基于移动大数据的城市交通拥堵对策研究

徐超忠

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

基于移动大数据的城市交通拥堵对策研究

徐超忠

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

城市交通拥堵已成为制约大中城市发展的“瓶颈”问题，必须用科学的方法来解决日益严重的交通拥堵状况。文章通过对城市交通现状进行分析，从宏观、中观和微观三个层面研究城市交通拥堵产生的主要原因，结合我国城市建设与发展实际，提出基于移动大数据技术和方法，用大数据思维，从城市交通规划、城市智能交通设计、城市交通综合管理、交通出行信息服务和中心城区拥堵收费等几个方面，来研究缓解和解决我国城市交通拥堵问题的对策。

城市交通；拥堵；大数据；对策

一、城市交通现状

（一）大中城市交通拥堵已成新常态

城市交通是城市生活的命脉，是衡量城市文明进步的标志，对城市经济发展和人民生活水平提高起着极其重要的作用。随着中国社会经济的高速发展，城市化进程的加快，人们生活水平不断提高，城市交通需求迅速增长，中国已步入到汽车时代。

通过大数据统计分析：截至2015年6月底，全国机动车保有量达2.71亿辆，其中汽车达1.63亿辆，机动车拥有量年增长率超过20%；全国机动车驾驶人达3.1亿人，其中汽车驾驶人为2.6亿人；38个城市汽车保有量超过百万辆，其中北京、成都、深圳等11个城市汽车超过200万辆，目前北京市已达561万辆，明显高于其他城市。

由于城市交通空间资源有限，交通拥堵问题已经成为大中城市普遍存在的顽症，成为困扰城市发展的重大难题，城市拥堵现象不容乐观，拥堵问题越来越严重，已成为常态化趋势。

（二）城市交通拥堵呈现的显著特征

通过大数据统计分析看出，城市交通拥堵呈现三个发展趋势：一是拥堵范围不断扩大，拥堵程度越来越严重；二是早晚高峰时间行驶速度越来越慢，拥堵时间不断延长，如北京早高峰已从7∶00提前到6∶30左右，并持续到9∶30左右；三是中心城区拥堵最为严重，如北京西城区是所有城区中拥堵最严重的，全天拥堵累计长达8小时以上。另外，城市交通拥堵具有四个主要特征：一是交通拥堵发展具有阶段性；二是交通拥堵呈现常态化；三是通勤时间具有潮汐性；四是交通出行呈现无序化。

大数据分析显示，中国最拥堵的十大城市中北京居首，其它依次为杭州、广州、济南、大连、哈尔滨、深圳、上海、重庆与成都。如2015年第一季度北京高峰拥堵延时指数达1.99，平均车速仅24 km/h；第二季度增加为2.10，第三季度稍有减少为2.00。

（三）城市交通拥堵造成的主要影响

交通拥堵在某种程度上已成为困扰城市现代化发展的一个难题，社会各界均已认识到问题的严重性，它所带来的出行时间浪费、运营成本上升、交通事故、环境污染、噪声污染等问题使得交通拥堵成为制约城市经济和社会发展的“瓶颈”。

城市交通拥堵带来最直接的影响及危害是使出行时间延误增大，行车速度明显降低，从而造成时间损失和燃料费用的增加，如北京市2013年平均每天堵车1小时55分钟，比2012年同期增加了25分钟；

汽车的低速行驶又增加了尾气排放量，加重了对环境的污染；此外城市交通拥堵使得交通事故概率增大，反过来又会引发交通拥堵加大，如此造成恶性循环，给人们正常的工作和生活带来巨大影响，数据显示北京市因交通拥堵每年造成约700亿元的损失。

二、城市交通拥堵原因分析

城市交通拥堵问题最根本的原因是：城市交通发展与经济社会发展的不协调，交通供求出现严重不平衡；汽车保有量的巨大增长，城市道路空间资源及发展有限所致。用大数据思维，从宏观、中观和微观三个层面分别进行分析：

（一）宏观层面

城市交通拥堵形成的根本原因在于城市交通供给与需求之间的不平衡关系。随着城市化的快速发展，机动车保有量日益扩大，大量流动人口增加，但相对的道路基础设施等的发展相对缓慢，且受地域、资源等的影响，道路的扩张不能无限继续，城市人均道路面积严重不足。城市化进程不断加快，城市人口快速增长导致交通刚性需求不断扩大。如北京市常住人口数量2014年底已达2 151万，核心区平均人口密度达2.4万人/km2，是日本东京核心区的2倍以上，因此导致交通需求急剧增加，而北京人均道路密度仅为东京的45%，交通拥堵不可避免。

（二）中观层面

城市交通拥堵源于交通管理水平与城市交通快速发展间的不匹配、不适应关系。主要表现为：城市交通管理跟不上城市发展节奏；交通、市政、公安、城管等多头管理体制导致管理混乱；管理者不作为，管理方式不科学、效率低下等。交通拥堵虽然是世界各国大中城市发展面临的共同问题，但发达国家对城市交通拥堵的研究较早，管理理念也较为成熟，然而也没有从根本上解决交通拥堵问题。中国自20世纪90年代以来，在北上广等大城市也先后出现了城市交通拥堵问题，由于对交通拥堵的重视不足、研究及投入少，城市管理及交通智能化管理水平还较落后等，城市交通拥堵情况呈现越来越严重局面。

（三）微观层面

通过大数据统计分析得出，城市交通拥堵的主要原因表现在两个方面：一是城市私家车辆保有量的快速增长、有规律性的车流量突然增大，形成交通瓶颈，这种情况多发生在早晚高峰和节假日；二是道路突发事件造成道路交通容量的减小或吸引过多的交通流量引起的交通拥堵，如交通事故、道路维修、雨雪雾霾恶劣天气或大型活动等事件的频繁发生。如2015年1月，受到冬季雨雪天气的影响，哈尔滨超越北京成为全国最拥堵的城市；2015年11月6日凌晨，北京普降大雪，导致道路湿滑，致早高峰交通拥堵、事故多发，全路网交通指数达8.0，达到非常“严重拥堵”程度；2016年1月17日中午，一辆装满煤气罐的运输卡车在北京北四环中路外环主路上起火，导致长达2个小时的封闭限行，造成北四环近4个小时的交通严重拥堵。

三、大数据的作用及在交通运输行业的应用

（一）大数据及大数据的作用

1.大数据概念

大数据概念是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低的四大特征，即大数据具有四个维度：量大、种类多、发展速度快、价值复杂。

围绕“创新驱动”重大发展战略，中国提出了加快发展云计算新兴业态、推进大数据发展、开展“互联网+”行动计划等战略要求。2015年9月，国务院印发了促进大数据发展行动纲要，从国家层面系统部署了大数据发展工作，该纲要明确推动大数据的发展和应用，打造精准治理、多方协作的社会治理新模式，构建以人为本、惠及全民的民生服务新体系等要求。

2.大数据的作用

大数据的作用在于通过对大量实时及历史数据的采集、清洗处理、统计分析和挖掘应用，达到两种主要的目的：一是了解事物的发展规律；二是预测事物的发展方向。最终支持各行各业的战略决策和政策的科学制定，提高业务管理水平和运行效率，为社会、企事业单位及人民大众提供数据信息服务等。

（二）大数据在交通运输行业的应用

1.交通大数据

交通大数据主要包括：社会公众的移动通信手机信令数据（简称移动大数据）；道路、车辆、环境和公众产生的实时数据和历史数据，即：道路交通信号

智能控制系统、道路交通信息采集系统（微波、视频、线圈监测等设备）、道路智能交通信息发布系统等产生的数据；出租车、公交车、客运车辆和社会车辆的定位数据；交通报警产生的数据；地铁、公交一卡通产生的出行数据；道路环境及城市气象等相关信息。

2.基于移动大数据的城市交通综合管理应用

基于移动通信手机信令大数据的城市交通综合管理应用，即建立城市交通综合管理信息服务平台，具备交通状况的动态监测、拥堵分析识别、路况查询及电子地图服务、路况预警与应急疏导、出行信息实时发布等功能，不仅可以实时判断城市交通通行状况，及时向交通管理部门发送相关信息，为交通管理部门采取交通诱导、分流、限速、限行、限量或者封闭等措施提供数据依据，为社会公众及时发布道路状况信息，优化出行路径、提高出行效率，防止交通拥堵；而且可以进行城市人口分布分析、城市人口OD交通量调查、重点场所人流分析，为城市综合交通规划、道路优化设计、公共交通线路及站点设置、安全应急管理、交通政策制定等提供强有力的技术支持。综合管理信息服务平台将有助于提高城市道路交通的通行效率，有助于提升城市道路的使用效率，有助于公众交通出行服务和绿色出行，具有重要的社会、经济和环境效益。

综合管理信息服务平台具有的功能及作用：

（1）道路拥堵分析识别。依据城市道路车辆的平均车速和饱和度的判别方法，通过大数据分析对拥挤程度进行判断、计算拥挤状态，从而及时得出最终判断结果，决定是否预警；并根据“畅通、基本畅通、轻度拥堵、中度拥堵、严重拥堵”五种判断结果，分别用不同颜色进行表示，在“城市电子地图”上以可视化形式进行展现，如附表所列。

附表 交通拥堵等级判断及代表颜色

（2）城市路况动态查询及可视化服务。通过大数据分析指定时间段、各路段交通流量的变化趋势，按不同路段、位置分析交通流量时间分布变化，能够实时发布路况情况；为出行者提供城市交通电子地图和路况动态信息的查询及显示，出行前和出行中可以对电子地图进行缩放、查看任意位置道路的实时交通信息。

（3）城市交通路况主动预测、预警。根据路段实时数据和历史数据分析、对比，通过仿真建模，可对交通路况的拥堵状态进行预测及预警：当路段的实时拥堵状态达到“轻度堵塞”时，进行“黄色”预警，提醒路网运行监测人员密切注意路网交通运行情况的变化，进行跟踪监测；当路段的拥堵状况达到“中度堵塞”并持续时间超过1个小时，进行“橙色”预警，路网运行监测人员应及时将有关情况通知路网运行管理人员，路网运行管理人员应采取有效措施（如通知相关的公安交通管理机构、发布交通拥堵信息及绕行建议等），对路网运行进行合理调度，提前预测及发布红色预警信息，以避免或延缓大规模交通阻断突发事件的发生；当路段的拥堵状态达到“严重堵塞”并持续时间超过2个小时，进行“红色”预警，及时将预警信息提交给应急值守接报系统，进入突发事件处置流程。

（4）交通应急疏导及告警准确定位。当道路发生轻度、中度及严重拥堵时，系统可以及时通过手机短信、交通广播或道路诱导屏的方式提醒受影响区域的车辆自行绕行拥堵路段，从而主动引导车辆有序流动，减缓交通拥堵，同时也可以给交通指挥中心提供协调警力资源，重点关注拥堵路段信息。

在实时监控的道路上，当有道路用户的手机拨打设定的告警电话（如：122）时，实时地在地图上呈现该用户的准确位置，并能够查询该用户的行进轨迹，作出正确判断和采取有效措施。

（5）城市人口分布及出行分析。通过对城市人口的手机用户进行实时定位，实时呈现城市人口的分布情况和流动情况。可以做到24小时不间断地对城市人口进行实时监控，对历史数据进行回溯；并可对特定的或划定的区域人口的流入和流出进行实时监控。

根据城市人口在不同时段的活动情况，分析城市人口的工作地和居住地，并通过城市人口的运动

轨迹分析城市人口乘坐交通工具的类型和路线情况。通过对城市人口的工作地和居住地分析，可以针对某一个区域的居住人口的上班或下班时的轨迹进行跟踪分析，能够统计分析出：这个区域上班的时间区间、交通方式、行进路线等。对易出观交通拥堵的重点场所人流进行分析，可以监控一个区域的人口流动情况、人员来源地分析和交通方式分析等。

四、基于移动大数据的城市交通拥堵对策研究

治理城市交通拥堵问题，必须贯彻落实党的十八届五中全会精神，牢固树立和贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。按照习近平总书记2015年11月10日在中央财经领导小组第十一次会议中重要讲话和2015“中央城市工作会议”有关精神：“做好城市工作，首先要认识、尊重、顺应城市发展规律，端正城市发展指导思想。要增强城市宜居性，引导调控城市规模，优化城市空间布局，加强市政基础设施建设。要改革完善城市规划，改革规划管理体制。要改革城市管理体制，理顺各部门职责分工，提高城市管理水平，落实责任主体”等的要求。

通过移动通信手机信令大数据分析技术的研究，用大数据思维，综合运用技术管理和经济管理的相关知识来探讨解决我国大中城市交通拥堵的对策，即用信息化技术手段支撑城市综合交通规划的完善、建立城市交通“治堵”的市场机制、提高城市交通综合管理水平、大力发展公共交通及提供全面的交通出行信息服务等，来达到缓解城市交通拥堵和最终治理好城市交通拥堵的目的。

（一）加强城市综合交通的整体规划

（1）通过移动大数据支持城市综合交通的整体规划、科学规划，优化城市道路网建设，尤其加强城市微循环和支路网的建设。城市道路网络的合理设计、城市功能的合理布局是改善交通拥堵状况的重要方面。实现城市交通发展规划与城市总体发展规划及土地综合利用规划等的“多规合一”，使多种交通运输方式之间的无缝衔接向一体化发展。

（2）推进城市公共交通场站和换乘枢纽的建设，实现区域一体化、城乡一体化的运输服务。推动综合客运枢纽、货运枢纽（物流园区）等运输节点设施规划建设，加强干线铁路、城际铁路、干线公路、机场与城市轨道、地面公交、市郊铁路等设施的有机衔接，实现“零距离换乘”。

（3）通过移动大数据分析，大力发展轨道交通是缓解交通拥堵的重要手段，轨道交通的庞大客运能力能极大地缓解大城市的运输压力。做好轨道交通一体化发展，做到城市轨道网与高铁或国铁网、城际铁路网、市域铁路网的互联互通，真正实现“多网融合”。

（二）做好城市交通以及智能交通系统的优化设计

（1）通过移动大数据分析，公共交通是效率最高的交通方式；大力发展大运量的地铁和快速公交系统，合理分配主城区的道路资源，改善交叉路口的通行环境，建立完善的交通信息预测和发布系统，只有这样真正的改善城市交通运行环境；同时做好地铁和公交的智能化管理、调度指挥和信息服务的设计，提高运营管理效率和信息化服务水平。

（2）做好智能交通系统的设计和建设。道路合理设计、城市功能合理布局是改善拥堵状况的重要方面，同时也必须配套建设智能交通支持系统。科学规划公共设施空间布局，加强重点区域，如车站、学校、医院、商场、批发市场周边的交通信息诱导、停车智能管理系统等配套设施。

（三）做好城市交通的综合管理

（1）利用移动大数据技术支持推动实施城市交通管理精细化、人本化。立足交通组织的精细化和人性化，科学分析拥堵成因、预测预警拥堵路段及时段、主动诱导路径选择、科学组织交通管理，最大限度满足公众高质量出行的需求。

（2）坚持绿色出行、节能环保和宜居城市的发展理念。由于大中城市人多地少、交通需求巨大、关键节点瞬时强度高；城市交通发展既要考虑满足人民群众的出行需求，同时又需要始终坚持绿色出行、节能环保和宜居等高要求。因此，交通资源应该多向绿色方式倾斜，坚持公共交通、轨道交通、快速公交（BRT）、水上运输等方式优先，推广设置潮汐专用车道，试点设置合乘车道，以及保障非机动车、步行的空间需要等。

（3）适当采取一定的交通限行措施，减少行驶车辆数量。根据大数据统计分析，北京市实行单双号限行政策时间，早高峰平均车速提升了20%，高峰时段平均交通指数保持在5.5左右（轻度拥堵），对污染物减排比例可达20%～40%。适度疏解城市中心区人

口，也是改善城市环境、保持城市可持续发展的一条可行的根本措施；纠正供给偏差，可大大提高城市交通系统的运行效率。

（四）提供交通出行综合信息服务

（1）通过移动大数据与交通监测、运行数据等交通数据的深度融合，开发城市道路网运行监测与出行信息服务平台，应用于城市道路网运行路况监测及重点设施、场所（车站、码头、广场等）交通运行状况及异常预警等，并向社会公众、企业提供及时、周到、准确的出行信息服务，提高出行效率。交通出行信息服务逐步向个性化、定制化方向发展。

（2）通过多种发布及提供手段，如交通广播、电视、网站、移动终端、车载导航、短信、微信、可变信息板等，为广大公众在出行前、出行中提供及时、准确的道路运行情况，预测预警拥堵路段和时间，达到优化出行、减少拥堵的目的。

（五）试行城市中心城区交通拥堵收费政策

（1）通过大数据分析，拥堵收费是在其他措施已不能有效缓解城市交通拥堵问题下可实施的最有效的交通需求管理措施。为有效缓解大中城市市中心的交通拥堵，采取经济手段即收取交通拥堵费也是一个重要的有效手段。

交通拥堵费是指在城市部分区域、重点路段、有限时间，通过信息化手段（如电子车牌、视频监控、GPS/北斗卫星定位技术、RFID自动识别技术等）对道路使用车辆收取一定的费用，其本质是用经济手段来加强交通需求管理，合理调节小汽车交通出行成本，引导市民减少私家车使用频率，使道路上的交通流重新分布趋于均衡，实现交通拥堵的缓解；目的是利用价格机制来限制城市道路高峰期的车流密度，达到缓解城市交通拥挤的发生，提高整个城市交通的运营效率。

（2）拥堵收费范围、车辆识别方案、收费结算方案、收费技术要求、拥堵计费方案、监督检查方式、违规处理方式等的制定，均需交通大数据的技术支持；实施方案制定的科学性直接关系到拥堵收费实施的效果。

通过大数据显示，征收交通拥堵费后，每天进入市中心的小汽车可减少20%～30%，车辆速度较以前提速25%，50%～60%的公众转向公共交通。征收拥堵费也直接减少区域内汽车尾气排放量达10%左右。同时可将交通拥堵费所得投入到改善公共交通设施建设中，使得社会、经济和环境效益得到良性改善。

U492.2+65

A

2095-4263（2015）04-0016-05

2015-12-15