城市道路瓶颈交通调节策略研究

刘 伟，黄 丹，秦伟彬

（1.重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074；2.重庆市城乡建设委员会，重庆 400014）

0 引言

瓶颈问题是目前各大城市面临的主要问题，特别是在高峰时段道路瓶颈往往成为拥挤的始发点。随着车辆的累积，瓶颈问题越加明显，并逐渐蔓延至整个区域，造成大面积的交通瘫痪。为解决这一问题，学者们进行了深入探讨，如G.F.Newell就瓶颈排队、车速分布等问题进行了研究；Ido Juran等人采用交通分配模型对瓶颈区域交通影响及动态性进行了评估；Daiheng Ni等人提出了相关模型以分析瓶颈区域交通特性，力求真实的反映合流区域瓶颈交通运行状态；曹敏辉等人则提出了拥堵区域交通改善措施如土地性质调整、路网结构重组、瓶颈区域路网扩建等。该类研究在一定层面上取得了较为显著的成效，从微观动态层面阐述了瓶颈区域的交通运行状况，为深入了解瓶颈交通特性提供了参考，同时改善措施的研究为瓶颈问题的解决提供了指引。但该类研究主要集中于瓶颈交通运行状况的模拟及传统改善措施的研究，缺乏系统性的研究，对瓶颈区域交通问题的解决效用有限。基于此本文对瓶颈形成及消散过程进行了深入研究，并针对瓶颈问题的解决提出相关的交通调节策略。

1 道路瓶颈的形成机理及特征

1.1 道路瓶颈形成机理

常发性瓶颈形成机理：常发性瓶颈是由于需求的自然增长所引发的，由于多股交通流汇集，使得交通量在某一特殊节点累积，造成交通拥堵。如图1、图2所示交叉口及建筑物开口都是常发性瓶颈形成点。在该类节点由于多股交通流在某一时段同时涌入节点，增大了节点的交通负荷，在节点交通量大于通行能力或节点交通运行出现异常时，拥堵自然形成。随着交通涌入量的增多，排队车辆增加，拥堵加剧，瓶颈问题凸显。

图1 瓶颈交叉口形成示意

图2 路段开口瓶颈形成示意

突发性瓶颈形成机理：突发性瓶颈是由于随机原因导致路段通行能力下降或交通流行驶状态突变形成的，如交通事故、站台停车延误等。

1.2 瓶颈特征

瓶颈区域交通运行具有如下普遍特征：

a）行车速度慢，延误大；

b）运行秩序乱，管理难度大；

c）影响范围广，资源消耗大；

d）车道有效利用效率低，车道占有率高。

瓶颈的形成及影响是城市交通难以避免的问题，对城市交通运行干扰极大。针对于瓶颈问题的解决虽可采用土地调整，结构优化等宏观调控措施进行控制，但该类措施对实施条件要求较高，具有被动性，在大多数城市已不具备可行性。因而在避免大规模资源改造的同时解决具体瓶颈问题是交通拥挤问题研究的重点。基于此，本文针对瓶颈的形成机理及瓶颈交通的运行特征采取综合调节策略—汇入量控制策略、诱导分流策略及交通需求组织调节策略，在时空上实现区域交通分流，保障道路资源供需平衡。

2 城市瓶颈路段交通调节策略

瓶颈交通调节主要指瓶颈区域交通流量的匹配调节。本文首先对瓶颈区域交通流进行疏导，以实现区域交通分布平衡，其次对瓶颈区域的接入需求进行调节，以保障道路资源供需平衡。

2.1 瓶颈交通汇入量控制策略

交通汇入量控制指对瓶颈影响范围内涌入流量进行控制，以减少瓶颈点交通压力。主要采用关键交叉口调控或主线汇入限制、瓶颈路段禁行等手段进行，使得瓶颈区域流量慢进快出。

2.1.1 调控范围

交通汇入量控制范围指对于达到交通拥堵阈值而需要进行交通接入控制的路段及影响范围。路段或节点对交通量的吸引强度不同，使得交通流量在路网上呈现分配不均匀现象，同时各种问题的存在导致这些路段及节点易形成瓶颈。因此，需利用现有定量或定性的研究方法，调控瓶颈范围，均衡分布流量。由于不同瓶颈点的交通功能不同，对周边交通的影响会也有所不同，因此在确定调控范围时需以瓶颈出现位置作为中心源进行交通影响范围限定。

接入调控范围的限定以边界路段及节点确定为主，决定汇入量调节范围的两个重要因素是瓶颈所在区域的路网情况和瓶颈路段及交叉口的流量大小。

2.1.2 交通汇入量控制

在确定调节范围的基础上，通过采取汇入量控制等手段，促进交通参与者选择行为变更，减少瓶颈区域交通汇入，均衡路网流量，实现道路资源供需平衡。即对饱和路段通过限制关联交叉口交通汇入及加快路段车流驶出速度调控瓶颈路段流量，保障驶出量大于驶入量。对于接近负荷的路段，以最大可汇入量为约束条件，采用交叉口控制、路段禁行等手段调控汇入量及流速，实现交通分流。汇入控制的关键在于关联交叉口及瓶颈路段流量调节。

关联交叉口是指与瓶颈路段有直接联系的交叉口，是区域内重要节点，对调节路网流量有重要作用。关联交叉口控制以主路优先、整体畅通为原则，对瓶颈交通采用上游调控、下游疏导的方法，分散交通压力，消除大瓶颈，主要措施包括：

a）关联交叉口应与上游交叉口具有较高的相关性，即可减少瓶颈上游交叉口车流汇入速度，限制驶向瓶颈位置的车流数量，限制瓶颈交通流入；

b）以上游沿线承载为约束，预防拥挤上衍以关联交叉口与上游交叉口之间路段的供给能力作为约束条件，限制涌入上游路段的交通流量，使上游连线对驶入车辆具有一定的存储能力，不会引发排队上溯、堵塞扩散的现象；

c）下游交叉口应具有较强的疏导能力即可增加下游路口交通驶出速率，加快交通流出，避免瓶颈点顺延。

瓶颈路段指瓶颈所在路段。调节瓶颈关联交叉口可调节进出瓶颈点的流量，缓解瓶颈压力，与此同时对瓶颈所在路段进行疏通，可减少拥挤，清除瓶颈点，主要原则如下：

a）强调主路优先，限制汇入交通，减少交通干扰；b）规范行车秩序，引导交通流通；c）清除路段障碍，减少停留车辆。

2.2 诱导分流策略

瓶颈问题解决仅靠汇入量控制是不够的，单纯的限制瓶颈区域的汇入量有可能将瓶颈点转移到另一区域，对城市交通畅通起到的作用有限，因此需以外围剩余流量转移作为辅助，在瓶颈路段限流的基础上引导剩余交通流动。

主要手段包括瓶颈路段限行、路径诱导和拥挤收费等，可采用的措施如下：

a）通过诱导系统，制定剩余流量转移线路，及时转移剩余流量，均衡路网交通分布；

b）关联交叉口及瓶颈所在路段处以拥挤收费、分时段放行等手段为辅助，促使剩余交通主动转移；

c）拥挤路段信息发布，调控区域交通流通，实现远程交通诱导。

2.3 瓶颈需求调节策略

流量调节可引导区域交通流通，均衡路网流量，而针对性的需求调节则对改善区域内部交通状况，减少瓶颈路段供需矛盾有积极的作用，主要措施如下：

a）对于瓶颈路段，分析路段周边交通布置及使用状况，灵活设置建筑物出入口，避免将出入口设在瓶颈处；

b）对于瓶颈路段上游的建筑物出入口，调整建筑物开口位置，减少交通接入；

c）对于瓶颈路段下游的建筑物出入口，通过设置辅助集散通道，转移交通流量，分散瓶颈交通压力；

d）对瓶颈周边建筑物群进行联动整合，即在建筑物群内设置一个共同的机动车出入口，并利用内部道路微循环系统为各个建筑物服务。

2.4 交通调节流程图

基于以上策略，本文设计了一套瓶颈交通调节的流程（如图3所示），其总体思路是从交通运行现状与路网结构入手，分析道路瓶颈成因，并通过瓶颈交通调节策略调整区域交通量分布，由此实现空间需求与路网供给的均衡，保障城市道路的畅通。

图3 瓶颈路段交通调节流程图

3 瓶颈交通调节策略研究的作用

瓶颈是城市道路交通拥堵的始发点，瓶颈处交通异常往往是大面积交通拥堵的前兆。因此研究瓶颈交通调节策略对缓解城市拥堵问题有重要作用，主要表现在以下方面：

a）及时疏解交通，避免交通拥堵，有效预防“多米诺效应”；

b）均衡路网流量，实现资源优化配置；

c）缓解路段交通压力，提高道路通行能力；

d）避免了大面积交通基础设施改建和扩建。

4 结语

瓶颈交通调节，可有效解决瓶颈区域交通汇入、拥挤蔓延等问题，均衡路网流量，实现资源优化。但由于缺少实地应用，策略的实施功效有待进一步验证。

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