通过预约通行管理治理城市交通拥堵问题的思考 | 大话交通

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  导 语

  交通拥堵作为世界性的“城市病”,考验着城市管理者的智慧与决心,也一直是交通言究社所关注的,曾推出多位专家学者的相关研究,以及国内外的先进理念、成功经验等。那么,关于治堵,脑洞大开的新思路、新点子是否也可以给我们新启发呢?今天我们就来看看利用主动交通需求管理策略,将预约通行理念引入城市交通管理,是不是也可以助力破解交通拥堵难题?

  我国城市交通拥堵具有哪些时、空特征?

  根据城市交通出行大数据分析,我国城市交通拥堵呈现出高峰时段鲜明、拥堵路段相对集聚的特征。

  1 交通拥堵呈现典型的早、晚高峰双峰特征

  我国主要超大城市(城区常住人口1000万以上)、特大城市(城区常住人口500-1000万)工作日分时拥堵情况分别如图1、图2所示。由图可知,早、晚高峰道路拥堵情况普遍高于其他时段

  

  图1:超大城市工作日分时拥堵情况(数据来源:高德地图浮动车大数据)

  

  图2:特大城市工作日分时拥堵情况(数据来源:高德地图浮动车大数据)

  城市主干道路、主要拥堵区域的交通拥堵时间特征同样显著。以北京市为例,主干路长安街、典型拥堵区域的分时段平均速度分布分别如图3、图4所示,交通拥堵呈现出典型的早、晚高峰时间集聚性

  

  图3:北京市长安街分路段分时段平均速度分布(数据来源:高德地图浮动车大数据)

  

  图4:北京市典型拥堵区域分时段平均速度分布(数据来源:高德地图浮动车大数据)

  2 城市快速路和主干路承担了绝大部分交通出行比例

  根据对特大城市高峰时段的城市路网交通分担率进行分析,城市快速路、主干路交通量超过其他等级道路40%,说明高峰期公众趋向于选择城市主干路网出行。很多情况下,即使主干路网已经处于拥堵状态,通行效率低于次干路、支路,仍是大部分出行者的首选,主要原因为:一是驾驶人不了解次干路和支路的交通运行状况,无法判断最优路径;二是主干路网等级较高,交叉节点间距较远,车辆一旦驶入其中则很难驶出;三是部分次干路网的交通组织和信号灯设计欠科学,降低了通行效率,使出行者心生畏惧

  

  图5:拥堵在城市快速路上难以驶出进入地面道路网的车流

  交通拥堵是世界性的“城市病”,美国等发达国家早在上个世纪就开始通过交通需求管理来调控居民出行需求,治理交通拥堵,其中一些经验可供我们借鉴、参考。

  美国控制高峰期驾车出行的

  主动交通需求管理策略有哪些?

  由于低密度的城市形态以及蔓延式的发展模式,美国居民对小汽车出行的依赖远大于其他交通方式,因此美国被称为“车轮上的国家”。在保持合理机动性和可达性的基础上,为减少机动车交通流量、降低能源消耗及居民出行成本,美国从20世纪70年代开始推行交通需求管理(Traffic Demand Management),并于2012年提出主动交通需求管理(Active Traffic and Demand Management)策略,最具代表性的措施包括以下三方面:

  1 减少通勤出行(Commute Trip Reduction)

  政府大力提倡电话会议,利用传真等通信形式,以电信代替出行;鼓励在家办公,实施弹性上班时间制度;通过奖励机制激励员工绿色出行。1991年,华盛顿州提出了空气净化法案(Washington Clean Air Act)。该法案规定,如果一家公司在华盛顿州境内的单个办公地点有100名及以上的职员要在早高峰上班,则这家公司就需要参与“减少通勤出行计划”,以降低个体驾车上下班的比例。根据这一计划,公司必须实行弹性工作制、绿色交通补贴(如地铁补助)、共享出行(提供通勤班车或提倡合乘上下班)等策略,并大力推动员工参与其中。据统计,2017年,华盛顿州境内1000多家单位的53万余名职员参与了“减少通勤出行计划”,有效降低了州内使用小汽车上下班的出行比例。

  2 高承载率汽车(HOV)制度

  高承载率汽车(HOV)制度规定在一定时间段(早、晚通勤高峰)的某些道路或车道,仅供载有2人(含)以上的车辆使用。目前,该制度已经成功推广到美国27个大城市,覆盖300多条高速公路。例如,弗吉尼亚州的95号州际公路有一段在工作日早高峰南向北方向和晚高峰北向南方向设置HOV(3+)快速车道,载有3人(含)以上的车辆可免费使用该车道通行,如图6所示。美国联邦公路局相关研究统计数据显示,与其他车道相比,早高峰HOV快速车道的车辆平均行程时间可以缩短50%

  

  图6:美国仅允许2名及以上乘客车辆使用的HOV车道

  3 道路拥堵动态收费(Dynamic Tolling)

  在经常发生拥堵的道路上设置收费车道,采取分节假日、分时间段、分方向等差异化收费,收费价格根据实时交通状况改变,但对HOV车辆免费。自1995年加利福尼亚州的SR-91公路实施拥堵收费策略以来,全美目前有40多条高速公路设置了拥堵收费路段。2017年底,弗吉尼亚州交通部(Virginia Department of Transportation)在66号州际公路(495环线以内)双向4车道,工作日对早高峰(5:30-9:00 am)西向东方向和晚高峰(3:00-7:00 pm)东向西方向实施动态收费,但对HOV车辆免费。这种策略分散了高峰时段的交通流,并且要求所有进入该路段行驶的车辆必须装配车载式自动收费系统(E-ZPass),否则需要缴纳手续费,从而减少了因减速和停车收费发生的拥堵。实行拥堵收费政策后,高峰期平均行程时间缩短了20%,合乘出行率和公共交通使用率也得到了提高

  

  图7:HOV车辆免费通行标志

  

  图8:E-ZPass收费标志(部分州称为其他类似名称)

  基于出行导航的交通需求管理思路

  ——预约通行管理

  从美国的交通拥堵治理经验可以看出,科学的交通管理强调理性的交通供给和需求控制,从而实现交通供需的基本平衡。大多数情况下,城市路网结构已经基本确定,短期内很难发生改变,此时管控的重点是综合管理车辆的拥有权与使用权,通过改变交通结构,改善路网交通流的均衡性,防止形成拥堵或拥堵蔓延

  随着互联网技术的发展,出行导航已经成为驾驶人驾车的重要依赖,也为有效实施交通流诱导提供了条件,同时,移动互联网的普及使预约生活方式被公众熟悉并广泛使用。去年7月,深圳市率先对景区实施预约通行管理,将交通流平均分配到全天三个时段,在交通总量不变的情况下,有效提升了通行效率。城市道路交通的运行状况与机动车上路率和道路饱和度相关,因此,借鉴景区预约通行模式,在城市交通管理中引入预约通行管理,有效控制高峰时段上路率,或许是解决交通拥堵问题的一剂良药。

  1 什么是预约通行管理?

  类比于景区预约通行模式,道路预约通行管理的核心思想通过对高峰时段、拥堵路段进行交通总量控制,促使出行者提前规划出行,科学选择出行路径,合理选择出行方式,从而针对性地控制机动车上路率,一方面,避免主干路网在高峰期出现过饱和状态,并造成拥堵蔓延;另一方面,调控路网交通流的均衡性,提升总体出行效率。

  该管理策略主要适用于城市快速路、主干路及承担城市快速路功能的高速公路等具备车辆出入控制或驶入控制能力的主干道路,具体管理思路为:根据对城市路网交通运行状态的研判,确定预约通行路段和时间;在确定的时段内,进入预约通行路段需要提前预约;在预约通行路段入口设置禁令标志,提示未预约车辆禁止驶入;通过监控手段校验进入预约通行路段的车辆是否属于预约车辆,如果是未预约车辆,则引导其进入替代道路;对于未成功预约的出行者,引导其通过公共交通方式出行,从而科学限制高峰期进入主干路网的交通总量。

  2 实施预约通行管理的关键是什么?

  完整的预约通行管理在技术层面需要重点开展以下几方面工作:

  对路网运行状态、规律进行精准诊断,确定预约通行管理路段和时段

  出行大数据(包括实际出行数据、出行规划数据)是实施预约通行管理的基础。根据互联网浮动车大数据分析,工作日城市交通高峰时段、高峰路段相对固定,因此,依托大数据分析可以较准确地分析城市交通运行状态、规律,研判高峰时段和常发拥堵路段,确定实施预约通行管理的路段和时段。这是实施预约通行管理的前提。

  确定预约通行管理路段的饱和流量,设定预约总量阈值

  科学的预测、评价算法是实施预约通行管理策略的依据。对于已建设了智能交通系统的城市,可获得全量的交通状态数据,准确得到路网中重点路段、重点区域的交通运行状态和道路饱和度,据此确定预约通行总量阈值。其他城市可以基于浮动车速度数据对道路饱和度进行预测。其基本原理为:根据交通工程理论,速度与流量呈现抛物线关系;基于德国物理学家Kerner提出的三相位交通流理论,城市快速路等主干道路交通流可定性划分为自由交通流、同步稳定交通流和宽移动堵塞三种状态。随着交通量的增加,交通流由稳定状态趋于拥挤、堵塞,在临界区域会出现典型的速度亚稳态过程,此时如果发生相对较大的交通干扰,交通流运行速度会发生震荡并最终形成交通拥堵,如图9所示。

  

  图9:城市主干路网流量、速度关系图(数据来源:高德地图浮动车大数据)

  将速度震荡、亚稳态过程的临界值作为流量调控触发的阈值,可建立拥堵延时指数与流量的关系模型及阈值判断方法,以判断道路饱和度,确定预约总量阈值,如图10所示。

  

  图10:拥堵延时指数、流量关系图

  搭建预约平台,实施预约路段的驶入控制

  移动、互联、稳定的预约平台是预约通行管理的基础,可为用户提供精准的定位、路径寻优服务,从而为预约通行奠定良好的基础。目前,可基于已有的公众出行导航APP来建立预约平台实现统筹管理。

  此外,还应配齐相关的交通标志、标线,有效传递交通管控信息,并通过监控手段实现有效的管理。在预约通行路段的入口或平面交叉口处增设LED可变信息标志,提示未预约车辆严禁驶入,如图11所示;在通往预约通行路段的其他道路出口前设置可变信息标志,提示未预约车辆严禁驶出。

  

  图11:预约通行路段入口处标志示意图

  

  图12:通往预约通行路段出口处标志设置示意图

  道路交通管理需要科学研究提供指导、支撑,需要实践应用来验证、完善,也有需要脑洞大开的时候。预约通行管理是否可行还需要讨论和实践验证欢迎您在文末留言探讨。此外,如果您有关于道路交通管理的新思路、新点子,也欢迎投稿(邮箱:shezhang122@126.com)

  (文 / 阿里巴巴集团高德公司,未来交通与城市计算联合实验室研究员吴泽驹、姜明、董振宁、余海峰、张青芳、胡才益)

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  编辑| 高海燕

  投稿| shezhang122@126.com

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