用運(yùn)籌學(xué)解決北京的交通擁堵問(wèn)題

文/宋泓均

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用運(yùn)籌學(xué)解決北京的交通擁堵問(wèn)題

文/宋泓均

城市就像一臺(tái)超級(jí)大型機(jī)器，超大城市交通擁堵會(huì)使這臺(tái)機(jī)器癱瘓。北京的交通問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響到我們的正常生活。解決這個(gè)問(wèn)題迫在眉睫。本人通過(guò)對(duì)瑞士、德國(guó)、日本的九個(gè)城市進(jìn)行實(shí)地考察，依靠對(duì)運(yùn)籌學(xué)理論的理解，根據(jù)北京的實(shí)際情況，做出了一個(gè)基本不增加投入，在原有基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上稍加改動(dòng)，就可以解決北京擁堵難題的方案。

運(yùn)籌學(xué)文獻(xiàn)綜述

1909—1920年，丹麥數(shù)學(xué)家、電氣工程師愛(ài)爾朗（A.K.Erlang）用概率論方法研究電話(huà)通話(huà)問(wèn)題，從而開(kāi)創(chuàng)了這門(mén)應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科，并為這門(mén)學(xué)科建立許多基本原則。他在熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)平衡理論的啟發(fā)下，成功地建立了電話(huà)統(tǒng)計(jì)平衡模型，并由此得到一組遞推狀態(tài)方程，從而導(dǎo)出著名的埃爾朗電話(huà)損失率公式。日常生活中存在大量有形和無(wú)形的排隊(duì)或擁擠現(xiàn)象，如汽車(chē)擁堵問(wèn)題。20世紀(jì)50年代初，堪道爾（D.G.Kendall）對(duì)排隊(duì)論作了系統(tǒng)的研究，他用嵌入馬爾柯夫（A.A.Markov）鏈方法研究排隊(duì)論，使排隊(duì)論得到了進(jìn)一步的發(fā)展。是他首先（1951年）用3個(gè)字母組成的符號(hào)A/B/C表示排隊(duì)系統(tǒng)。其中A表示車(chē)輛到達(dá)時(shí)間分布，B表示道路服務(wù)時(shí)間的分布，C表示城市道路中的服務(wù)能力的個(gè)數(shù)（極限）。

研究交通過(guò)程中有限資源，如道路承載、車(chē)輛數(shù)量、時(shí)間、信息等的計(jì)劃、組織、分配、協(xié)調(diào)和控制，以期達(dá)到最佳效率和效益，而城市道路管理所呈現(xiàn)的復(fù)雜性也不是簡(jiǎn)單算術(shù)能解決的，以計(jì)算機(jī)為手段的運(yùn)籌學(xué)理論是未來(lái)支撐城市交通管理的有效工具。

運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到服務(wù)、搜索、人口、對(duì)抗、控制、時(shí)間管理、資源分配、定位、設(shè)計(jì)、可靠性等各個(gè)方面。它作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在城市交通運(yùn)輸管理中有著廣泛的應(yīng)用。

運(yùn)籌學(xué)的具體內(nèi)容有：規(guī)劃論（包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃）、流程圖論、決策論、對(duì)策論、排隊(duì)論理論等。

（1）數(shù)學(xué)規(guī)劃論

數(shù)學(xué)規(guī)劃論主要包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃。研究?jī)?nèi)容與生產(chǎn)活動(dòng)中有限資源的分配有關(guān)，在組織生產(chǎn)的經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)中，具有極為重要的地位和作用。它們解決的問(wèn)題有一個(gè)共同特點(diǎn)，即在給定的條件下，按照某一衡量指標(biāo)來(lái)尋找最優(yōu)方案，求解約束條件下目標(biāo)函數(shù)的極值（極大值或極小值）問(wèn)題。線性規(guī)劃可解決物資調(diào)運(yùn)、配送和人員分派等問(wèn)題；整數(shù)規(guī)劃可以求解完成工作所需的人數(shù)、最優(yōu)路徑等問(wèn)題。一般可以歸納為在滿(mǎn)足既定的要求下，按某一衡量指標(biāo)來(lái)尋求最優(yōu)方案的問(wèn)題。如果目標(biāo)函數(shù)和約束條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式都是線型的，則稱(chēng)為“線型規(guī)劃”；否則稱(chēng)為“非線型規(guī)劃”。如果所考慮的規(guī)劃問(wèn)題可按時(shí)間劃為幾個(gè)階段求解，則稱(chēng)“動(dòng)態(tài)規(guī)劃”。

（2）流程圖（網(wǎng)絡(luò)）論

流程圖和地圖論廣泛應(yīng)用于解決工程系統(tǒng)和管理問(wèn)題，將復(fù)雜的問(wèn)題用流程圖與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述簡(jiǎn)化后再求解。流程圖與網(wǎng)絡(luò)理論有很強(qiáng)的構(gòu)模能力，描述問(wèn)題直觀，模型易于計(jì)算實(shí)現(xiàn)，很方便地將一些復(fù)雜的問(wèn)題分解或轉(zhuǎn)化為可能求解的子問(wèn)題。

（3）博弈論、決策論

博弈論也是對(duì)策論，對(duì)策即是在競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中做出的決策，決策論即研究具體方法的問(wèn)題，對(duì)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(chǔ)上運(yùn)用數(shù)學(xué)方法研究有利害沖突的雙方在競(jìng)爭(zhēng)性的活動(dòng)中是否存在自己制勝矛盾的最優(yōu)策略，以及如何找出這些策略的問(wèn)題解法。

（4）排隊(duì)論

或稱(chēng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論， 是通過(guò)對(duì)服務(wù)對(duì)象到來(lái)及服務(wù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)研究，得出這些數(shù)量指標(biāo)（等待時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度、忙期長(zhǎng)短等）的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，然后根據(jù)這些規(guī)律來(lái)改進(jìn)服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或重新組織被服務(wù)對(duì)象，使得服務(wù)系統(tǒng)既能滿(mǎn)足服務(wù)對(duì)象的需要，又能使機(jī)構(gòu)的費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)或某些指標(biāo)最優(yōu)，它是數(shù)學(xué)運(yùn)籌學(xué)的分支學(xué)科。

30多年來(lái)，城市大發(fā)展后，我們遇到的問(wèn)題越來(lái)越多。以北京市為例：

1、城市工業(yè)轉(zhuǎn)型、遷移成本高、難度大；產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型慢；

2、人口過(guò)度密集、資源已經(jīng)支撐不了人口生活；

3、交通擁擠、經(jīng)常出現(xiàn)交通癱瘓；

4、汽車(chē)常年被限號(hào)出行、群眾意見(jiàn)大；

5、霧霾越來(lái)越嚴(yán)重。

這些問(wèn)題使超大城市這臺(tái)機(jī)器經(jīng)常癱瘓。已經(jīng)嚴(yán)重影響到我們的正常生活。解決這個(gè)問(wèn)題迫在眉睫。根據(jù)北京的實(shí)際情況，基本不增加投入，在原有基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)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(wèn)題，并通過(guò)解決交通擁堵問(wèn)題實(shí)現(xiàn)GDP增長(zhǎng)。

解決城市擁堵的設(shè)計(jì)方案

（1）互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代要有互聯(lián)網(wǎng)思維。對(duì)全市工作時(shí)段進(jìn)行錯(cuò)峰分布式設(shè)計(jì)。在各個(gè)不同的工作區(qū)域、政府、企事業(yè)單位、商業(yè)、服務(wù)業(yè)可以按照需求分為以下時(shí)段上班，或?qū)嵭袕椥怨ぷ髦疲ㄔO(shè)計(jì)依據(jù)為24小時(shí)）；

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

（2）建設(shè)按國(guó)際時(shí)差工作的商業(yè)地產(chǎn)小區(qū)?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的互聯(lián)網(wǎng)適配模式就是沒(méi)有時(shí)差概念。引入國(guó)際分工和互聯(lián)網(wǎng)思維工作方式，對(duì)口按照服務(wù)國(guó)的時(shí)差調(diào)整工作時(shí)間。從而形成南、北美洲工作區(qū)，歐、非洲工作區(qū)、亞、澳、太洲工作區(qū)；

（3）全市公共交通24小時(shí)通車(chē)。城市公共交通需要統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一核算。實(shí)現(xiàn)地鐵、城鐵、公共汽車(chē)24小時(shí)通車(chē)。全市平均只需增加司乘人員幾千人就可以執(zhí)行到位。結(jié)果是將目前的經(jīng)濟(jì)格局全局搞活。

地鐵23點(diǎn)后至06點(diǎn)每小時(shí)一個(gè)方向保持4趟；

沿地鐵主要車(chē)站的公共汽車(chē)每小時(shí)保持2趟；

區(qū)、縣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公共汽車(chē)保持40分鐘一趟；

鄉(xiāng)級(jí)鎮(zhèn)到大村、小鎮(zhèn)的汽車(chē)保持1小時(shí)1趟；

我們利用公共交通網(wǎng)的不停頓運(yùn)行，使很多原來(lái)睡覺(jué)的人們都動(dòng)了起來(lái)?？梢栽黾印⒃鲩L(zhǎng)廣大群眾活動(dòng)空間和活動(dòng)時(shí)間，提高了生產(chǎn)和消費(fèi)人群基數(shù)，一定會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。瑞士、德國(guó)已有實(shí)證結(jié)果。

（4）車(chē)站地區(qū)的生活服務(wù)設(shè)施配套要先行先試。

全天候式的消費(fèi)服務(wù)體現(xiàn)在生活服務(wù)設(shè)施配套和全天服務(wù)；車(chē)站即服務(wù)中心，所有地鐵和汽車(chē)站都會(huì)有咖啡館和餐廳；政府要求它們24小時(shí)必須營(yíng)業(yè)，保證未來(lái)新顧客群體的心理服務(wù)安全需求。要求車(chē)站附近的ATM機(jī)漢語(yǔ)和英語(yǔ)都能用；地鐵售票機(jī)可以選擇漢語(yǔ)和英語(yǔ)，收紙幣或硬幣；售票機(jī)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(chē)、城鐵通票。

（5）城鄉(xiāng)交通全程治安管理。夜晚乘警上車(chē)執(zhí)勤；大站有武裝警察配合警犬執(zhí)勤；全程高清攝像機(jī)監(jiān)控。汽車(chē)站附近有紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)配合事后調(diào)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(huán)的接口；西直門(mén)西向南的通道；復(fù)興門(mén)西向北的轉(zhuǎn)向通道；標(biāo)準(zhǔn)化右轉(zhuǎn)標(biāo)識(shí)；京津二高速5環(huán)進(jìn)京通線；三環(huán)到機(jī)場(chǎng)方向四元橋右轉(zhuǎn)到四環(huán)等等；

使用全線24小時(shí)通車(chē)的以上辦法會(huì)使私家車(chē)出行大大減少，讓一般平民的生活空間大大提升，工作機(jī)會(huì)得到增加。

（7）對(duì)城市乘用汽車(chē)交通管制與管理。

1、對(duì)北京的主要干（2環(huán)、3環(huán)、4環(huán)、5環(huán)線和東、西、南、北主要干線）道路實(shí)行時(shí)段管理和車(chē)牌尾號(hào)限行；三、四級(jí)道路和輔道不限行；輔路上安排應(yīng)付事故的清障車(chē)、救護(hù)車(chē)、消防車(chē)、事故處理車(chē)；

2、控制北京中軸線（按微積分的概念北京四環(huán)是中軸線）的車(chē)輛流量。用每個(gè)人的汽車(chē)牌照尾號(hào)實(shí)行自組織控制的排隊(duì)系統(tǒng)，達(dá)到自組織管理與社會(huì)交通管理的自然結(jié)合。以北京四環(huán)為中軸線（全長(zhǎng)44.6公里），一般上下班在四環(huán)上最多走22.3公里下路。以每小時(shí)40公里的行車(chē)速度均算，61.8%的車(chē)程為平均值為13.8公里，即最多用時(shí)平均18分鐘就會(huì)下路。因此設(shè)計(jì)車(chē)輛在主路的行駛時(shí)間僅為15或18分鐘。我們預(yù)留30分鐘足夠。對(duì)超時(shí)段的行車(chē)，按時(shí)段禁行政策由電子警察拍照、罰款。

A 6：30-7：00，車(chē)牌尾號(hào)1、2、3、4上路30分鐘；

B 7：00-7：30，5、6、7車(chē)牌尾號(hào)上路；

C 7:30-8：00，8、9、0車(chē)牌尾號(hào)上路；

A 8：00-8：30尾號(hào)1、2、3、4車(chē)牌尾號(hào)上路；

B 8:30-9:00，5、6、7車(chē)牌尾號(hào)上路；

C 9；00-9：30，8、9、0車(chē)牌尾號(hào)上路。

9:30以后后全線放行；下午從5:00開(kāi)始，8:00結(jié)束，道理同上；用此辦法可以將原來(lái)預(yù)案每天的單雙號(hào)限制車(chē)輛減少的50%，降低到66%左右。因此，不必限號(hào)、限行。

為保證《綱要》確立的各項(xiàng)原則和制度得到切實(shí)貫徹實(shí)施，早日實(shí)現(xiàn)建設(shè)法治政府的目標(biāo)，《綱要》指出依法行政的六個(gè)基本要求：合法行政、合理行政、程序正當(dāng)、高效便民、誠(chéng)實(shí)守信、權(quán)責(zé)統(tǒng)一。同時(shí)著重部署了相應(yīng)的具體任務(wù)。國(guó)務(wù)院辦公廳隨即發(fā)布《關(guān)于貫徹落實(shí)全面推進(jìn)依法行政實(shí)施綱要的實(shí)施意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2004〕24號(hào)），明確了各項(xiàng)工作任務(wù)、工作重點(diǎn)，并對(duì)各部門(mén)各單位重點(diǎn)工作任務(wù)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(qián)可以任性；

4、一級(jí)、二級(jí)道路由交警管理；三級(jí)、四級(jí)道路由轄區(qū)派出所管理；協(xié)警負(fù)責(zé)管控輔路亂停車(chē)制造擁堵問(wèn)題；警隊(duì)主要任務(wù)是疏導(dǎo)交通干線出口。

5、早、晚高峰要求警隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)兩到位、四不走。即：早、晚高峰期兩次到位；1車(chē)輛擁堵時(shí)不能走；2有車(chē)輛事故時(shí)不能走；3有警衛(wèi)任務(wù)時(shí)不能走；4值班民警不到崗不能走。

6、對(duì)北京城區(qū)五環(huán)內(nèi)車(chē)輛實(shí)行ETC卡管理（法國(guó)巴黎的車(chē)輛管理有范例）。北京五環(huán)內(nèi)的車(chē)輛全部安裝ETC卡，除五環(huán)內(nèi)車(chē)輛，其他地區(qū)車(chē)輛進(jìn)入五環(huán)在控制時(shí)段內(nèi)要交費(fèi)。高峰期間，郊、縣車(chē)輛原則不允許進(jìn)入5環(huán)內(nèi)。（也可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)擴(kuò)大范圍）。

7、將2環(huán)、3環(huán)、4環(huán)增加兩層高架橋。路減緩交通壓力。五環(huán)加一層橋路，白天主要通行小客車(chē)。（學(xué)習(xí)日本東京經(jīng)驗(yàn)）

8、改造車(chē)庫(kù)。強(qiáng)行改造城區(qū)車(chē)庫(kù)。要實(shí)行立體多層車(chē)庫(kù)，（日本東京的技術(shù)與制造設(shè)備已經(jīng)多年，可以學(xué)習(xí)，全面接受）

9、輔助政策措施：

A、持北京市戶(hù)口的居民每人最多只能擁有3輛車(chē)，多者不予年檢；多余車(chē)輛北京市公安局負(fù)責(zé)幫助外遷；

B、持外地戶(hù)口居住人員，在北京沒(méi)有房產(chǎn)證、交稅證明的，車(chē)輛不予年檢；擁有車(chē)輛由北京市公安局負(fù)責(zé)幫助外遷；

C、持外地戶(hù)口居住人員在北京有房產(chǎn)證或5年繳稅證明的，但其擁有車(chē)輛超過(guò)兩輛的；第三輛以上車(chē)輛不予年檢；多余車(chē)輛北京市公安局負(fù)責(zé)幫助外遷；

D、持外地或本地戶(hù)口人員擁有5個(gè)以上車(chē)庫(kù)的，要?jiǎng)衿涑鲎專(zhuān)^(guò)期將課重稅；

10、停車(chē)管理。

A、學(xué)習(xí)日本東京的經(jīng)驗(yàn)，倒車(chē)入庫(kù)就會(huì)鎖車(chē)。取車(chē)投幣或刷卡才放行，避免管理人員貪污。

B、拆除路障。停車(chē)場(chǎng)廢除專(zhuān)用車(chē)位。

C沒(méi)有泊車(chē)位置不能購(gòu)車(chē)。

D、取消不合理的停車(chē)場(chǎng)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分配城市交通密度和24小時(shí)全天候公共交通服務(wù)，會(huì)立即加快我們的大城市國(guó)際化水平；延長(zhǎng)工作的彈性空間；不間斷的公共交通流動(dòng)會(huì)使人們改變現(xiàn)有的生活節(jié)奏，會(huì)提高各個(gè)產(chǎn)業(yè)的效率，拉動(dòng)消費(fèi)，每年能提高CPI和GDP若干百分點(diǎn)，而且不需增加任何投入。

（作者系中國(guó)人民銀行研究員、博士）