基于微觀評價指標的城市道路交通擁堵評價研究

張海城，邱 欣，沈 翔

（浙江師范大學，浙江 金華 321004）

0 引言

城市道路交通擁堵已經成為阻礙城市快速健康發展的焦點問題之一，其所造成的經濟、安全和環境等方面的重大損失已引起社會各方的廣泛關注。為了從交通擁堵發生的根源上找到緩解、控制城市交通擁堵，國內外學者結合本國國情及區域特色，針對城市道路交通擁堵狀態進行了廣泛的研究。Meyer、Michael、Byrne等建立了一些主要城市區域的擁堵指標，但不能對發生在不同地點或時間的擁堵進行比較[2,3]。Lindley、Schrank、Marlon等根據道路路段以及城市區域的不同特點，基于充分的調查數據，對擁堵指數中的參數進行了設計[4～6]。Francois和 Willis、Schwartz、Lomax 等建議對擁堵進行量化，并提出了許多量化的性能指標[7]。概括起來，目前國外交通擁堵評價指標大體分為以下幾類：擁堵定義指標、出行影響指標、交通流參數指標、服務水平指標和其它指標。其中，由于微觀層次的擁堵判斷指標是各類擁堵相關指標的研究基礎和研究依托，因此，擁堵研究最多的是微觀層次關于擁堵判定的指標，它主要用于判斷擁堵的發生和嚴重程度，主要的微觀層次有出行時間指數、延誤率指標、行程速度、占用率等。我國對城市擁堵評價的研究起步較晚，到目前為止，對于道路擁堵的研究基本處于探討階段，鄧衛等基于高速公路交通突變理論，提出了在確認交通擁堵出現的同時判別交通擁堵類型的算法[8]。佟炳勛從交通擁堵與道路服務水平的關系出發，對道路交通擁堵進行了界定[9]。孟路等使用模糊數學工具對城市道路網絡的擁堵度進行模糊識別，以此判斷道路交通狀況[10]。交通擁堵是城市交通運行狀況的一種表現，歸根結底，城市交通擁堵評價的重要內容之一是對道路交通運行狀況的評價。本文按交通構成元素來看，以路段擁堵評價基本要素、和交叉口擁堵評價基本要素兩類要素為出發點，提出具體指標分析城市道路的運行狀況，多方面的反映交通擁堵在路網中的表現，并確定各指標的數據獲取參數。研究成果以期為后階段緩解交通擁堵工作方案及交通發展政策的制訂和評價工作提供有力的支持和保障。

1 路段擁堵評價基本要素

路段擁堵的技術指標主要有路段平均速度、路段飽和度、路段平均延誤時間、路段單位里程平均停車時間。

1.1 路段平均速度

路段平均速度是指行駛在某一特定長度路段內全部車輛的車速分布的平均值，即區間平均速度。單位：km/h。路段平均速度值的大小是出行者對交通擁堵狀態的最直觀感受之一，直接反映了路段的擁堵狀態。

表1給出了道路平均行程速度與其交通擁堵狀態之間的關系，根據速度值的大小將其分為五個等級，不同取值對應不同等級，不同等級的平均速度代表了不同的交通擁堵狀態。以快速路為例，給出快速路車流平均速度評價等級參考標準。

表1 快速路車流平均速度評價等級參考標準

1.2 路段負荷度

路段飽和度是指路段實際交通量與路段通行能力的比值。單位：無。路段負荷度是交通需求與交通供應關系的體現，反映了路段的服務水平。

式中：S為路段飽和度；V為進口車道實際交通量（pcu/h）；C為進口車道設計通行能力（pcu/h）。C為了方便對主要干道平均飽和度的理解，將其取值范圍定義為0到1，并且分為五個等級，不同取值對應不同等級，不同等級的主要干道飽和度代表了不同的交通擁堵狀態，見表2。

表2 主要干道平均飽和度評價等級參考標準

1.3 路段平均延誤時間

平均延誤時間是進入路段的每輛車的平均延誤。該要素反映了路段交通性能及交通管理的效率和水平，常用來評價路段通暢情況及排隊情況。路段平均延誤評價等級參考標準，見表3。

式中：dˉ－平均延誤時間（s）；ds－總延誤（s）；η－時間段內進口車道的交通量。

表3 路段平均延誤評價等級參考標準

1.4 路段單位里程平均停車次數

路段單位里程平均停車次數是路段上平均每輛機動車在運行過程中單位長度（取1 km）內發生的停車次數。單位：次/km。該要素反映了路段上車輛在交通最為擁堵情況下的車輛反復啟動和停車的運行情況，值越大說明車輛運行過程中容易進入排隊狀態，行駛舒適性差。以主干路為例，表4主干路停車次數評價指標參考值

表4 主干路停車次數評價指標參考值

1.5 路段單位里程平均停車時間

路段上平均每輛機動車在運行過程中單位長度（每1 km）內的平均停車時間。單位：min/km。在通常情況下，該要素與路段的擁堵程度呈現正比關系。以快速路為例，表5給出快速路停車時間評價指標參考值。

表5 快速路停車時間評價指標參考值

2 交叉口擁堵評價基本要素

交叉口擁堵的技術指標主要有交叉口飽和度、交叉口平均排隊時間。

2.1 交叉口飽和度

交叉口實際交通量與其通行能力的比值。單位：無。該要素用于評價交叉口交通繁重程度和車流狀態，整體上反映交叉口總體的擁堵程度。該指標反映了交叉口處的暢通程度，根據平均等待時間的長短將其分為五個等級，分別反映不同的交叉口運行狀況。該標準參考了北京市市政設計院建議的路口服務水平標準，見表6。

表6 交叉口平均飽和度分等級參考標準

2.2 交叉口平均排隊時間

交叉口平均排隊時間是指在通過交叉口前，車輛在各個進口道排隊等候時間的平均值。單位：秒。該要素反映了交叉口各進口道擁堵阻塞狀況，是衡量交叉口交通服務水平的重要指標，參考標準，見表7。

表7 交叉口平均排隊時間分等級參考標準

3 評價指標數據采集方法

對于路段評價基本要素、交叉口擁堵評價基本要素中的具體指標需要采集相關數據，在表8中，明確了需要采集的參數。

表8 擁堵評價基本要素數據采集參數

4 案例分析

以金華市城市中心城區的主干道路為依托，基于上述微觀評價分析指標對其交通擁堵狀態進行了評價分析。基礎數據采集時間為2011年3月。連接江南江北道路區段晚高峰單位里程平均停車時間的計算結果，見圖1。由此可知，工作日晚高峰時段八一北街（路口）至通濟橋（橋頭），通濟橋（橋頭）至城南橋（橋頭）路段的平均停車時間基本在35 s以上，這些路段大都處于“中度擁堵”或路段，此時，在該路段行駛的車輛需要長時間原地等待，駕駛舒適性比較低。星期日早高峰時段停車時間為普遍增長，此時段該區域內各路段處于“嚴重擁堵”，駕駛舒適性較低。

5 結論

本文從路段、交叉口兩類基本要素的角度提出了交通擁堵評價指標及擁堵判定標準，并對其中的具體指標的數據采集參數進行了具體表述。結合實際對金華城市道路交通擁堵現狀進行了分析，揭揭示了金華交通擁堵的部分特征。本文對城市交通擁堵進行連續、系統評價的研究成果，無論是對政府摸清城市路網運行情況，政策措施實施效果，還是對以后要實施治理擁堵的措施和政策都有非常重要的意義。

[1]周干峙.當前我國大城市交通問題的原因、趨勢和建議[M].中國建筑工業出版社,1997.

[2]Meyer,Michael.Alternative Methods for Measuring Congestion Levels[M].Transportation Research Board,1993.

[3]Byrne,G.E and SMMulhall.Congestion Management Data requirements and Comparisons[M].Transportation Research Record,1980.

[4]Lindley,Jeffrey.Urban Freeway Congestion:Quantification of the Problem and Effectiveness of Potential Solutions[J].ITE Journal,1987.

[5]Schrank D,S Turner and T Lomax.Estimates of Urban Roadway Congestion in Major Urban Areas,1982-1987[Z].Texas Transportation Institute,1990.

[6]Marlon G Boarnet,Eugene Jae Kim,Emily Parkany.Measuring Traffic Congestion[M].Transportation Research Board,1998.

[7]Francois,MI,Willis.Developing effective congestion management systems[J].Federal Highway Administration,1995.

[8]鄧衛,李峻利.高速公路常發性與偶發性交通擁堵的判別[J].東南大學學報.1994.24(2):60-65.

[9]佟炳勛.交通擁堵與道路服務水平[J].道路交通與安全,2004,4:10-14.

[10]孟路,晏啟鵬.城市道路交通網擁堵度的模糊識別[J].四川建筑,2003,23(2):1-3.