微循環在主動預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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微循環在主動預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，北京100038，中國）

城市交通微循環和支路網在城市交通系統中具有重要地位。首先對交通微循環的概念與功能特性進行總結，在此基礎上提出交叉口中、學校及區域的三種微循環模式，重點對學校周邊交通問題并結合微循環模式提出一種優化方案，定量分析微循環交通在主動預防城市交通擁堵中的重要作用，以期對其他類似區域交通路網緩堵措施決策研究提供參考建議。最后指出，微循環交通的分流作用還需指路標志的輔助才能起到事半功倍的效果。

公路運輸；交通微循環模式；實例驗證

我國大部分城市隨著現代化的高速發展，正面臨日益嚴重的交通擁堵問題。交通微循環系統對分擔城市主干路交通壓力有重要作用，旨在強化次支路（尤其是支路系統）為主干路網分流減壓和增加可選路徑的交通功能，盤活道路資源存量，均衡道路網流量，緩解主干路的交通擁堵。國內許多城市開始進行交通微循環建設，解決當前的交通擁堵、出行時間過長、停車難等各種交通問題。

國外在20世紀就開始對交通微循環進行研究，多數學者從宏觀方面入手，Christopher等人（1995）［1］認為采用新的交通循環空間組織方式可以減少道路交通阻塞。進入21世紀后，學者開始從微觀層面關注微循環交通，YANG Yuanzhou等人（2010）［2］利用遺傳算法解決微循環的路徑優化問題，結果驗證了在區域內部的交通微循環主要是支路分擔干路交通流。Vikash V. Gayah（2013）［3］利用交通網絡模型將微循環路網中的雙向與單向道路網絡效率進行對比，指出短距離出行中，雙向道路網絡比單向道路網絡更高效。

國內是從2005年第一次提出了“城市道路微循環”這一概念。隨后學者開始關注交通微循環，宋雪泓（2008）［4］對城市交通微循環交通需求特性進行了深入研究，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的評價指標體系。黃恩厚（2009）［5］從交通微循環改擴建角度出發，研究了微循環網絡上的單向交通組織方法，建立了單向交通組織優化的雙層規劃模型。李忠燕（2010）［6］主要研究城市核心區路網系統，從緩解區域路網交通擁堵為優化目標，建立了微循環繞行路線搜索模型。以上研究多數是從整個城市的微循環路網著手，提出各種組織方法和優化模型。本文以城市部分區域的擁堵點作為切入點，分析交叉口、學校周邊道路和居住區周邊道路，根據這三類地區各自的地理位置和交通問題，進行不同模式的交通微循環組織。本文主要選取北京市的典型區域進行研究，具有普遍適用性和代表性。從主動預防交通擁堵角度分析其作用，有一定的創新性和應用前景。

1　城市交通微循環概念與功能特性

《2005年北京市政府工作報告》首次提出“城市道路微循環”這一名詞，但沒有給出具體的概念。隨后，多數學者將醫學的微循環概念與交通微循環進行類比，給出了多種定義。由于城市交通微循環理論在國內尚不成熟，所以其概念沒有被標準化推出。本文認為城市交通微循環系統是一個由部分城市次干道、支路及支路以下道路組成的區域內部交通系統，其既具備交通通行的功能又具備承載豐富的步行活動與街道生活功能。

城市交通微循環系統作為城市道路的重要組成部分，具有以下6個功能。

（1）交通分流。合理的城市道路網布局中，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小于主干路和次干路，但從數量上看，支路數量要遠多于主干道和次干道。整體來說，城市交通微循環系統比主干路交通路網密度更高，道路里程更長，可承擔的交通量更大。因此，能分擔主干路部分的交通流量。

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

（3）服務于某一片區域的交通。小片區域內活動的交通流往往不必進入主干路，只需通過微循環道路就能順利到達目的地。因此微循環起到服務小片區域范圍內的交通作用。

（4）具有地段特性。一個城市總會有老城區和新開發城區，老城區中多以狹窄的微循環道路為主，新城區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道路特征的不同，有針對性地發揮交通微循環的優勢。

（5）具有動態時段性。交通微循環是在交通規劃層面提出的交通措施，必然要滿足交通規劃的動態時段性。這就要求交通微循環必須與當時的城市發展水平和交通狀況相切合，才能發揮其交通分流的作用。

（6）影響居民出行方式。城市微循環系統對人們行為模式有很大的影響，微循環系統發達地區的居民，日常交流也會比較多，居民的出行方式更加趨于多樣化。微循環系統欠發達地區，居民出行方式比較單一。

2　不同類型的交通微循環模式及作用

2.1交叉口的交通微循環模式

圖1 西長安街西單路口立交平做示意圖

圖2 西單路口的繞行標志（北京，2007 年）

交叉口作為兩條道路相交點，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，即在交叉口的四個角各組織一條小型環路，小型環路使交叉口起到立交橋的作用。車輛只能直行通過交叉口，需要在交叉口左轉的車輛，直行通過路口后，進入小型環路，經過連續3次右轉，最終實現左轉。需要在交叉口右轉的車輛，在進入交叉口之前，進入向右方向的小型環路，實現右轉。因為沒有左轉車輛經過交叉口，從而有效地減少了交叉口的車輛沖突點，保證了交通的暢通。

相對全方位通行方式來說，“立交平座”的優點：①消除交叉口的左轉相位，減少左轉相位的無效綠燈損耗和車輛沖突點等問題，提高路口通行能力；②左轉車輛進入小型環路后可能會重新選擇路線，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現。

有數據表明，采用“立交平座”的交叉口通行能力有所增大。當左轉比例低于25%時，通行能力的提高幅度在20%以上；左轉比例為25%～40%時，通行能力的提高幅度在15%以上［7］。由此可見，立交平座這種小區域的交通微循環對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繁華商業區，西長安街與宣武門內大街交叉，交通流量很大。利用周邊的支路和胡同進行“立交平座”的交通組織（見圖1、2），宣武門內大街由南向北方向的車輛若想左轉進入復興門內大街，需要先直行通過交叉口，三次右轉依次通過武功衛胡同、橫二條、西長安街，然后直行通過交叉口進入復興門內大街，雖然車輛需要經過三次右轉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簡化前有所減少，流量達到15000輛/時，比北京環路立交的通行能力多3000輛，成本卻是環路立交的1/10。西單路口采用立交平座，將毛細道路與干道組成小區域道路網，利用毛細道路達到對主干道網絡的分流，使得主干道暢通無阻。

2.2學校周邊的交通微循環模式

學校周邊的道路在上下學時經常出現交通堵塞的情況。而許多學校多數建在支路上，家長接送孩子的車不能及時離開，經常將學校周圍的支路堵得水泄不通，有時會擁堵幾十米甚至更長，并且車輛和行人混行也給學生帶來了安全隱患。

學校周邊的交通微循環模式主要是考慮行人慢行系統和家長接送車輛。《中小學建筑設計規范》中確定小學的慢行系統服務半徑為500m，中學的慢行系統服務半徑為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服務半徑，禁止機動車進入此區域。此措施將學生和機動車隔離開，大大減少了學生發生交通事故的危險。家長接送車輛主要是在上下學時段占用道路，可以分時段將學校附近的和相鄰的支路、胡同等支路變為單行道路，與學校附近的主路形成微循環交通網，解決學校上下學時的交通擁堵問題。其他時間段恢復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驗小學區域的微循環路網進行實例分析，具體路網見圖3。其中，A、B、C、D分別為四個入口，紅色方框作為吸引點代表四個校門，則形成了16個OD對。利用調查數據對改善前后的16 個OD對的路徑進行比較。未實施單向交通和慢行道路前，OD對的有效規劃路徑見表1。

結合表1和圖3可知，A1、A2、A3、A4、D3都需要車輛左轉，增大了機動車的停車等待時間。而吸引點所在的文昌胡同、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送學生，則10輛車需要5min停車時間，其后的接送車輛由行駛緩慢逐漸演變為停車等待，嚴重時車輛排隊長度占據整條支路。多條支路同時發生擁堵，造成學校周邊道路交通癱瘓。

若在上下學時段采用學校周邊支路單向行駛和擴大慢行系統服務范圍相結合的微循環模式，以校門為起點，各校門所在的支路兩側各劃分500m作為慢行系統的服務范圍，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管員進行交通管理，禁止機動車長時間停車，既保證了學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對間有效規劃路徑

圖4 北京市第二實驗小學慢行系統示意圖

表2 北京市第二實驗小學微循環改善方案

改造后，從表3中可看出OD對的路徑有明顯調整，從D入口進入的車輛行駛路程增加，但行駛時間卻不受信號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。支路的車輛排隊長度都有所減少，具體評價指標見表4。因此，可知學校采用周邊支路單向行駛和擴大慢行系統服務范圍相結合的微循環模式可有效緩解擁堵。

2.3區域的微循環模式

區域的微循環主要采用單行交通組織方式，這里的區域主要是小范圍區域。這種區域街道間距小于200m，甚至只有50～100m，同時道路寬度小，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重，實施單向交通能有效緩解交通擁堵。單行交通消除了對向行車的可能沖突，提高了道路通行能力，因此車流運行更加順暢與安全［9］。

近幾年來，單行交通組織在城市微循環系統中逐漸顯現其優勢。牡丹江市中心區實施單行交通組織一個月后，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的高效利用還需要微循環指路標志來完善。對于不熟悉這片區域交通路網的駕駛人來說，通常會選擇主干路通行。為了消除由于駕駛人對路網不清楚產生的交通擁堵，可在支路、胡同設置簡明的繞行標志，給駕駛人提供可借用支路的交通信息，提高支路的利用率和可達性。

朝陽門南小街的微循環指路標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，就可選擇通過政協路進入長安街，減輕了朝陽門南小街的交通壓力。有了圖5中的微循環指路標志，不熟悉道路網的駕駛人也可以通過支路進入長安街。經北京市公安局公安交通管理局對已設有微循環指路標志的交叉口的通行能力進行調查，發現通行能力有明顯提高，機動車分流效果明顯［11］。

表3 改善后OD對間有效規劃路徑

表4 實驗二小微循環改善前后效果評價

圖5 朝陽門南小街微循環指路標志圖

3　結語

本文簡要分析了微循環的功能，以支路分擔干路流量作為基礎，介紹了三種典型區域的交通微循環模式，以更好促進其他相關路網區域的交通微循環模式的應用，從交通規劃層面防止小范圍區域擁堵現象的發生，起到了主動預防城市交通擁堵的作用。城市交通微循環系統作為城市交通系統的一個子系統，不僅在改善交通環境、預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，是城市交通可持續發展的重要體現。

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［4］宋雪鴻.城市交通微循環問題的解決策略及其應用研究［D］.上海：同濟大學，2008：4.

［5］黃恩厚.城市道路交通微循環系統改擴建優化理論與方法［D］.長沙：中南大學，2009：9-10.

［6］李忠燕.基于交通微循環的城市核心區路網系統優化與應用［D］.昆明：昆明理工大學，2010：6-7.

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［8］天津市城鄉建設委員會.GBJ99—86中小學建筑設計規范［S］.北京：中國標準出版社，1986.

［9］史峰，黃恩厚，陳群.城市微循環交通網絡中單行交通組織優化［J］.交通運輸系統工程與信息，2009，9（4）：30-35.

［10］嘉南.單行實施一個月牡丹江市區交通擁堵問題明顯緩解［N/OL］.黑龍江：楊琳，2011［2011-08-09］［2013-03-23］. http：∥news.hexun.com/2011-08-09/132256841.html.

［11］王曉旭.微循環指路標志對緩解交通擁堵所起積極作用的分析［J/OL］.［2008-10-09］［2013-03-25］.http：∥www.bjjtgl. gov.cn/publish/portal0/tab120/info8747.htm.

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