绿色交通视角下车辆类型与交通拥堵关系研究——以合肥市为例

汪传雷，吴雯宇

(安徽大学 商学院/物流与供应链研究中心，安徽 合肥 230601)

中国主要城市交通分析报告显示，2017年我国重点城市交通拥堵状况下降2.45%，但全国仍然有26%的城市在通勤高峰处于拥堵状态。汽车数量迅速增长、交通供需矛盾及人、车、路之间冲突是城市交通拥堵问题长期未能得到解决的重要原因。交通拥堵已经成为制约社会发展的顽症，其造成的通勤者时间成本消耗、燃油及其他资源浪费、环境污染等问题引起了全社会的普遍关注。交通管理部门与城市道路建设部门脱节，通勤者交通意识滞后，以及交通法规不健全和执法力度不够等问题，使政策法规与现实状况难以恰当协调，部分城市交通拥堵状况依然严峻。寻找治理城市交通拥堵的有效措施已是刻不容缓。

本文从出行方式入手，充分考虑不同车辆种类对交通拥堵的影响，构建交通拥堵影响因素指标体系，进而提出治理交通拥堵的具体举措。

一、关于交通拥堵的相关研究概述

(一)交通拥堵的研究现状

国内外学者对城市交通拥堵的研究，主要集中在以下三个方面：

第一，关于交通拥堵原因、成本及通勤者行为的探究。刘治彦认为，拥堵根本原因是交通供需失衡，解决策略是增加供给、减少需求并取得全社会配合。[1]熊励等把交通拥堵归结为城市道路规划不合理、基础设施建设老旧、机动车拥有量急速增长等诸多因素的互相作用。[2]Johansson论证了通勤者给其他通勤车辆带来的燃油损耗和磨损成本增加。[3]王振坡等比较了不同通勤者交通拥堵成本。[4]高晶鑫等分析了通勤者出发时间和通勤过程驻停数的关系。[5]景鹏等细分通勤者出行类型，将通勤者主观态度用于研究低碳出行市场。[6]

第二，从不同角度对解决交通拥堵策略进行考量。首先，构建模型并结合数学方法深入分析拥堵问题。刘志强等利用主成分分析法对交通输入特性降维，细化高速公路交通运行状态。[7]赵红军等从经济学角度构建考虑环境代价的拥堵收费模型，论证拥堵收费缓解交通拥堵的有效性。[8]其次，从博弈论视角对拥堵展开研究。Levionson将非合作博弈理论应用于交通拥堵问题，认为拥堵收费可以将出行成本最小化。[9]曾鹦等使用合作博弈理论分析交通拥堵网络问题，验证交通拥堵收费合理性，提高城市道路资源配置效率。[10]最后，从新的视角研究交通拥堵，王卉彤等将拥堵延时指数作为城市拥堵影响指标，从供给和需求两个角度分析职住分离对城市交通拥堵的影响机制。[11]

第三，从绿色交通出发对城市绿色发展及完善绿色交通体系提出建议。陆化普认为，打造绿色、智能、便捷、安全、高效的城市交通体系对引领和支撑城市发展有着举足轻重的作用。[12]杨新苗等立足国情及新技术革命带来的机遇和挑战，提出建设绿色城市交通系统的对策。[13]刘细良等梳理环境规制工具在绿色交通体系建设应用中的问题，提出政府推动绿色交通可持续发展的创新机制。[14]

综上，在已有的解决交通拥堵问题的研究中，有的学者从城市道路分布状态、交通构成要素、公共交通体系和生态环境污染等宏观方面对交通拥堵产生原因和表现形态进行分析；有的学者从单中心城市规模、城市交通参与者、区域经济发展水平和职住平衡等微观视角对城市具体路段交通拥堵状况进行测度。

(二)拥堵指标体系研究述评

构建指标体系对交通拥堵进行测度研究，包括从宏观层面评价交通拥堵和从微观层面对某城市相关路段建立指标体系。从宏观层面来看，李天建利用三个专题层和五个指标层研究城市交通拥堵问题；[15]宴雨婵等利用多指标模糊综合测评不同时间段对拥堵的影响。[16]从微观层面来看，周银香设计调查问卷综合考虑通勤者对治堵措施的看法和效果预期，构建AHP-GRAM评价模型，并利用关联分析测定各评价指标权重系数；[17]王妍颖等借鉴德州交通拥堵评价体系TTI、PTI和延误指标，结合北京环路上交通监测数据，建立北京交通拥堵指标体系，具体描述道路交通拥堵特征。[18]

基于上述研究基础，考虑城市交通体系中具体车辆类型与拥堵的联系，笔者利用车辆通过具体路口时间、油耗成本等，建立交通拥堵影响因素指标体系；利用熵值法确定车辆类型权重；利用绿色出行指数和拥堵延时指数对指标和实际路段状况进行分析。

二、交通拥堵指标体系构建与测度方法

(一)指标体系构建

首先，从车辆类型入手，通过梳理国内外关于交通拥堵研究的指标体系，进行指标初步遴选；通过实地调研，确定车辆类型对交通拥堵影响的评价指标体系。其次，为了保障交通拥堵评价指标体系能够合理准确地评判拥堵实际状况，构建指标体系过程中必须遵循科学有效性、简明重要性、时效性和独立性等原则。[15]最后，针对选取指标进行讨论。

依据《中华人民共和国道路交通安全法》对车辆的分类，把机动车中的专用汽车即扫地及洒水车、运钞车等，与特种车即消防车和救护车等划分到大型汽车中；增加货车与挂车，用于衡量交通物流行业迅速发展对拥堵的影响。最终确定5个系统，分别为非机动车、小型汽车(8座以下)、中型汽车(8～19座，车身长小于6米)、大型汽车(19座以上)、货车与挂车，其中包括20个子系统，含有27个评价指标(见表1)。

表1 交通拥堵评价指标体系

(二)熵值法的计算机理及步骤

本文采取熵值法计算评价指标离散程度、测量系统混乱状况或事件随机性。具体步骤如下：

1.原始数据归一化：设n个评价对象m个评价指标原始数据矩阵为：X=(xij)n*m，同质化后数据矩阵为：A=(aij)n*m

2.数据标准化：

正向指标：

负向指标：

其中，x’ij为第i个评价对象的第j个评价指标数值(i=1，2…，n；j=1，2…，m)。

3.计算第j项指标下第i个评价对象占该指标比重：

5.计算信息熵冗余度：dj=1-ej

利用熵值法对城市交通拥堵影响因素指标体系中不同车辆种类在确定时间段通过路口数量进行权重计算，可以获得不同车辆类型得分状况，进而对与拥堵相关的“油耗成本”“污染成本”“时间成本”进行综合测量和评价。

三、合肥市交通拥堵评价模型案例分析

(一)数据获取与处理

根据合肥市人民政府网站，截至2018年5月，合肥市机动车保有量已经超过200万量，达到全国各大城市中等水平，交通拥堵里程比例和常发拥堵路段比例这两项描述拥堵指标进入全国前30名。基于合肥市交通状况，本研究选择合肥市繁华大道与翡翠路交口作为案例进行分析。之所以选择这一路段，是因为翡翠路是通往政务区和高新区的必经之路，繁华大道是贯穿合肥市东西最长的一条道路，近两年随着高新区入住率逐渐提高及地铁三号线翡翠路沿线站点的开工，繁华大道与翡翠路交口道路出行压力激增。

在实地调研中，首先，收集该路口2018年11月8日至2018年11月22日7:30—9:00、11:00—12:30、17:00—18:30三个时间段不同类型车辆从东到西通过繁华大道的平均数据,并将数据作为评价指标原始数据(见表2)。其次，将3个交通时间段和5个指标统计为一个3*5矩阵方程，并计算出不同时间段指标比重，用每行数值比上列和形成一个新矩阵(见表3)。最后，计算3个交通时间段、5个评价指标熵值ej：将表3矩阵中每个元素乘以该元素ln值，其中K=1/ln(对象数)=1/ln(3)=0.9102，ej等于k与矩阵中每列和的乘积并取相反数；dj=1-ej，wj为指标对应dj与3个交通时间段dj之和的商(百分比)(见表4)。

表2 样本路口交通拥堵影响指标原始数据

表3 评价指标占评价对象比重

表4 评价指标熵值、信息熵冗余度和权重

计算三个交通时间段综合得分，评价指标原始数据与指标权重乘积，由以上熵值法分析过程可知，2018年11月8日当天17:00—18:30综合得分最高(2 774.80)，该时间段通过路口的车辆数最多，其次是7:30—9:00(2 109.98)，11:00—12:30(859.06)通过路口的车辆数最少。

(二)合肥市交通拥堵评价

1.绿色出行指数

首先是标准车型的选择。在相同道路和交通条件下，车辆折算系数反映不同车辆类型对交通状况造成影响的差别，不管标准车型如何选取，对交通流量影响的相关关系相同，因此选择小型汽车进行标准化核算(非机动车不会造成燃油损耗和大气污染)。

其次是构建绿色出行指数。计算车辆油耗成本、尾气治理成本和通勤者时间成本，并求和作为评价交通拥堵影响指标依据。其中，非机动车只有时间成本，无燃油损耗和尾气成本。具体步骤如下：

(1)油耗成本。机动车在交通拥堵时段缓慢行进过程中会有额外油耗，Jansson将其归为非正常资源损耗。[19]计算公式如下：

Co=(v*t)*p

其中，Co表示单位车辆在平均拥堵时间下的油耗成本，v表示车辆在道路拥堵时段速度，t表示道路平均拥堵时长，p表示单位里程燃油消耗价格(单位里程燃油消耗量与燃油价格乘积)。按照《轻型汽车燃料消耗量试验方法(GB/T19233-2008)》，将小型汽车燃料消耗目标值5.5L/100Km作为单位里程燃油消耗量，计算2018年12月4日合肥市89号(7.44元/升)、92号(6.82元/升)、95号(7.3元/升)和0号(6.49元/升)油价均值为7.01元/升，并将其作为小型汽车燃油消耗价格(见表5)。

(2)尾气治理成本。根据生态环境部《中国机动车环境管理年报(2018)》，2017年全国机动车污染物排放总量为4 359.7万吨，其中碳化物为3 694.8万吨，约占排放总量的85%。因此，尾气污染成本中单位时间排放量利用污染物排放量换算到秒同时折算到单位车辆表示。计算公式如下：

Ce=pc*qc*t

其中，Ce表示单位车辆在平均拥堵时间下尾气污染成本，pc表示尾气排放治理价格，qc表示机动车单位时间尾气排放量。从污染物排放到经济价值损失暂无准确统计换算结果，利用碳交易价格作为尾气排放中碳治理成本。鉴于合肥市尚未开展碳排放交易业务，利用2018年11月26日北京(43.59元/吨、15.1%)、福建(30元/吨、2.8%)、广东(17.13元/吨、19.4%)、湖北(30.05元/吨、31.6%)、上海(35.51元/吨、8.9%)、深圳(29.7元/吨、20.3%)、天津(12.5元/吨、1.2%)、重庆(7.95元/吨、0.9%)8个省市碳交易价和交易额权重占比，计算出合肥市碳交易价格29.65(元/吨)(见表5)。

(3)时间成本。随着交通拥堵状况不断加重，通勤者出行延误时间逐渐增加，造成社会财富浪费。[20]计算公式如下：

Ct=t*w

其中，Ct表示通勤者拥堵时间成本，w表示合肥市单位平均工资。交通拥堵导致的时间成本由单位时间成本和平均拥堵时长乘积得到。单位时间成本通过平均工资计算得到：合肥市2018年平均工资为5 186.99元/月，即0.002元/秒；繁华大道从东到西的路口长度为22米，道路拥堵时段平均速度为23公里/小时，平均拥堵时长t为2.66秒(见表5)。

表5 单个车辆在路口平均拥堵时间下拥堵成本

根据表2中统计的机动车数量，计算得到不同车辆类型绿色出行指数并统计到一张折线图中(见图1)。

图1 不同车辆类型总拥堵成本

对绿色通行指数进行分析，可以得出以下结论：

第一，经过熵值法计算后，非机动车所占权重最大，为40.74%，对交通拥堵影响程度最大。非机动车在行驶过程中的交通行为会干扰甚至阻滞机动车运行秩序，在与机动车混行状态下，行人和自行车行驶速度过低，影响后面车辆超越；自行车和电瓶车在行驶过程中摇摆不定且行驶速度和流向多变，影响机动车正常运行；在高峰期间自行车和电瓶车大量涌入机动车道，降低道路行驶能力和速度。

合肥市的繁华大道与翡翠路交口一千米以内公交站台及地铁口数量有18个，上下班高峰大量乘客同时涌入或涌出给周边交通造成压力。公交车靠站停车一方面会影响后面机动车行驶速度，另一方面乘客下车后会使地面交通秩序混乱，减慢公交车起步速度造成拥堵。路口没有推荐停车点引导通勤者规范停车。

第二，小型汽车、大型汽车、货车与挂车权重基本一致，对拥堵影响程度不相上下。其中，小型汽车绿色出行指数最高，为111.385元，中型汽车最低，为4.5567元。小型汽车单位拥堵成本比中型汽车低，但通过路口数量远远超过中型汽车，累计拥堵成本较高。大型汽车、货车与挂车交通拥堵成本中，油耗成本占比最多，重量越重，油耗越多。车辆通过路口时间同样影响拥堵，小型汽车通过路口时间较短，大型汽车、货车与挂车每一辆通过路口时间较长尤其是挂车和洒水车。一辆小轿车通过路口一般需要6秒，而洒水车则需要12秒。

合肥市繁华大道与翡翠路交口一千米以内停车场31个，停车场老旧且进出口设计不合理，收费较高，通勤者将机动车停在路边占道造成拥堵。非智能停车场难以做到车牌识别或蓝牙远距离读卡，通勤者在进出停车场取卡交费过程浪费时间。路口周围9个学校、7个银行、6个政府公共服务中心、3个警局、1个公园和1个商务办公区(中环城)，给路口带来巨大人、车流量。

第三，中型汽车权重最小，造成拥堵可能性最小，拥堵成本仅为4.5567元。中型汽车在通过路口的车辆种类中数量最少且通过时间较短，一般需要8秒。中型汽车既有小型汽车时间短的优点，又有大型汽车数量少的优势。

2.拥堵延时指数

拥堵延时指数是指通勤者交通拥堵状态下出行时间与交通畅通状况下出行时间比值。根据高德地图交通分析报告，计算繁华大道与翡翠路交口早中晚三个交通时段拥堵延时指数，并统计到一张折线图中(见图2)。

图2 早中晚交通时段繁华大道拥堵延时指数

对拥堵延时指数进行分析，可以得出以下结论：

第一，由图2可知，7:30—9:00拥堵延时指数有一个先上升再下降过程，大部分单位上班时间都集中在九点之前，通勤密度较集中。早高峰时段，人流量较少，更多人为避免迟到选择共享单车、电瓶车或摩托车。修路导致非机动车道被封锁，非机动车不得不占据机动车道等待红绿灯，降低右转车辆行车速度。

第二，中午车流量和人流量都相对较少，上班族利用午休时间到商务办公区吃午饭并进行短暂的休息，出租车数量较多，上下乘客对后面车辆行车速度造成影响，拥堵延时指数在11:30—12:00有一个上升过程。

第三，晚上人车流量明显增加，拥堵延时指数也最高，属于用车高峰。挂车、洒水车和扫地车通过路口时间较长影响交通。一旦发生拥堵，非机动车不遵守红绿灯信号指示，机动车随意变道、加塞甚至逆行的交通行为使拥堵更加严重。

四、交通拥堵治理对策

第一，提高通勤者法律法规意识，降低小型汽车拥堵成本，解决机动车和非机动车混行造成的交通矛盾。通过征收燃油污染税费降低小型汽车燃油消耗和尾气排放，进而降低污染治理成本，同时征收拥堵费或停车费实现拥堵成本内部化；通过建设自行车专用道等方式缓解拥堵；通过文明教育和强化管理，提高通勤者法律法规和文明交通意识，使行人和非机动车不占用机动车道。

第二，规划大型汽车尤其是货车与挂车出行时间，降低出行高峰交通压力。利用移动大数据等技术打造ITS智慧交通链，设计车位流转平台和共享车位，科学规划货车与挂车的行驶和停车；合理安排洒水车和货车出行时间，避开高峰时刻，依据实时交通情况及时调整路线；利用物联网搭建共享智慧交通控制平台，通过数据分析，统一调度指挥治理交通拥堵。

第三，发挥政府交通管理和服务部门主观能动性，动员全社会力量参与交通管理。政府选择公交优先战略并推进交通大数据开放共享平台建设，健全并宣传交通法规，完善交通设施建设，加大智能停车场覆盖范围，实施共享单车和分时租赁等措施，推广科学的道路运输和通行方式，分散交通需求和补充供给调节供需不均状态，保证交通系统合理有效运行。

第四，将现代科学技术与交通规划融合，促进城市职住平衡。利用出行软件解决信息不对称问题，使用导航软件出行，节约时间，增加出行效率；利用GPS、BDS、GIS、云计算、车联网和卫星遥感等智能技术完善交通设计，优化道路资源配置，建立循环式畅通无阻交通节点，减少车辆排队等待时间；适当的集中生活、工作与商业区，降低职住分离对交通拥堵造成的压力。

第五，推行绿色交通体系，倡导绿色出行向智慧城市转变。贯彻实施绿色出行和绿色交通，利用新技术降低汽车污染物排放；完善绿色交通法制并以公共交通体系为中心，助力车和自行车为辅助，充分发挥自行车道优势，优化自行车交通网络设施及停车场所，完善道路交通标志，纠正并处理违法行为；规范城市共享交通管理，大力扶持推广新能源汽车，满足人们日常出行需求。