我國城市交通擁堵成因及對策分析[J].公安大學學報，2003，Vol.3（5）：46～49.

[2] 吳兵，李曄.交通管理與控制[M]，北京：人民交通出版社，2005.

[3] 焦海賢，胡迎鵬，劉以舟等.干道路網瓶頸識別及容量一體化均衡配置模型與方法[J].交通運輸系統工程與信息.2007， 7（5）： 63-67

[4] Hadi， M.， Wallace， C.， Jacks， J.， 1999. TRANSYT-7F， simulation model for congested conditions [J]. Presented at the 78th Annual TRB meeting， Washington， DC.

[5] Webster， F .V .Traffic Signal Settings[J]. Road Research Technical Paper No. 39. Her Majesty's Stationary Office， London.1958. Pp.1-24.endprint