交通擁擠

所謂的交通擁堵是指在某一段時間內，由於交通需求的增加，通過道路中的某條路段或交叉口的總的車流量大於道路的交通容量（路段或交叉口的通行能力）時，導致道路上的交通流無法暢行，超過部分交通流滯留在道路（路段或交叉口）上的交通現象。

基本介紹

• 中文名：交通擁擠
• 外文名：Congestion
• 屬性：交通現象
• 類型：常發性交通擁擠偶發性交通擁擠
• 解決方案：單雙號限行、道路建設等
• 判別方法：參數閾值法、數值分析法等

背景

隨著人民生活水平的不斷提高，科技的不斷發展，機動車在數量和質量外觀上不斷突破創新的同時，交通擁堵的負面影響也凸顯的尤為明顯。

之所以人們開始關注並有效緩解交通擁堵問題是因為交通擁堵不但對人們的日常生活與工作帶來許多不便，而且對城市的經濟發展起到了嚴重的制約作用。

危害

車輛在行車道上受阻的現象我們稱之為交通擁堵現象。交通擁堵問題引起了諸多方面的困擾。首先，由於交通的不暢通，車輛在道路上行駛緩慢，最直接的影響是增加了居民的出行時間和成本。出行成本的增加，不僅浪費了時間，最主要是降低了辦事效率。

其次，人們的身心健康也受到了傷害。人們在堵車時，情緒波動就會非常大，心情一般都是比較焦急，急躁的。如果長期處於這種情緒下，人的身心健康就會受到影響。

再者說，心情不好，辦事效率必然低下，將直接影響到一天的工作狀態。另外，城市的環境也受到了嚴重的威脅。交通擁堵車輛只能慢速前進，這樣一來，停車和啟動的就變得尤為頻繁，不僅增加了尾氣的排放量，也造成了噪聲污染。

特性

城市道路是由錯綜複雜的路段和交叉口組成的，不同時間、地點的交通流組成和流量有差異，交通擁堵產生的原因、發生地點、影響範圍也不一樣，表現出明顯的時間和空間分布特性。

擁堵交通流特性

交通擁堵是道路在一定時間內供需不平衡的直接體現，當發生交通擁堵時，道路上游和下游的交通流發生明顯的變化。在上游路段，通行能力下降，車流密度不斷上升，道路的占有率不斷增加，行車速度下降，通過道路斷面的交通流量不斷減少，車輛延誤增大，從而使到達目的地的行程時間增加。

城市道路交通擁堵分類

根據交通擁堵發生的原因，可分為常發性擁堵和偶發性擁堵（正常擁堵和非正常擁堵）。常發性擁堵是指在一定的時間內，交通需求超過道路的通行能力而發生交通擁堵的現象。這種擁堵發生的主要原因是交通流量的增大，超過了道路的正常容量，發生地點通常在道路的瓶頸處，發生時間一般為上下班的尖峰時間段內。這種擁堵具有一定的規律性，通常在固定的路段、交叉口和固定的時間內反覆出現，屬於周期性的擁堵，擁堵的持續時間在一定範圍內波動，發生具有一定的預見性。偶發性擁堵多為交通事件的突然發生，導致道路的通行能力急劇下降，從而引起交通擁堵的現象。引發這種交通擁堵的交通事件主要有突發的交通事故、車輛拋錨、道路施工維護以及大型商業活動等。突發交通事件的發生時間、地點具有較大的隨機性，沒有規律，通常無法預測，屬於非周期性的擁堵。由於誘發交通事件的原因不同，擁堵的持續時間具有不確定性。根據交通擁堵發生的類型，可分為原發性擁堵和繼發性擁堵。原發性擁堵是指由於道路瓶頸或交通事件的發生而產生的擁堵現象，由直接原因所導致。繼發性擁堵通常是由於原發性擁堵的產生，使得交通流在局部範圍內不能及時疏散，滯留的交通流向其他支路進行回流和蔓延，從而使其他相關路段交通需求突然增加，產生交通擁堵的現象。繼發性擁堵通常由偶發性擁堵所引發，若不及時控制和疏導，將造成交通大面積的癱瘓。為避免城市交通狀態的惡化，要儘量避免繼發性交通擁堵的發生。因此，對於交通控制和管理部門來講，及時發現原發性擁堵發生的時間、地點，並對擁堵的性質和擁堵程度進行準確分析和判斷非常重要，是交通疏導和控制的重點。根據交通擁堵的程度，可分為擁擠、非常擁擠、嚴重擁擠及死鎖。發生死鎖時，車輛幾乎不能運行，交通處於癱瘓狀態。

根據交通擁堵的影響範圍，可分為局部擁堵和網路（區域性）擁堵。局部擁堵是指在某條道路的瓶頸處或交叉口由於交通需求大於通行能力而出現的擁堵現象，通過道路的自行調節能力或通過交通管理人員的臨時疏導，可恢復到正常運行狀態。網路或區域性擁堵通常是指區域內有多條道路和交叉口出現擁堵現象，致使區域聚集的車輛過多，整個道路網路無法暢行。在這種情況下，需要對部分路段的交通流進行有效的管制，對交通流進行合理的疏導，否則整個區域內道路交通處於一個閉環鎖死的狀態。

成因

其實，從交通擁堵問題的分析來看，我們會發現，交通擁堵一般情況下不是發生在全天的每時每刻，也不是發生在大城市的每個路段，每條道路。而是發生在市民比較容易聚集的時刻與路段，比如說，早中晚的上下班也正是學生早中晚的上下學時間，人流突然聚集與加大，必然增加了車輛的擁堵。其次，城市的中心要道和道路交匯處要比其他路段更容易發生交通擁堵。但是，交通擁堵問題也不能簡單的歸因於人流的突然聚集與道路所處的位置，導致交通擁堵的現象還有以下幾方面原因:

道路的容積率小

隨著機動車的激增，大城市的道路依舊以舊容量來應對，道路的發展速度遠遠跟不上機動車增加的速度。在加上高峰期人們都會聚集到市中心，人流量增大，這就導致國內許多大城市例如北京、天津、上海、深圳等城市的中心道路出現嚴重的塞車現象。尤其在出行的集中路段的高峰期時刻，儼然可以形象的將這些集中路段比喻成“停車場”。

道路結構

道路結構的設計，也對交通的通達與否產生了重要的影響。在我國，大城市的道路一般以放射性分布，以市中心呈發散狀態向四周延伸。這樣的結構雖然方便了郊區到達市中心的便捷度，但在很大程度上也造成了市中心的擁堵。另外，縱橫交錯的道路交匯路段就會增多，這樣，就會造成嚴重的回堵現象。

出行總量的時間分布

在我國，由於人們出行量在時間分配的不均勻，可以分為高峰期和非高峰期。而發生時間短，人流密集是我國高峰期的顯著特點。換言之，在高峰期時刻，人流量的激增與道路結構的矛盾就顯得尤為突出。增大了交通系統的壓力。

城市建築規劃

道路的結構走向在很大程度上是受城市建築規劃影響的，一般大城市的市中心多聚集商業，一些第三產業成為市中心的主流。這樣一來，非市中心地帶的人流就會向中心聚集，這樣的中心布局必然增大了市中心的道路需要，使中心道路成超負荷運行狀態。另一方面，城市交通規劃的布局沒有充分考慮到城市用地的布局，兩者不相適應，可能對路網布局規劃時，忽略了城市用地布局的影響，這樣也就造成了某些路段超負荷運行的壓力。

交通管理

一方面，由於我國交通法律法規方面的不健全，在加之交通管理部門對安全教育的宣傳力度比較低，人們對安全意識方面的認知比較少，所以就會出現好多違反交通法規的行為。

在原本就比較擁堵的道路上隨意變更車道，加塞，超車等不文明現象時有發生，這樣一來，不但加劇了擁堵的時間，還造成了極大的安全隱患。另一方面，我國的交通管理系統的智慧型化水平還遠遠不夠，交通指揮中心不能對實時路況進行全面的分析與疏通，不能及時處理情況。

解決方案

對於交通擁堵的問題，可以看出，造成交通擁堵問題的因素不單單是一方面的原因，而是各方面因素共同作用的結果，所以，我們就要從多方面，多角度去分析解決這個問題。

單雙號限行

隨著人民生活水平的提高，私家車的數量與日俱增已成為現實，為了緩解交通壓力，減少出行車輛，可以執行單雙號限行政策。這樣既公平，又可以減少出行車輛，達到緩解交通擁堵的目的。

加大綠色出行的宣傳效果

綠色出行就是儘量乘坐公車，腳踏車甚至步行的一些比較環保的出行方式。這樣既減少了汽車尾氣對環境的影響，同時也可以達到鍛鍊的目的。

國家可以在一些公益廣告時間加大對綠色出行的宣傳，也可以舉辦一些公益活動，讓市民感到綠色出行的重要性。另外，市民也可以選擇“拼車”，這樣也大大減少了私家車的使用。

道路建設

減少分叉道路的使用，此中方法包括高架道路，鐵路地下化，地下行車道等。發現公共運輸系統，都能有效緩解塞車。

完善交通運輸系統和智慧型公共管理系統

提高我國交通管理方面的智慧型化，可以大大降低交通擁堵帶來的不便。

研究現狀

交通運行狀態是指城市中某條道路或某一區域交通運行狀況的整體表現，駕駛員和乘客通過實際感受，常用“擁擠”、“非常擁擠”等定性語言來描述，與交通參與者所處的城市規模、道路等級、交通方式以及出行的目的有關。相同的交通量，不同的運行環境和人群有不同的感受，因此在交通擁擠的定量度量和判別上，不同的國家有不同的判別標準。

早期的交通流狀態主要靠人工調查進行，隨著電子信息技術的發展以及檢測技術的不斷提高，使得交通參數自動採集成為可能。從20 世紀60 年代開始，國外學者對交通擁擠狀態自動識別 (Automatic Traffic Congestion Identificati,ACI)進行研究，提出了許多自動判別的方法，主要包括參數閾值法、數值分析法以及模式識別方法等。

參數閾值法

該方法是在對交通特性進行分析的基礎上，利用採集的流量、速度、占有率等參數的一個或多個作為判別指標，當該參數超過設定的閾值時，認為發生了交通擁擠事件。最具代表性的主要有California算法（加州算法）、Mc Master算法、以及莫尼卡(Monica)算法等。其中加州算法於1965年在美國洛杉磯公路管理控制中心開始使用，該算法通過固定檢測器獲取路段上下游雙截面占有率數據，將平均占有率的差值與對應地點的閾值進行比較，對道路的擁堵事件進行判別。

數值分析法

該方法通常通過對歷史數據進行數理統計分析得到預測值，利用該數值與實際測量數據進行比較後進行判別，主要有標準偏差法（SDN）、雙指數平滑（DES）算法、時間序列法等。德克薩斯州交通協會在1970-1975年期間開發了標準偏差法，該方法將t時刻之前採集的n個交通參數的算術平均值作為當前時刻的預測值，然後將實際採集數據進行標準正態偏差處理，當正態偏差超過事先設定的閾值時，則判定發生了偶發性交通擁擠。

模式匹配的方法

Willsky(1980)等提出了一種從巨觀檢測的動態模型算法，該方法認為交通流參數間的分布關係服從某種既定的模式，通過採集歷史數據，建立流量—密度及速度—密度關係的分布模型，並設定幾種可預測的模式，然後將採集的實時交通流數據利用一般似然法（GLR）和多重模型法（MM）進行分析，檢查參數間的關係是否與給定的交通模式相匹配，進而判斷交通的運行狀態。

國內專家學者對交通擁擠自動判別也進行了相關研究，但起步較晚。早期的研究主要借鑑和參考國外的經驗和方法，隨著交通擁堵現象在我國大中城市的出現並日益突出，許多學者開始研究適合我國交通流特點的交通擁擠狀態識別方法。

隨著城市交通擁擠範圍的擴大和擁擠程度的加劇，研究單條道路或獨立交叉口的交通狀況已不能完全反映區域道路控制與管理的要求，面向網路層次的交通狀態判別和分析已逐漸引起國內外學者的關注和研究。

國內外學者對交通狀態的自動識別進行了相關研究，並取得了一些有益成果，有些在實際套用中取得了較好的效果。總的來看，早期的對交通狀態的自動判別主要集中在偶發性交通擁擠上，研究對象主要是交通流連續的高速公路和城市快速路，將交通擁擠作為異常事件來處理，而對城市道路的常發性擁擠的自動識別方法相對較少。城市主幹道與高速公路的交通流特性存在較大的不同，影響城市道路交通運行的因素較多，除道路施工、交通事故等引起的偶發性擁擠外，常發性擁擠更加突出。由於城市道路網的構成複雜，以及我國特有的機非混合的交通流的複雜性，給城市道路交通狀態的判別增加了難度。

交通擁堵控制策略與方法研究現狀

從控制範圍來分，可將交通擁堵控制策略分為局部控制策略和系統控制策略。局部控制策略是以路網的一部分為研究對象（如單個路段或交叉口），通過對局部交通資源的最佳化，進一步提高研究區域的交通性能。

從控制時間的角度，可將交通擁堵控制分為三種類型，分別為靜態預防、實時控制和動態預防控制。靜態預防控制策略能夠較好地降低交通擁堵的傳播速率，但該方法靈活性較差；動態控制策略主要是採用人工干預的方法，對區域交通實施臨時性管制。常見方法有轉彎禁限措施和交通誘導方法等。例如，米德爾塞克斯大學採用車輛禁行的措施，研究了緊急事件單行道的擁堵消散控制問題。

國內外學者在交通擁堵的機理和擁堵應對策略的研究上取得了許多研究成果，早期解決交通擁堵的主要手段是加強交通設施建設，增加整個路網的交通容量，以滿足交通需求。進入 80 年代以後，逐漸將重點轉向了如何提高現有道路的利用效率，使現有道路網得以充分利用。隨著城市交通擁堵日益加劇，以及智慧型交通（ITS）的出現，交通工程專家和學者們逐漸意識到交通供求不平衡的重要性，僅靠增加交通供給方面的對策很難從根本上解決城市交通擁堵問題，於是人們又把解決交通擁堵的措施轉向了ITS，以期通過對交通流的引導與智慧型化管理，有意識地改變交通流在路網中的時空分布，調整交通出行的均衡。目前，在國內外許多大城市開始關注交通網路的擁堵管理，如利用 GIS 技術開發城市交通擁堵管理系統，套用 GPS 定位技術採集行程時間和速度數據，以行程時間作為度量路網性能的主要參數。但是，由於對城市道路交通擁堵的機理、時空演化特性缺乏科學的認識和把握，導致對由常發性交通擁堵和突發交通事件（事故）引發的偶發性交通擁堵出現的地點、時刻、波及範圍、持續時間不能做出正確的預警，因此，現有的關於交通擁堵疏導控制策略也往往是停留在原則性的層面，缺乏系統性和可操作性的措施。造成交通擁堵的本質原因是交通供需的失衡，由於沒有對造成交通供需失衡的原因進行充分的分析，在制定交通擁堵疏導策略和控制方法時過分強調交通量的分流，盲目地實施擴建道路、限制購買需求、限制出行需求以及道路限行等策略，而忽略從路網結構出發制定交通流疏導策略和控制方法，有的甚至通過簡單的交通管制措施，將事故點的交通擁堵流分流到其他地點，導致交通擁堵在路網中遊動和擴散。

在交通信號控制方面，部分學者對單交叉口自適應控制和多交叉口信號協調控制進行了深入的研究，雖然提高了局部範圍內的交通運輸效率，但在實施過程中沒有對區域內交通擁堵時空特性、擁堵性質和擁堵等級進行分析，區域控制效果改善不大。此外，現有研究在交通擁堵疏導控制方法的具體實現方面也考慮不夠，對智慧型交通系統框架內建立的交通信息採集、交通監控、路徑誘導等套用系統如何在解決城市交通擁堵方面的套用研究不多，現有研究基本上是脫離開智慧型交通系統可能提供的支持，在假設和理想化的道路網路環境下開展，從而影響了理論研究成果在實際工程的套用。因此，在智慧型交通的大環境下，有必要對緩解現代城市日益嚴重的交通擁堵的應對策略及控制方法進行進一步的分析研究。

結語

面對交通擁堵這個問題，要從多方面進行分析與解決。不但要理解好人口與道路之間的矛盾，還要從道路結構與城市規劃，城市布局方面加以考慮。最後，我們不但要通過一些管理政策與科學技術進行解決，還要提高人為對交通擁堵的影響。