基于微观评价指标的城市道路交通拥堵评价研究

张海城，邱 欣，沈 翔

（浙江师范大学，浙江 金华 321004）

0 引言

城市道路交通拥堵已经成为阻碍城市快速健康发展的焦点问题之一，其所造成的经济、安全和环境等方面的重大损失已引起社会各方的广泛关注。为了从交通拥堵发生的根源上找到缓解、控制城市交通拥堵，国内外学者结合本国国情及区域特色，针对城市道路交通拥堵状态进行了广泛的研究。Meyer、Michael、Byrne等建立了一些主要城市区域的拥堵指标，但不能对发生在不同地点或时间的拥堵进行比较[2,3]。Lindley、Schrank、Marlon等根据道路路段以及城市区域的不同特点，基于充分的调查数据，对拥堵指数中的参数进行了设计[4～6]。Francois和 Willis、Schwartz、Lomax 等建议对拥堵进行量化，并提出了许多量化的性能指标[7]。概括起来，目前国外交通拥堵评价指标大体分为以下几类：拥堵定义指标、出行影响指标、交通流参数指标、服务水平指标和其它指标。其中，由于微观层次的拥堵判断指标是各类拥堵相关指标的研究基础和研究依托，因此，拥堵研究最多的是微观层次关于拥堵判定的指标，它主要用于判断拥堵的发生和严重程度，主要的微观层次有出行时间指数、延误率指标、行程速度、占用率等。我国对城市拥堵评价的研究起步较晚，到目前为止，对于道路拥堵的研究基本处于探讨阶段，邓卫等基于高速公路交通突变理论，提出了在确认交通拥堵出现的同时判别交通拥堵类型的算法[8]。佟炳勋从交通拥堵与道路服务水平的关系出发，对道路交通拥堵进行了界定[9]。孟路等使用模糊数学工具对城市道路网络的拥堵度进行模糊识别，以此判断道路交通状况[10]。交通拥堵是城市交通运行状况的一种表现，归根结底，城市交通拥堵评价的重要内容之一是对道路交通运行状况的评价。本文按交通构成元素来看，以路段拥堵评价基本要素、和交叉口拥堵评价基本要素两类要素为出发点，提出具体指标分析城市道路的运行状况，多方面的反映交通拥堵在路网中的表现，并确定各指标的数据获取参数。研究成果以期为后阶段缓解交通拥堵工作方案及交通发展政策的制订和评价工作提供有力的支持和保障。

1 路段拥堵评价基本要素

路段拥堵的技术指标主要有路段平均速度、路段饱和度、路段平均延误时间、路段单位里程平均停车时间。

1.1 路段平均速度

路段平均速度是指行驶在某一特定长度路段内全部车辆的车速分布的平均值，即区间平均速度。单位：km/h。路段平均速度值的大小是出行者对交通拥堵状态的最直观感受之一，直接反映了路段的拥堵状态。

表1给出了道路平均行程速度与其交通拥堵状态之间的关系，根据速度值的大小将其分为五个等级，不同取值对应不同等级，不同等级的平均速度代表了不同的交通拥堵状态。以快速路为例，给出快速路车流平均速度评价等级参考标准。

表1 快速路车流平均速度评价等级参考标准

1.2 路段负荷度

路段饱和度是指路段实际交通量与路段通行能力的比值。单位：无。路段负荷度是交通需求与交通供应关系的体现，反映了路段的服务水平。

式中：S为路段饱和度；V为进口车道实际交通量（pcu/h）；C为进口车道设计通行能力（pcu/h）。C为了方便对主要干道平均饱和度的理解，将其取值范围定义为0到1，并且分为五个等级，不同取值对应不同等级，不同等级的主要干道饱和度代表了不同的交通拥堵状态，见表2。

表2 主要干道平均饱和度评价等级参考标准

1.3 路段平均延误时间

平均延误时间是进入路段的每辆车的平均延误。该要素反映了路段交通性能及交通管理的效率和水平，常用来评价路段通畅情况及排队情况。路段平均延误评价等级参考标准，见表3。

式中：d¯－平均延误时间（s）；ds－总延误（s）；η－时间段内进口车道的交通量。

表3 路段平均延误评价等级参考标准

1.4 路段单位里程平均停车次数

路段单位里程平均停车次数是路段上平均每辆机动车在运行过程中单位长度（取1 km）内发生的停车次数。单位：次/km。该要素反映了路段上车辆在交通最为拥堵情况下的车辆反复启动和停车的运行情况，值越大说明车辆运行过程中容易进入排队状态，行驶舒适性差。以主干路为例，表4主干路停车次数评价指标参考值

表4 主干路停车次数评价指标参考值

1.5 路段单位里程平均停车时间

路段上平均每辆机动车在运行过程中单位长度（每1 km）内的平均停车时间。单位：min/km。在通常情况下，该要素与路段的拥堵程度呈现正比关系。以快速路为例，表5给出快速路停车时间评价指标参考值。

表5 快速路停车时间评价指标参考值

2 交叉口拥堵评价基本要素

交叉口拥堵的技术指标主要有交叉口饱和度、交叉口平均排队时间。

2.1 交叉口饱和度

交叉口实际交通量与其通行能力的比值。单位：无。该要素用于评价交叉口交通繁重程度和车流状态，整体上反映交叉口总体的拥堵程度。该指标反映了交叉口处的畅通程度，根据平均等待时间的长短将其分为五个等级，分别反映不同的交叉口运行状况。该标准参考了北京市市政设计院建议的路口服务水平标准，见表6。

表6 交叉口平均饱和度分等级参考标准

2.2 交叉口平均排队时间

交叉口平均排队时间是指在通过交叉口前，车辆在各个进口道排队等候时间的平均值。单位：秒。该要素反映了交叉口各进口道拥堵阻塞状况，是衡量交叉口交通服务水平的重要指标，参考标准，见表7。

表7 交叉口平均排队时间分等级参考标准

3 评价指标数据采集方法

对于路段评价基本要素、交叉口拥堵评价基本要素中的具体指标需要采集相关数据，在表8中，明确了需要采集的参数。

表8 拥堵评价基本要素数据采集参数

4 案例分析

以金华市城市中心城区的主干道路为依托，基于上述微观评价分析指标对其交通拥堵状态进行了评价分析。基础数据采集时间为2011年3月。连接江南江北道路区段晚高峰单位里程平均停车时间的计算结果，见图1。由此可知，工作日晚高峰时段八一北街（路口）至通济桥（桥头），通济桥（桥头）至城南桥（桥头）路段的平均停车时间基本在35 s以上，这些路段大都处于“中度拥堵”或路段，此时，在该路段行驶的车辆需要长时间原地等待，驾驶舒适性比较低。星期日早高峰时段停车时间为普遍增长，此时段该区域内各路段处于“严重拥堵”，驾驶舒适性较低。

5 结论

本文从路段、交叉口两类基本要素的角度提出了交通拥堵评价指标及拥堵判定标准，并对其中的具体指标的数据采集参数进行了具体表述。结合实际对金华城市道路交通拥堵现状进行了分析，揭揭示了金华交通拥堵的部分特征。本文对城市交通拥堵进行连续、系统评价的研究成果，无论是对政府摸清城市路网运行情况，政策措施实施效果，还是对以后要实施治理拥堵的措施和政策都有非常重要的意义。

[1]周干峙.当前我国大城市交通问题的原因、趋势和建议[M].中国建筑工业出版社,1997.

[2]Meyer,Michael.Alternative Methods for Measuring Congestion Levels[M].Transportation Research Board,1993.

[3]Byrne,G.E and SMMulhall.Congestion Management Data requirements and Comparisons[M].Transportation Research Record,1980.

[4]Lindley,Jeffrey.Urban Freeway Congestion:Quantification of the Problem and Effectiveness of Potential Solutions[J].ITE Journal,1987.

[5]Schrank D,S Turner and T Lomax.Estimates of Urban Roadway Congestion in Major Urban Areas,1982-1987[Z].Texas Transportation Institute,1990.

[6]Marlon G Boarnet,Eugene Jae Kim,Emily Parkany.Measuring Traffic Congestion[M].Transportation Research Board,1998.

[7]Francois,MI,Willis.Developing effective congestion management systems[J].Federal Highway Administration,1995.

[8]邓卫,李峻利.高速公路常发性与偶发性交通拥堵的判别[J].东南大学学报.1994.24(2):60-65.

[9]佟炳勋.交通拥堵与道路服务水平[J].道路交通与安全,2004,4:10-14.

[10]孟路,晏启鹏.城市道路交通网拥堵度的模糊识别[J].四川建筑,2003,23(2):1-3.