济南市交通拥堵规律探讨

济南市交通拥堵规律探讨

赵庆彬周玉国黄金灿

济南市公安局交通警察支队

摘要：分析影响交通拥堵时空变化因素的基础上，针对交通拥堵形成规律和消散规律进行了深入研究，采取宏观与微观相结合的系统科学思想，对济南市交通拥堵进行分析探讨。

关键词：交通拥堵；时空变化；集结波；消散波

1济南市路网现状概述

1.1济南市交通发展概况

济南市交通发展的具体数据如下：在道路方面，济南市主城内共有道路1987条，全市公路通车总里程为12011.1公里，其中市区道路1190公里，境内高速公路345.2公里，目前济南市的道路网密度为2.46公里/每平方米公里；交通管理设施方面，目前全济南市共有交叉口900余处，其中交通信号控制交叉口545处，闯红灯自动拍照点位274处，电视监控点为381处，近年来先后渠化改造复杂路口200余处。

1.2济南市道路拥堵现状存在因素

(1)道路布局不合理

随着近年来济南市中心城区经济的快速发展，交通部门对商业、旅游业等土地使用功能缺乏长期的交通影响评估，导致人流、车流等在时间与空间上无法进行集中，不能及时有效的进行疏散。

(2)信号配时不合理

由于济南市道路现状交通设施不完善，部分交叉口信号配时不合理，大部分主干道仅有300多公里，且多数交叉口间距较短，甚至个别交叉口两者之间的间距不到100米，在高峰期车辆排队程度增加，容易造成“溢流”，随后拥堵继续扩散，致使多个交叉口同时拥堵，形成拥堵“闭锁”区域，使交通系统瘫痪状态。

(3)道路利用率低

随着城市化进程的加速，城市交通出现的问题从另一方面反映出济南市城市用地结构不合理，城市道路利用率低。由于人口快速增长产生新的交通需求，再加上人口向外围区转移产生长距离的向心出行，缺乏郊区城镇体系的建立，导致中心区土地开发强度过大，这样的城市用地结构，必然造成城市道路利用率低。

2济南市交通拥堵时空变化机理研究

2.1济南市交通拥堵时间变化机理研究

(1)单个信号交叉口交通拥堵时间变化机理分析

①交通拥堵扩散机理分析

对单个信号交叉口交通拥堵扩散机理的研究，首先选取一般瓶颈交叉口，即指某个交叉口进口道方向（一个交叉口没至少一条车道）的排队长度达到拥堵状态，此交叉口便被成为瓶颈交叉口。假设一个两相位交叉口d发生了交通拥堵，此时，车队中的第一辆车将会在停车线后停车，后面的车辆也将逐渐开始减速，交通集结波在车队中从前往后传播。由于排队长度一般作为衡量交通拥堵最直观、最重要的指标，因此利用交通波模型分析交通拥堵状态时，将选取排队长度指标对拥堵状态进行描述。

②交通拥堵消散机理分析

只有当起动波追赶上停车波后排队车辆才完全消散，起动波追赶上停车波的位置即为排队最远点，排队最远点至停车线的距离要大于红灯期间车辆的排队长度。设为第车流排队车辆在一个周期内的完全消散时间即为拥堵消散时间，如果大于绿灯时间，排队车辆在一个周期内将无法完全消散，会形成二次排队，这些车辆须在下个周期内通过交叉口。若小于绿灯时间，则排队车辆在一个周期内可完全消散。

(2)济南市交通拥堵时间变化规律分析

交通量是不断变化的，不同时间、不同地点的交通量都是处于动态变化中，但对于一个城市，从大量的调查数据中可以得出交通量在变化过程中也存在着明显的规律性。在上午7:20-8:40早高峰范围内以及下午17:00-19:00晚高峰时段内均呈现处明显的周期变化规律。且在工作日内的拥堵扩散特征都具备明显的相似性，主要表现为拥堵发生的地点及扩散的时间一致，拥堵的出现、扩散、消散过程都有一定的周期性，这是由居民的出行时间、交通管理方案的固定性来决定的。

2.2济南市交通拥堵空间变化机理研究

(1)相邻信号交叉口交通拥堵空间变化机理分析

城市道路交叉口是研究常发性拥堵发生的重点内容，尤其是信号交叉口。每个交叉口的信号配时方案包含多个信号相位。如果在某一信号相位内，绿灯时间小于该相位一个信号周期内某股车流在红灯期间形成的排队队列完全消散所需的时间，那么该股车流形成的排队在绿灯相位结束时刻即一个信号周期内也不能完全消散。这样该股车流形成的排队队列将在这一信号周期结束后的一段时间内可能会对上游交叉口内与其冲突的一股或几股车流造成一定程度的阻滞。

当这种阻滞在连续的多个信号周期内出现时，每个周期滞留的车辆数不断累加，车辆排队也不断向上游延伸直至超过上游交叉口，从而形成连锁反应，导致路网的多个交叉口长时间拥堵，最终因此，理论上常发性拥堵的空间扩散过程可以简单归纳为：点拥堵、线拥堵、面拥堵。同时由于城市道路上的交叉口大多采用信号控制，因此拥堵的扩散方向和持续时间与信号控制密切相关。

(2)济南市交通拥堵空间变化规律分析

根据对济南市路网现状调查数据，发现常发性交通拥堵在空间上的扩散具有一定的规律性，在低峰期，车流量较小，道路畅通，车辆行驶速度受其他车辆影响较小，接近自由流速度行驶，此时的排队长度较小，排队车辆数在一个周期内均可以通过交叉口。随着平峰期到来，排队车辆数逐渐增加，路段上的车辆排队长度逐渐扩散，但此时的交通流状态比较稳定，随着有少部分车辆排队，但不会出现二次排队现象；当进入高峰期时，排队车辆数迅速增加，车辆排队长度也逐渐向上游蔓延，交通拥堵逐渐形成；直到经历一定的拥堵时间，经过交通系统的自我调节与交通管理方式，交通需求开始逐渐减小，车辆也随之逐渐消散，逐渐趋于平稳，根据济南市24小时交通量发现，交通拥堵总是呈现出明显的低峰-平峰-高峰周而复始的演变规律。

根据济南市24小时交通量及排队长度调查数据发现，车辆排队有着明显的扩散和消散过程，济南市较为拥堵的时段大部分集中在17:00晚高峰左右,在此时段的车辆最大排队长度明显高于其他时段，对于不同的城市，排队长度所呈现的变化规律是不同的，但是，对于同一个城市来说应该是稳定的。

3结语

以济南市交通拥堵时空变化机理为研究目标，对影响济南交通拥堵的主要因素及评价指标进行了分析，对济南市路网的现状及时空变化机理理论进行了研究，利用济南市数据对交通拥堵时空变化的过程进行了分析，对济南市交通拥堵空间变化过程进行了量化。

参考文献：

[1]沈小军.城市信号交叉口交通拥堵状态变化过程研究[D].东南大学.2010.10.

[2]高自友.城市交通拥堵传播规律与消散控制策略研究[D].上海理工大学.2013.

[3]高翔.城市道路交通拥挤扩散估计方法研究[D].吉林大学.2008.

[4]代磊磊.城市主干路交通拥挤的扩散规律及其模型研究[D].吉林大学.2006.