基于ISM模型的石家庄市交通拥堵问题的研究

于博西 刘宝民

摘 要：本文为解决石家庄市交通拥堵问题，结合石家庄市现状，通过城市道路、轨道交通、机动车等方面的统计数据，使用ISM模型分析了石家庄综合交通存在的问题。深入探讨了石家庄市交通在基础设施、通行能力等方面存在的问题。并结合国家相关规范，借鉴国内外交通拥堵治理经验，对石家庄市交通问题从发展、创新、技术等角度提出使用新型智慧交通灯和新型索轨的对策与建议，从而使交通拥堵问题在路面、空中分别得以解决，最终使得交通更加的智能化和立体化。

关键词：交通拥堵;石家庄市交通;ISM模型;智慧交通灯;索轨

0 引言

近年来我国城市交通迅猛发展。截至2020年9月我国机动车保有量达3.65亿辆，其中汽车2.75亿辆[1]。虽然出行便利但交通拥堵问题接踵而至。重庆市[2]、天津市[3]等城市的相关研究表明，交通拥堵问题亟待解决。

在京津冀一体发展的大格局下，河北省面临着压力和挑战，省会石家庄近三年通勤高峰拥堵指数不断上升[4]。石家庄市机动车保有量位居全省第一。交通活动与出行方式彼此影响，机动车保有量的增长势必会增加城市交通的压力。

1 石家庄市综合交通系统现状

1.1 研究区域及现状

石家庄市区辖8个主城区同时，2个国家级开发区。截至2017年，石家庄市实际总面积达13 504 km2。截至2019年末，石家庄市城镇人口达710.55万人，主城区平均城市常住人口密度为0.496 4万人/km2。石家庄市轨道布局为“大放射、小方格”。骨干线3条，辅助线3条，线网总长241.7公里。截止到2020年11月，石家庄市地铁已开通三条线路，里程总长约61.6 km。目前，石家庄市谋划了6条BRT快速公交线路，使各城区之间的联系更便捷。

1.2 道路系统现状

石家庄市主城区路网呈“方格-环形-放射式”，其主骨架系统由四横八纵、三条环线和14条射线编织而成。一环、二环、石环、环环相扣，京石、石安、石黄等6条高速，107、307、308、石闫、正港等国省干道密密交织。

1.3 机动车现状

截止到2019年4月30日，石家庄市机动车保有量2 899 397辆，并不断上升。

2 石家庄市综合交通体系存在的问题

本城市在2020年第三季度高峰拥堵延时指数达到1.547，车辆平均速度为30.55 km/h[5]，说明该城市拥堵较为严重，尤其是在早晚高峰期。

2.1 基于ISM模型石家庄交通拥堵的主要因素分析

据调查分析得交通拥堵出来源于以下几大方面，交通出行组织、公共交通系统、城市路网结构、交通基础设施、道路通行能力、交通出行结构、交通量空间分布。根据上述交通拥堵主要影响因素及对相关人员的访问，当各影响因素有直接关系时取1，否则取0，从而得到石家庄交通拥堵主要影響因素的直接关系邻接矩阵A。

对相邻矩阵A运用布尔代数规则进行计算得到可达矩阵P，根据建立的可达矩阵，进行系统各要素之间划分。划分结果如图1。

通过ISM分析了解到交通出行结构、交通量空间分布位于第一层，具有直接导向作用，若没进行合理配置，必导致交通拥堵;第二层是间接影响因素，若道路通行能力或公共交通系统或交通出行组织不强，将影响交通出行结构以及交通量空间分布，造成拥堵;第三层是根本原因，实则该项还受石家庄城市功能与布局的影响。

2.2 交通设施不足

主要表现在城市道路资源不足，市主城区私家车多、部分街道用来建设商业街等。断头路和主路多支导致主路交通不能达到预期速度等。石家庄市地铁线路少，主要交通方式为公交汽车、小汽车等。

2.3 交叉口渠化率低，信号灯配时不合理

据调查，石家庄市的交通信号灯均是固定配时的调控方式，很大程度上没有形成“绿波带”及线控制或面控制。一些十字路口信号灯在进行控制时，相位安排不太合理。从而引发了拥堵。

2.4 交通非机动车情况

主城区人口不断上升，没有自行车专用道，步行街在完善中。“绿灯未亮，车已先行”的现象较普遍，并且多数为机非混行道路。

2.5 换乘问题

公交线路较多，车辆在换乘站点的停车时间具有强不确定性，引发严重的“串车”现象。“串车”现象导致乘客等车时间以及车辆运能的浪费、增加上下车危险性。

2.6 ISM模型检验

本文选取了市一环路以内区域中山路段对分析结果进行验证。最长相位差为2分钟，早、晚高峰时期有大量的非机动车，公交车等待时间长，最长同站等候15分钟，由于交叉口多，车辆多方汇入，造成拥堵。分析发现ISM所反应的影响因素正确。

3 针对石家庄市综合交通体系的建议

3.1 政策建议

可利用定期免费或打折乘坐公交、增加停车场的费用、少开私家车、鼓励合乘，对交通流进行引导、可以减免相关税等政策冲击其他方式，从而达到公共交通第一出行方式理念。

3.2 路面—智慧交通灯

智慧交通信号灯有以几方面组成：一是利用深度学习图像处理的方法实现车辆特征识别，实现对交通灯的智能控制，结合单片机等设备实现算法功能并控制交通灯。二是将十字路口采集的实时图像数据进行实时分析，得到车流量情况，进而实时调控红绿灯，以减少路口“空等待”现象。三是将十字路口采集的实时图像数据进行实时分析，实现智能交通控制系统。利用磁传感器和加速度传感器检测车辆，实现动态配时。

此智慧交通灯具有优化算法、灵活性、高效性等的优点，可以适应环境变化、提高通行效率，降低错误率。

3.3 新型交通方式—索轨

在当今城市立体化已成为一个新方向、新热点。索轨在节省材料、资源等情况下减缓拥堵问题，并减少污染。索轨主要包含车站、车厢、索道等几个方面。

站台层包括了两条车道，采用上下层运行。索道采用多组带凹槽的滚轮相互咬合夹持钢索，两滚轮外侧均有减震装置，用于保证缆车运行的平稳与乘客的舒适。

车体采用合金高分子材料做成，车厢模仿飞机机翼的形式，使其在行进中产生向上的浮力，减少运行中的有害摩擦力。车厢内部的由驾驶室以及乘务舱组成，内部座椅可实现自由旋转，可以在乘车的同时欣赏到四周的景色。行驶路线设计双交叉路线、三交叉路线或者更多的交叉路线，这样可以保证通过两层实现，并且车道运行不冲突。索轨的建成将会在空中解决路面道路的交通压力，使得交通拥堵问题得到解决。

4 结语

通过介绍石家庄市主城区交通的基本现状和面临的挑战，结合国际上交通规划和管理比较发达城市的先进经验，对主城区未来的交通发展提出了一些交通规划和管理方面的个人建议。

参考文献：

[1]百度地图.2020年第3季度中国城市交通报告[R].2020：6.

[2]张宜华，郭春侠.重庆市主城区城市交通的现状、挑战及建议[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2012，31（S1）：579-582+732.

[3]李军，张建勇.天津市城市综合交通系统现状分析及发展对策[J].特区经济，2011（9）：60-63.

[4]百度地图.2019年度中国城市交通报告[R].2019：8.

[5]高德地图.2020Q3中国主要城市交通分析报告[R].2020：10.