用運籌學解決北京的交通擁堵問題

文/宋泓均

?

用運籌學解決北京的交通擁堵問題

文/宋泓均

城市就像一臺超級大型機器，超大城市交通擁堵會使這臺機器癱瘓。北京的交通問題已經嚴重影響到我們的正常生活。解決這個問題迫在眉睫。本人通過對瑞士、德國、日本的九個城市進行實地考察，依靠對運籌學理論的理解，根據北京的實際情況，做出了一個基本不增加投入，在原有基礎設施的基礎上稍加改動，就可以解決北京擁堵難題的方案。

運籌學文獻綜述

1909—1920年，丹麥數學家、電氣工程師愛爾朗（A.K.Erlang）用概率論方法研究電話通話問題，從而開創了這門應用數學學科，并為這門學科建立許多基本原則。他在熱力學統計平衡理論的啟發下，成功地建立了電話統計平衡模型，并由此得到一組遞推狀態方程，從而導出著名的埃爾朗電話損失率公式。日常生活中存在大量有形和無形的排隊或擁擠現象，如汽車擁堵問題。20世紀50年代初，堪道爾（D.G.Kendall）對排隊論作了系統的研究，他用嵌入馬爾柯夫（A.A.Markov）鏈方法研究排隊論，使排隊論得到了進一步的發展。是他首先（1951年）用3個字母組成的符號A/B/C表示排隊系統。其中A表示車輛到達時間分布，B表示道路服務時間的分布，C表示城市道路中的服務能力的個數（極限）。

研究交通過程中有限資源，如道路承載、車輛數量、時間、信息等的計劃、組織、分配、協調和控制，以期達到最佳效率和效益，而城市道路管理所呈現的復雜性也不是簡單算術能解決的，以計算機為手段的運籌學理論是未來支撐城市交通管理的有效工具。

運籌學的應用領域已滲透到服務、搜索、人口、對抗、控制、時間管理、資源分配、定位、設計、可靠性等各個方面。它作為一門實踐性很強的學科，在城市交通運輸管理中有著廣泛的應用。

運籌學的具體內容有：規劃論（包括線性規劃、非線性規劃、整數規劃和動態規劃）、流程圖論、決策論、對策論、排隊論理論等。

（1）數學規劃論

數學規劃論主要包括線性規劃、非線性規劃、整數規劃、目標規劃和動態規劃。研究內容與生產活動中有限資源的分配有關，在組織生產的經營管理活動中，具有極為重要的地位和作用。它們解決的問題有一個共同特點，即在給定的條件下，按照某一衡量指標來尋找最優方案，求解約束條件下目標函數的極值（極大值或極小值）問題。線性規劃可解決物資調運、配送和人員分派等問題；整數規劃可以求解完成工作所需的人數、最優路徑等問題。一般可以歸納為在滿足既定的要求下，按某一衡量指標來尋求最優方案的問題。如果目標函數和約束條件的數學表達式都是線型的，則稱為“線型規劃”；否則稱為“非線型規劃”。如果所考慮的規劃問題可按時間劃為幾個階段求解，則稱“動態規劃”。

（2）流程圖（網絡）論

流程圖和地圖論廣泛應用于解決工程系統和管理問題，將復雜的問題用流程圖與網絡進行描述簡化后再求解。流程圖與網絡理論有很強的構模能力，描述問題直觀，模型易于計算實現，很方便地將一些復雜的問題分解或轉化為可能求解的子問題。

（3）博弈論、決策論

博弈論也是對策論，對策即是在競爭環境中做出的決策，決策論即研究具體方法的問題，對策論可歸屬為決策論范疇。城市交通流程中的決策就是在占有充分資料的基礎上運用數學方法研究有利害沖突的雙方在競爭性的活動中是否存在自己制勝矛盾的最優策略，以及如何找出這些策略的問題解法。

（4）排隊論

或稱隨機服務系統理論， 是通過對服務對象到來及服務時間的統計研究，得出這些數量指標（等待時間、排隊長度、忙期長短等）的統計規律，然后根據這些規律來改進服務系統的結構或重新組織被服務對象，使得服務系統既能滿足服務對象的需要，又能使機構的費用最經濟或某些指標最優，它是數學運籌學的分支學科。

30多年來，城市大發展后，我們遇到的問題越來越多。以北京市為例：

1、城市工業轉型、遷移成本高、難度大；產業轉型慢；

2、人口過度密集、資源已經支撐不了人口生活；

3、交通擁擠、經常出現交通癱瘓；

4、汽車常年被限號出行、群眾意見大；

5、霧霾越來越嚴重。

這些問題使超大城市這臺機器經常癱瘓。已經嚴重影響到我們的正常生活。解決這個問題迫在眉睫。根據北京的實際情況，基本不增加投入，在原有基礎設施的基礎上僅投入部分人力就可以讓超大城市大幅度解決交通擁堵問題，并通過解決交通擁堵問題實現GDP增長。

解決城市擁堵的設計方案

（1）互聯網時代要有互聯網思維。對全市工作時段進行錯峰分布式設計。在各個不同的工作區域、政府、企事業單位、商業、服務業可以按照需求分為以下時段上班，或實行彈性工作制（設計依據為24小時）；

例如：A時：8：00-17:00；B時9：00-17:00；C時：10：00-18:00；D時：11：00-20:00；E時：20：00-次日4：00；F時4：00-12:00；G時12：00-20:00；H時8：00-16:00；I時：16：00-24:00；J時：0：00-8：00；也可以做微調，前后加減半小時。這樣可以利用錯峰工作減少交通出行，降低現在的交通高峰。類比電網的峰谷電價調整城市交通壓力和乘用車流量。

（2）建設按國際時差工作的商業地產小區?；ヂ摼W時代的互聯網適配模式就是沒有時差概念。引入國際分工和互聯網思維工作方式，對口按照服務國的時差調整工作時間。從而形成南、北美洲工作區，歐、非洲工作區、亞、澳、太洲工作區；

（3）全市公共交通24小時通車。城市公共交通需要統一調度、統一核算。實現地鐵、城鐵、公共汽車24小時通車。全市平均只需增加司乘人員幾千人就可以執行到位。結果是將目前的經濟格局全局搞活。

地鐵23點后至06點每小時一個方向保持4趟；

沿地鐵主要車站的公共汽車每小時保持2趟；

區、縣到鄉鎮的公共汽車保持40分鐘一趟；

鄉級鎮到大村、小鎮的汽車保持1小時1趟；

我們利用公共交通網的不停頓運行，使很多原來睡覺的人們都動了起來?？梢栽黾印⒃鲩L廣大群眾活動空間和活動時間，提高了生產和消費人群基數，一定會促進經濟發展。瑞士、德國已有實證結果。

（4）車站地區的生活服務設施配套要先行先試。

全天候式的消費服務體現在生活服務設施配套和全天服務；車站即服務中心，所有地鐵和汽車站都會有咖啡館和餐廳；政府要求它們24小時必須營業，保證未來新顧客群體的心理服務安全需求。要求車站附近的ATM機漢語和英語都能用；地鐵售票機可以選擇漢語和英語，收紙幣或硬幣；售票機售月票、周票、三天票、兩天票、一天票；也可以售一天的旅游地鐵、汽車、城鐵通票。

（5）城鄉交通全程治安管理。夜晚乘警上車執勤；大站有武裝警察配合警犬執勤；全程高清攝像機監控。汽車站附近有紅外攝像監控系統配合事后調查。保安公司配合兼顧本職工作。

（6）道路交通的嗓子眼兒疏通。例如：疏通G6到二環的接口；西直門西向南的通道；復興門西向北的轉向通道；標準化右轉標識；京津二高速5環進京通線；三環到機場方向四元橋右轉到四環等等；

使用全線24小時通車的以上辦法會使私家車出行大大減少，讓一般平民的生活空間大大提升，工作機會得到增加。

（7）對城市乘用汽車交通管制與管理。

1、對北京的主要干（2環、3環、4環、5環線和東、西、南、北主要干線）道路實行時段管理和車牌尾號限行；三、四級道路和輔道不限行；輔路上安排應付事故的清障車、救護車、消防車、事故處理車；

2、控制北京中軸線（按微積分的概念北京四環是中軸線）的車輛流量。用每個人的汽車牌照尾號實行自組織控制的排隊系統，達到自組織管理與社會交通管理的自然結合。以北京四環為中軸線（全長44.6公里），一般上下班在四環上最多走22.3公里下路。以每小時40公里的行車速度均算，61.8%的車程為平均值為13.8公里，即最多用時平均18分鐘就會下路。因此設計車輛在主路的行駛時間僅為15或18分鐘。我們預留30分鐘足夠。對超時段的行車，按時段禁行政策由電子警察拍照、罰款。

A 6：30-7：00，車牌尾號1、2、3、4上路30分鐘；

B 7：00-7：30，5、6、7車牌尾號上路；

C 7:30-8：00，8、9、0車牌尾號上路；

A 8：00-8：30尾號1、2、3、4車牌尾號上路；

B 8:30-9:00，5、6、7車牌尾號上路；

C 9；00-9：30，8、9、0車牌尾號上路。

9:30以后后全線放行；下午從5:00開始，8:00結束，道理同上；用此辦法可以將原來預案每天的單雙號限制車輛減少的50%，降低到66%左右。因此，不必限號、限行。

為保證《綱要》確立的各項原則和制度得到切實貫徹實施，早日實現建設法治政府的目標，《綱要》指出依法行政的六個基本要求：合法行政、合理行政、程序正當、高效便民、誠實守信、權責統一。同時著重部署了相應的具體任務。國務院辦公廳隨即發布《關于貫徹落實全面推進依法行政實施綱要的實施意見》（國辦發〔2004〕24號），明確了各項工作任務、工作重點，并對各部門各單位重點工作任務作出具體分工。

3、遇有急事上路，每次高峰罰100元，不扣分；有錢可以任性；

4、一級、二級道路由交警管理；三級、四級道路由轄區派出所管理；協警負責管控輔路亂停車制造擁堵問題；警隊主要任務是疏導交通干線出口。

5、早、晚高峰要求警隊領導兩到位、四不走。即：早、晚高峰期兩次到位；1車輛擁堵時不能走；2有車輛事故時不能走；3有警衛任務時不能走；4值班民警不到崗不能走。

6、對北京城區五環內車輛實行ETC卡管理（法國巴黎的車輛管理有范例）。北京五環內的車輛全部安裝ETC卡，除五環內車輛，其他地區車輛進入五環在控制時段內要交費。高峰期間，郊、縣車輛原則不允許進入5環內。（也可以根據實際情況適當擴大范圍）。

7、將2環、3環、4環增加兩層高架橋。路減緩交通壓力。五環加一層橋路，白天主要通行小客車。（學習日本東京經驗）

8、改造車庫。強行改造城區車庫。要實行立體多層車庫，（日本東京的技術與制造設備已經多年，可以學習，全面接受）

9、輔助政策措施：

A、持北京市戶口的居民每人最多只能擁有3輛車，多者不予年檢；多余車輛北京市公安局負責幫助外遷；

B、持外地戶口居住人員，在北京沒有房產證、交稅證明的，車輛不予年檢；擁有車輛由北京市公安局負責幫助外遷；

C、持外地戶口居住人員在北京有房產證或5年繳稅證明的，但其擁有車輛超過兩輛的；第三輛以上車輛不予年檢；多余車輛北京市公安局負責幫助外遷；

D、持外地或本地戶口人員擁有5個以上車庫的，要勸其出讓，過期將課重稅；

10、停車管理。

A、學習日本東京的經驗，倒車入庫就會鎖車。取車投幣或刷卡才放行，避免管理人員貪污。

B、拆除路障。停車場廢除專用車位。

C沒有泊車位置不能購車。

D、取消不合理的停車場。

結語

通過分配城市交通密度和24小時全天候公共交通服務，會立即加快我們的大城市國際化水平；延長工作的彈性空間；不間斷的公共交通流動會使人們改變現有的生活節奏，會提高各個產業的效率，拉動消費，每年能提高CPI和GDP若干百分點，而且不需增加任何投入。

（作者系中國人民銀行研究員、博士）