微循環(huán)在主動(dòng)預(yù)防城市交通擁堵中的作用分析

李靜，王軍利，葛鵬森

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微循環(huán)在主動(dòng)預(yù)防城市交通擁堵中的作用分析

李靜，王軍利，葛鵬森

（中國人民公安大學(xué)，北京100038，中國）

城市交通微循環(huán)和支路網(wǎng)在城市交通系統(tǒng)中具有重要地位。首先對(duì)交通微循環(huán)的概念與功能特性進(jìn)行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上提出交叉口中、學(xué)校及區(qū)域的三種微循環(huán)模式，重點(diǎn)對(duì)學(xué)校周邊交通問題并結(jié)合微循環(huán)模式提出一種優(yōu)化方案，定量分析微循環(huán)交通在主動(dòng)預(yù)防城市交通擁堵中的重要作用，以期對(duì)其他類似區(qū)域交通路網(wǎng)緩堵措施決策研究提供參考建議。最后指出，微循環(huán)交通的分流作用還需指路標(biāo)志的輔助才能起到事半功倍的效果。

公路運(yùn)輸；交通微循環(huán)模式；實(shí)例驗(yàn)證

我國大部分城市隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，正面臨日益嚴(yán)重的交通擁堵問題。交通微循環(huán)系統(tǒng)對(duì)分擔(dān)城市主干路交通壓力有重要作用，旨在強(qiáng)化次支路（尤其是支路系統(tǒng)）為主干路網(wǎng)分流減壓和增加可選路徑的交通功能，盤活道路資源存量，均衡道路網(wǎng)流量，緩解主干路的交通擁堵。國內(nèi)許多城市開始進(jìn)行交通微循環(huán)建設(shè)，解決當(dāng)前的交通擁堵、出行時(shí)間過長、停車難等各種交通問題。

國外在20世紀(jì)就開始對(duì)交通微循環(huán)進(jìn)行研究，多數(shù)學(xué)者從宏觀方面入手，Christopher等人（1995）［1］認(rèn)為采用新的交通循環(huán)空間組織方式可以減少道路交通阻塞。進(jìn)入21世紀(jì)后，學(xué)者開始從微觀層面關(guān)注微循環(huán)交通，YANG Yuanzhou等人（2010）［2］利用遺傳算法解決微循環(huán)的路徑優(yōu)化問題，結(jié)果驗(yàn)證了在區(qū)域內(nèi)部的交通微循環(huán)主要是支路分擔(dān)干路交通流。Vikash V. Gayah（2013）［3］利用交通網(wǎng)絡(luò)模型將微循環(huán)路網(wǎng)中的雙向與單向道路網(wǎng)絡(luò)效率進(jìn)行對(duì)比，指出短距離出行中，雙向道路網(wǎng)絡(luò)比單向道路網(wǎng)絡(luò)更高效。

國內(nèi)是從2005年第一次提出了“城市道路微循環(huán)”這一概念。隨后學(xué)者開始關(guān)注交通微循環(huán)，宋雪泓（2008）［4］對(duì)城市交通微循環(huán)交通需求特性進(jìn)行了深入研究，建立了交通分配模型，并提出了一套適用于城市交通微循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。黃恩厚（2009）［5］從交通微循環(huán)改擴(kuò)建角度出發(fā)，研究了微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)上的單向交通組織方法，建立了單向交通組織優(yōu)化的雙層規(guī)劃模型。李忠燕（2010）［6］主要研究城市核心區(qū)路網(wǎng)系統(tǒng)，從緩解區(qū)域路網(wǎng)交通擁堵為優(yōu)化目標(biāo)，建立了微循環(huán)繞行路線搜索模型。以上研究多數(shù)是從整個(gè)城市的微循環(huán)路網(wǎng)著手，提出各種組織方法和優(yōu)化模型。本文以城市部分區(qū)域的擁堵點(diǎn)作為切入點(diǎn)，分析交叉口、學(xué)校周邊道路和居住區(qū)周邊道路，根據(jù)這三類地區(qū)各自的地理位置和交通問題，進(jìn)行不同模式的交通微循環(huán)組織。本文主要選取北京市的典型區(qū)域進(jìn)行研究，具有普遍適用性和代表性。從主動(dòng)預(yù)防交通擁堵角度分析其作用，有一定的創(chuàng)新性和應(yīng)用前景。

1　城市交通微循環(huán)概念與功能特性

《2005年北京市政府工作報(bào)告》首次提出“城市道路微循環(huán)”這一名詞，但沒有給出具體的概念。隨后，多數(shù)學(xué)者將醫(yī)學(xué)的微循環(huán)概念與交通微循環(huán)進(jìn)行類比，給出了多種定義。由于城市交通微循環(huán)理論在國內(nèi)尚不成熟，所以其概念沒有被標(biāo)準(zhǔn)化推出。本文認(rèn)為城市交通微循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)由部分城市次干道、支路及支路以下道路組成的區(qū)域內(nèi)部交通系統(tǒng)，其既具備交通通行的功能又具備承載豐富的步行活動(dòng)與街道生活功能。

城市交通微循環(huán)系統(tǒng)作為城市道路的重要組成部分，具有以下6個(gè)功能。

（1）交通分流。合理的城市道路網(wǎng)布局中，快速路、主干道、次干道與支路的合理密度比為1∶2∶3∶6。雖然支路的交通承載量遠(yuǎn)小于主干路和次干路，但從數(shù)量上看，支路數(shù)量要遠(yuǎn)多于主干道和次干道。整體來說，城市交通微循環(huán)系統(tǒng)比主干路交通路網(wǎng)密度更高，道路里程更長，可承擔(dān)的交通量更大。因此，能分擔(dān)主干路部分的交通流量。

（2）提升可達(dá)性。在城市道路循環(huán)系統(tǒng)中，交通流的起點(diǎn)和終點(diǎn)絕大部分在支路上，支路的主要作用是連通干路和各類目的地，便捷性高。城市交通微循環(huán)系統(tǒng)必須具備便捷的輸送能力，方便市民的日常生活。

（3）服務(wù)于某一片區(qū)域的交通。小片區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的交通流往往不必進(jìn)入主干路，只需通過微循環(huán)道路就能順利到達(dá)目的地。因此微循環(huán)起到服務(wù)小片區(qū)域范圍內(nèi)的交通作用。

（4）具有地段特性。一個(gè)城市總會(huì)有老城區(qū)和新開發(fā)城區(qū)，老城區(qū)中多以狹窄的微循環(huán)道路為主，新城區(qū)多以寬闊的道路為主。在交通管理中，必須充分考慮到新老城區(qū)道路特征的不同，有針對(duì)性地發(fā)揮交通微循環(huán)的優(yōu)勢(shì)。

（5）具有動(dòng)態(tài)時(shí)段性。交通微循環(huán)是在交通規(guī)劃層面提出的交通措施，必然要滿足交通規(guī)劃的動(dòng)態(tài)時(shí)段性。這就要求交通微循環(huán)必須與當(dāng)時(shí)的城市發(fā)展水平和交通狀況相切合，才能發(fā)揮其交通分流的作用。

（6）影響居民出行方式。城市微循環(huán)系統(tǒng)對(duì)人們行為模式有很大的影響，微循環(huán)系統(tǒng)發(fā)達(dá)地區(qū)的居民，日常交流也會(huì)比較多，居民的出行方式更加趨于多樣化。微循環(huán)系統(tǒng)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，居民出行方式比較單一。

2　不同類型的交通微循環(huán)模式及作用

2.1交叉口的交通微循環(huán)模式

圖1 西長安街西單路口立交平做示意圖

圖2 西單路口的繞行標(biāo)志（北京，2007 年）

交叉口作為兩條道路相交點(diǎn)，其通行能力的大小直接影響整條道路的通行效率。立交平座作為一種交叉口交通組織方式，一般與路口禁左配合使用，即在交叉口的四個(gè)角各組織一條小型環(huán)路，小型環(huán)路使交叉口起到立交橋的作用。車輛只能直行通過交叉口，需要在交叉口左轉(zhuǎn)的車輛，直行通過路口后，進(jìn)入小型環(huán)路，經(jīng)過連續(xù)3次右轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)。需要在交叉口右轉(zhuǎn)的車輛，在進(jìn)入交叉口之前，進(jìn)入向右方向的小型環(huán)路，實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有左轉(zhuǎn)車輛經(jīng)過交叉口，從而有效地減少了交叉口的車輛沖突點(diǎn)，保證了交通的暢通。

相對(duì)全方位通行方式來說，“立交平座”的優(yōu)點(diǎn)：①消除交叉口的左轉(zhuǎn)相位，減少左轉(zhuǎn)相位的無效綠燈損耗和車輛沖突點(diǎn)等問題，提高路口通行能力；②左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入小型環(huán)路后可能會(huì)重新選擇路線，減少該交叉口的流量；③與空間立交橋相比，立交平座的成本低，不需重建道路，只通過交通組織即可實(shí)現(xiàn)。

有數(shù)據(jù)表明，采用“立交平座”的交叉口通行能力有所增大。當(dāng)左轉(zhuǎn)比例低于25%時(shí)，通行能力的提高幅度在20%以上；左轉(zhuǎn)比例為25%～40%時(shí)，通行能力的提高幅度在15%以上［7］。由此可見，立交平座這種小區(qū)域的交通微循環(huán)對(duì)主路交叉口的交通擁堵起到了很大的緩解作用。

“立交平座”在北京應(yīng)用的典型成功案例即北京西單交叉口的平面立交。該交叉口位于北京西城區(qū)繁華商業(yè)區(qū)，西長安街與宣武門內(nèi)大街交叉，交通流量很大。利用周邊的支路和胡同進(jìn)行“立交平座”的交通組織（見圖1、2），宣武門內(nèi)大街由南向北方向的車輛若想左轉(zhuǎn)進(jìn)入復(fù)興門內(nèi)大街，需要先直行通過交叉口，三次右轉(zhuǎn)依次通過武功衛(wèi)胡同、橫二條、西長安街，然后直行通過交叉口進(jìn)入復(fù)興門內(nèi)大街，雖然車輛需要經(jīng)過三次右轉(zhuǎn)和兩次直行通過交叉口，但是卻大大減少了車輛沖突，交通延誤反而相比信號(hào)簡化前有所減少，流量達(dá)到15000輛/時(shí)，比北京環(huán)路立交的通行能力多3000輛，成本卻是環(huán)路立交的1/10。西單路口采用立交平座，將毛細(xì)道路與干道組成小區(qū)域道路網(wǎng)，利用毛細(xì)道路達(dá)到對(duì)主干道網(wǎng)絡(luò)的分流，使得主干道暢通無阻。

2.2學(xué)校周邊的交通微循環(huán)模式

學(xué)校周邊的道路在上下學(xué)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)交通堵塞的情況。而許多學(xué)校多數(shù)建在支路上，家長接送孩子的車不能及時(shí)離開，經(jīng)常將學(xué)校周圍的支路堵得水泄不通，有時(shí)會(huì)擁堵幾十米甚至更長，并且車輛和行人混行也給學(xué)生帶來了安全隱患。

學(xué)校周邊的交通微循環(huán)模式主要是考慮行人慢行系統(tǒng)和家長接送車輛。《中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中確定小學(xué)的慢行系統(tǒng)服務(wù)半徑為500m，中學(xué)的慢行系統(tǒng)服務(wù)半徑為1000m［8］。通常是以校門口為中心，沿道路方向向外劃分慢行系統(tǒng)服務(wù)半徑，禁止機(jī)動(dòng)車進(jìn)入此區(qū)域。此措施將學(xué)生和機(jī)動(dòng)車隔離開，大大減少了學(xué)生發(fā)生交通事故的危險(xiǎn)。家長接送車輛主要是在上下學(xué)時(shí)段占用道路，可以分時(shí)段將學(xué)校附近的和相鄰的支路、胡同等支路變?yōu)閱涡械缆罚c學(xué)校附近的主路形成微循環(huán)交通網(wǎng)，解決學(xué)校上下學(xué)時(shí)的交通擁堵問題。其他時(shí)間段恢復(fù)支路和胡同的日常通行。

圖3 西長安街西單路口立交平做示意圖

本文選取北京第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)區(qū)域的微循環(huán)路網(wǎng)進(jìn)行實(shí)例分析，具體路網(wǎng)見圖3。其中，A、B、C、D分別為四個(gè)入口，紅色方框作為吸引點(diǎn)代表四個(gè)校門，則形成了16個(gè)OD對(duì)。利用調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)改善前后的16 個(gè)OD對(duì)的路徑進(jìn)行比較。未實(shí)施單向交通和慢行道路前，OD對(duì)的有效規(guī)劃路徑見表1。

結(jié)合表1和圖3可知，A1、A2、A3、A4、D3都需要車輛左轉(zhuǎn)，增大了機(jī)動(dòng)車的停車等待時(shí)間。而吸引點(diǎn)所在的文昌胡同、新文化街、文華胡同、察院胡同都為雙向兩車道，同向只有一條車道，若每輛車需停車30s送學(xué)生，則10輛車需要5min停車時(shí)間，其后的接送車輛由行駛緩慢逐漸演變?yōu)橥＼嚨却瑖?yán)重時(shí)車輛排隊(duì)長度占據(jù)整條支路。多條支路同時(shí)發(fā)生擁堵，造成學(xué)校周邊道路交通癱瘓。

若在上下學(xué)時(shí)段采用學(xué)校周邊支路單向行駛和擴(kuò)大慢行系統(tǒng)服務(wù)范圍相結(jié)合的微循環(huán)模式，以校門為起點(diǎn)，各校門所在的支路兩側(cè)各劃分500m作為慢行系統(tǒng)的服務(wù)范圍，校門4的慢行范圍延長至文華胡同交叉口處（如圖4所示）。各校門有專門的交通協(xié)管員進(jìn)行交通管理，禁止機(jī)動(dòng)車長時(shí)間停車，既保證了學(xué)生的安全又提高了道路通行效率。具體改善方案見表2。

表1 改善前OD對(duì)間有效規(guī)劃路徑

圖4 北京市第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)慢行系統(tǒng)示意圖

表2 北京市第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)微循環(huán)改善方案

改造后，從表3中可看出OD對(duì)的路徑有明顯調(diào)整，從D入口進(jìn)入的車輛行駛路程增加，但行駛時(shí)間卻不受信號(hào)燈的約束而有所減少。將四條支路改為單向道路后，斷面流量增加了一倍。支路的車輛排隊(duì)長度都有所減少，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)見表4。因此，可知學(xué)校采用周邊支路單向行駛和擴(kuò)大慢行系統(tǒng)服務(wù)范圍相結(jié)合的微循環(huán)模式可有效緩解擁堵。

2.3區(qū)域的微循環(huán)模式

區(qū)域的微循環(huán)主要采用單行交通組織方式，這里的區(qū)域主要是小范圍區(qū)域。這種區(qū)域街道間距小于200m，甚至只有50～100m，同時(shí)道路寬度小，一般只有雙向2車道。由于這種街道狹窄交通量又大，雙向交通必定擁堵嚴(yán)重，實(shí)施單向交通能有效緩解交通擁堵。單行交通消除了對(duì)向行車的可能沖突，提高了道路通行能力，因此車流運(yùn)行更加順暢與安全［9］。

近幾年來，單行交通組織在城市微循環(huán)系統(tǒng)中逐漸顯現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。牡丹江市中心區(qū)實(shí)施單行交通組織一個(gè)月后，交通擁堵和停車難的問題得到了很大的改善，車輛通行速度增幅在20%以上［10］。

以上三種交通微循環(huán)的高效利用還需要微循環(huán)指路標(biāo)志來完善。對(duì)于不熟悉這片區(qū)域交通路網(wǎng)的駕駛?cè)藖碚f，通常會(huì)選擇主干路通行。為了消除由于駕駛?cè)藢?duì)路網(wǎng)不清楚產(chǎn)生的交通擁堵，可在支路、胡同設(shè)置簡明的繞行標(biāo)志，給駕駛?cè)颂峁┛山栌弥返慕煌ㄐ畔ⅲ岣咧返睦寐屎涂蛇_(dá)性。

朝陽門南小街的微循環(huán)指路標(biāo)志就起到了很好的作用。朝陽門南小街是條主干路，交通流量很大，政協(xié)路是與朝陽門南小街平行的一條支路，由北向南的車輛在朝陽門南小街交通流量大時(shí)，就可選擇通過政協(xié)路進(jìn)入長安街，減輕了朝陽門南小街的交通壓力。有了圖5中的微循環(huán)指路標(biāo)志，不熟悉道路網(wǎng)的駕駛?cè)艘部梢酝ㄟ^支路進(jìn)入長安街。經(jīng)北京市公安局公安交通管理局對(duì)已設(shè)有微循環(huán)指路標(biāo)志的交叉口的通行能力進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)通行能力有明顯提高，機(jī)動(dòng)車分流效果明顯［11］。

表3 改善后OD對(duì)間有效規(guī)劃路徑

表4 實(shí)驗(yàn)二小微循環(huán)改善前后效果評(píng)價(jià)

圖5 朝陽門南小街微循環(huán)指路標(biāo)志圖

3　結(jié)語

本文簡要分析了微循環(huán)的功能，以支路分擔(dān)干路流量作為基礎(chǔ)，介紹了三種典型區(qū)域的交通微循環(huán)模式，以更好促進(jìn)其他相關(guān)路網(wǎng)區(qū)域的交通微循環(huán)模式的應(yīng)用，從交通規(guī)劃層面防止小范圍區(qū)域擁堵現(xiàn)象的發(fā)生，起到了主動(dòng)預(yù)防城市交通擁堵的作用。城市交通微循環(huán)系統(tǒng)作為城市交通系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，不僅在改善交通環(huán)境、預(yù)防和緩解交通擁堵等方面有顯著的效果，而且提高了城市支路的利用率，充分利用了道路資源，是城市交通可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。

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