城市交通拥堵形成机理

城市交通拥堵形成机理

薛金光姜国辛刘静

青岛市公安局黄岛分局交通警察大队

摘要：我国国民经济水平不断提高，城镇化与机动化进程不断加快，随之而来的城市道路交通拥挤问题越来越成为搅扰我国大中城市的难题，尤其是我国的一线城市，交通拥堵更为严重，已经限制了城市自身的发展。交通拥堵不但使交通系统的服务水平下降，延误率、事故率增加，而且浪费能源、污染环境。交通拥堵形成中的各种机理如果不能及时明晰，缺乏先进的理论指导，治理城市道路交通拥堵问题将永远不能根治，不仅浪费资金，而且成效有限。因此，本文分析交通拥堵形成机理从时空角度出发，致力于解决城市交通拥堵问题。

关键词：城市交通;形成机理;交通拥堵;时空特性

1交通拥堵研究现状

关于城市交通拥堵问题，国外学者在上世纪就进行了研究，并对交通拥堵的特征进行了总结，将交通拥堵特征总结为拥堵强度、拥堵扩散区域范围、拥堵持续时间。根据交通拥堵特征，对交通拥堵的产生、扩散、时空变化机理进行了大量研究。现状研究大多集中在交通拥堵的产生、传播及消散方面，对交通拥堵时空变化机理的研究主要是基于交通流状态的理论划分与界定来判别不同时段不同区域的拥堵强度演化过程。总体来讲，目前关于交通拥堵形成机理的研究主要体现在评价指标研究和时空变化机制两个方面。

目前，国内学者也开始对交通拥堵形成进行评价和分类。在道路网络中最易发生拥堵的地点、道路、区域都是道路交通的瓶颈,而引发拥堵的原因不尽相同,既和道路网络结构有关,也和交通流相关,还和城市道路网布局有关。针对交通拥堵时空变化相关特征的研究，现状研究主要集中在时空分布特征方面与交通拥堵时空演化过程研究方面。

2交通拥堵形成机理的时空分布形式

本文交通拥堵形成机理的时空分布特性归结为两种不同的分类方式：交通拥堵在路网上时间的分布形式、交通拥堵在路网上空间的分布特性。

（1）交通拥堵在路网上时间的分布形式

交通拥堵的时间分布特性是指评判交通拥堵的交通流参数随时间的变化而变化。交通拥堵是一个随机的状态，在不同时间不同地点随时都会发生变化。但从某一路段和区域来讲，交通流从宏观角度上讲呈现某种规律性。因此在时间上的拥堵主要表现为时段变化、日变化及月变化特性。时段变化特性如一天内的不同时段:早晚高峰、平峰等。日变化特性主要指工作日、节假日等，月变化特征主要指的是随着季节天气的变化，交通拥堵的变化。对于常发性交通拥堵而言，时段变化特性和日变化特性表现特别明显。此外，在不同的城市规模、同一城市不同的功能区域，交通拥堵发生的时间段和持续时间都存在一定的差异。

（2）交通拥堵在路网上空间的分布形式

按交通拥堵在城市路网空间的分布特征，可以将拥堵分为三种类型。

(1)点拥堵，即道路交通拥堵发生在一个独立的交叉口，对相邻的交叉口没有产生影响，只对该交叉口连接的路段有影响，表现为一个或几个路段的拥堵。

(2)线拥堵，指交通流量增加或道路最初局部堵塞，由于未得到及时的解决，使交通拥堵在相关路段上继续扩散，一般分布在城市主干道上。

(3)面拥堵，指相互关联的路段上大部分出现交通拥堵，构成一定区域内的交通拥堵，主要表现为多个路段上的交通拥堵同时存在，进而出现整个区域内的拥堵或堵塞。比较典型的面拥堵为拥堵闭环现象。

3交通拥堵在时空上的形成机理分析

国内主要是从宏观和微观两个角度来研究交通拥堵，能够反映交通拥堵时空变化特征的指标主要包括交通流参数指标、交通拥堵时间指标、交通拥堵空间指标及交通拥堵时空指标等。

（1）交通拥堵时间上的形成机理

路段上拥堵形成的过程可以描述为：最初的低峰期，由于交通流量较小，车辆以接近自由流的速度行驶，交通运行通畅，表现为排队车辆较少，在一个信号周期内均可以通过交叉口；随着平峰期的到来，车辆在路段的排队开始增长，但排队比较稳定，相应的排队长度值也比较小；随着交通高峰期的到来，车辆排队迅速增长，并向上游路段扩散，车辆往往需要多次排队才可通过；最后随着交通需求的逐渐降低，排队车辆不断减少，逐渐趋于平稳。随着某个时段中交通流量的低峰期--平峰期--高峰期循环变化，单个路段上的拥堵形成过程也随之周期性变化。因此，交通拥堵时间上的机理分为由非拥堵-拥堵的正向演化再由拥堵-非拥堵的反向演化过程。

（2）交通拥堵空间上的形成机理

路网交通拥堵在空间上的形成机理是利用区域拥堵空间范围和大区域拥堵百分比指标来研究的，从某一时刻开始，以分钟为间隔，判断拥堵路段数量的变化。在某一时刻，发现轻度拥堵路段数量没有发生变化，拥堵路段数量增加，且区域拥堵百分比增加，与前一状态相比，此时的交通流拥堵程度逐渐加深，且拥堵空间范围不断扩大，直到区域拥堵百分比增加到一定阈值，拥堵路段超过区域总路段的一半，轻度拥堵路段数增加，拥堵路段数增加，此时的交通流状态由原来的轻微拥堵转化为拥堵状态，车辆密度较大，道路占有率较高，速度下降，在此区域内的部分交叉口排队长度增加。

4结论与展望

本文以城市交通拥堵形成机理为研究目标，首先阐述了交通拥堵研究现状，接着分析交通拥堵形成机理的时空分布形式，最后分析交通拥堵在时空上的形成机理，利用区域拥堵路段数及拥堵路段百分比进行评判拥堵状态。

本文对于城市交通拥堵形成机理的研究只是提供了一个理论依据，还可以根据理论结合数据继续深入分析。在接下来的研究中，可以对不同类型交叉口、不同干线进行划分，研究不同等级道路交叉口的拥堵形成机理。

参考文献：

[1]袁绍欣.城市交通拥堵传播机理及其控制策略研究[D].长安大学.2012.

[2]沈小军.城市信号交叉口交通拥堵状态变化过程研究[D].东南大学.2010.10.

[3]高自友.城市交通拥堵传播规律与消散控制策略研究[D].上海理工大学.2013.

[4]裴玉龙.基于动态交通分配的拥挤机理分析与对策研究[D].华中科技大学.2002.