城市瓶颈路段交通及调节策略研究

李海博+詹静

摘要：交通拥挤已经成为亟待解决的重要交通问题，而交通拥挤往往是由路网中的瓶颈路段所造成的。瓶颈路段处的交通状况一旦不能缓解，则拥堵会迅速蔓延开来。因此，识别瓶颈路段并缓解显得尤为重要，这将是减少拥堵的最有效手段。

关键词：交通拥挤；瓶颈路段；瓶颈识别。

1 引言

目前，交通拥挤问题困扰着很多城市。交通瓶颈常常引发城市道路拥挤，瓶颈路段拥挤将引发其相邻路段的拥挤，随着交通瓶颈的扩散，会让整个交通网络造成拥挤，严重时甚至会产生"死锁"现象。所以对瓶颈路段的拥挤状况研究显得尤为重要。

2 瓶颈路段特征及形成机理

极端的交通拥堵将导致城市交通大面积的堵死，这时交通系统将彻底瘫痪。而一旦出现交通拥堵极端现象，道路网要经过很长时间的疏通才能恢复到正常运行状态，其损失不言而喻。从本质上看，交通拥堵是信号配时、道路特性和交通流特性相互不协调的综合反映。从过程来看，交通拥堵现象一般是由于瓶颈处排队车辆排队到上游交叉口，导致上游交叉口车流不能正常运行，然后逐渐扩散并影响周围交叉口，最终导致大范围交通瘫痪。

2.1 交通拥挤与瓶颈定义

交通拥挤实质就是交通需求超过道路的通行能力，而超过通行能力的那部分车辆将停留在道路上并形成排队现象。交通拥挤被定义为“交通流量与通行能力之间的失调，由此带来出行时间、费用的损失和交通运行状态的改变”。根据其产生原因可分为固定交通瓶颈和动态交通瓶颈。固定交通瓶颈是指路网中经常引发拥挤并扩散的路段，是交通拥挤的源头。动态交通瓶颈是指实时路网中随着交通流变化而产生变化的交通瓶颈。

2.2 特征

排队现象是交通瓶颈处最显著的特征，随着车辆的陆续到达，瓶颈处的排队现象会愈发严重，并上溯至上游交叉口，发生拥挤蔓延的现象。

瓶颈区域交通运行具有如下普遍特征：（1）运行速度慢，延误时间长；（2）行车秩序乱，次序维持难；（3）影响范围广，资源消耗大；

2.3 形成原因

交通瓶颈的形成原因主要有以下两个：1、道路结构设计不合理。2、交叉口信号灯配时不合理。

3 国内外研究现状

3.1 国外研究现状

国外学者很早就对典型瓶颈处车流特性和瓶颈处的运行状况进行了深入的研究。如1992年，Vaughan.R等研究了在拥挤情况下，道路主干道的交通流特征，1997年，Daganzo.C等通过车辆到达曲线对瓶颈上游车辆的排队长度及排队位置的进行了研究。2005年，Daganzo等研究了道路汇合瓶颈处的交通流特性。对交通瓶颈路段的研究将对动态车流组织、交通事故管理、道路规划具有极高的实际价值。

3.2 国内研究现状

我国学者也对瓶颈处交通问题进行了一系列研究， 2003年，吴正把瓶颈处的交通问题和高速空气动力学中的激波问题做了对比研究，构建了交通堵塞全过程的交通流模型。2004年，王纪武等以郑州市作为实例，分析并提出了解决城市交通瓶颈问题的对策。2006年，贺寒辉对路网中交通瓶颈进行了基于仿真技术的研究，提出了瓶颈定位和排序的方法。

4 策略研究

瓶颈路段会造成严重的交通拥挤，给人们的出行带来极大的不便，所以采取相关的措施来减少瓶颈路段的交通拥挤是十分有必要的。

4.1 瓶颈识别

在高峰时段，由于交通流急剧的增大，城市中心区极易发生交通拥堵，此时通过采集到的信息，在路网模型上进行动态交通流分析，对交通瓶颈进行识别，根据发生拥堵的时间、地点、时空分布、发展状况等交通属性，采取相应的手段进行疏导。

4.2 交通疏导调节策略

瓶颈处的交通流量调节主要是将瓶颈范围交通量调节匹配，首先要对瓶颈范围的交通流量进行疏导，以期实现交通平衡分布，其次对瓶颈范围的接入进行调整，以平衡资源供需。

4.2.1 瓶颈交通汇入量控制策略

汇入量控制即对瓶颈影响区域内涌入的流量进行管控，用以减少瓶颈点处的交通压力。主要采用调控重要交叉口、禁行瓶颈路段或限制主线汇入等一系列手段进行，使得瓶颈区域的流量实现慢进快出。主要控制方法有：（1）控制范围；（2）汇入量控制

4.2.2 诱导分流策略

仅仅靠控制汇入量来解决瓶颈问题是不够的，仅靠单一的限制瓶颈区域的汇入量有可能导致瓶颈点的转移，对整个交通通畅所起的作用也是有限，因此还需转移外围剩余流量作为辅助。

4.2.3 瓶颈需求调节策略

流量调节可通过引导区域交通流通来均衡路网流量，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。

5 总结

本文概述了瓶颈路段的相关知识以及形成机理，然后进行了总结分析。现有的技术手段一般是从瓶颈识别、预防以及疏导分流交通着手来减少瓶颈路段处的拥堵。尤其是在国内主要是从定性的角度来识别瓶颈路段然后进行交通疏导，并没有从根本上解决城市道路的瓶颈问题，而改善道路条件和道路设施又需要经济和时间成本，所以到目前为止城市道路瓶颈问题仍然困扰着人们的出行。

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