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交通設(shè)施|為什么治堵措施會(huì)造成擁堵
近日,江西日?qǐng)?bào)有這樣一則報(bào)道《快速路為何快不起來(lái)?》,報(bào)道指出:洪都大道高架與九洲高架是南昌市一環(huán)線重要的組成部分,這條貫穿南昌新老城區(qū)的快速路,原本是為了使交通更通暢。沒(méi)想到開(kāi)通后,這兩條高架連接處反而成了南昌最擁堵路段之一,讓快速路遭遇了“腸梗阻”,嚴(yán)重影響了快速路的通行能力。記者調(diào)查發(fā)現(xiàn),高架快速路最寬處是5車道,而行至九洲高架與洪都大道高架連接的匝道時(shí)變成了2車道,擁堵的車輛爭(zhēng)相向前,秩序混亂。
事實(shí)上,這些年圍繞新增快速路、拓寬主干道、加寬加大路口等工程方案展開(kāi)的疏堵工程,不僅在南昌,在中國(guó)各個(gè)特大型和一線城市中,很多并不成功,斥巨資修建的快速路高架橋、大路口,給人的印象卻是導(dǎo)致更嚴(yán)重的擁堵。這種治堵的尷尬,進(jìn)而引起對(duì)機(jī)動(dòng)車的限購(gòu)限行,似乎這些疏堵工程方案無(wú)法預(yù)測(cè)機(jī)動(dòng)車的增長(zhǎng)數(shù)量,而那些因限購(gòu)導(dǎo)致汽車數(shù)量增長(zhǎng)緩慢的城市,雖然到處都是高架橋和快速路,擁堵卻并沒(méi)有消失。
為什么治堵反而導(dǎo)致?lián)矶??這與一個(gè)重要的技術(shù)概念被忽視有關(guān)。
在各種道路服務(wù)水平的評(píng)價(jià)方法里,有一個(gè)指標(biāo)非常重要,就是流率。所謂流率,說(shuō)的是道路上通過(guò)的車輛數(shù)量與道路設(shè)計(jì)容量的比率,英文是v/c(volume/capacity),并不是很多人誤以為的flow rate,flow rate只是單位小時(shí)的車流量。
由于交通流和道路都是連續(xù)的,交通流通過(guò)一個(gè)路口后,會(huì)發(fā)生分合,進(jìn)入下一段路的車輛數(shù)可能有變化,所以每個(gè)路段的流率會(huì)經(jīng)常變動(dòng)。特別是城市道路,流率變化更頻繁。
有些車輛會(huì)因下游的瓶頸,比如車道減少,流動(dòng)性被阻滯,不能按原來(lái)的流速進(jìn)入下一段路。因此,車流量與道路容量之比的流率計(jì)算,并不能簡(jiǎn)單使用一段路上的現(xiàn)實(shí)流量來(lái)做分子,而是要以上游輸送過(guò)來(lái)、需要進(jìn)入下一段路的車輛數(shù)量來(lái)做分子,也就是需求與道路容量的比率(demand/volume)。
當(dāng)需求大于道路容量時(shí),這個(gè)比率是大于1的,在道路服務(wù)水平的分級(jí)評(píng)價(jià)中,這種現(xiàn)象為F級(jí),意味著交通已被阻塞斷流,是超級(jí)延誤。
F級(jí)的概念來(lái)自道路服務(wù)水平(Leve of Service, LOS)的分級(jí)。LOS一般分A、B、C、D、E、F六級(jí),而且針對(duì)不同的路(公路、快速路、城市道路)有不同的考慮因素和依據(jù)。最基本的公路LOS主要是不間斷交通流的評(píng)價(jià),其數(shù)據(jù)來(lái)源是依據(jù)車道數(shù)量、車輛密度、車輛類型、行駛速度、流量和流率、道路地形、接口數(shù)量等??傮w的評(píng)價(jià)角度如下:
●A級(jí)是車速最高的,駕駛?cè)丝刹皇芨蓴_地使用自由流速度行進(jìn);
●B級(jí)接近于自由駕駛,但會(huì)偶受干擾;
●C級(jí)一般是接近自由流車速的極限(快速路上是70英里時(shí),約110公里時(shí)速;公路上一般會(huì)高于50英里時(shí),約80公里時(shí)速),此時(shí)車輛密度已需要引起注意;
●D級(jí)的駕駛?cè)瞬僮饕咽艿铰飞系能囕v干擾,車速開(kāi)始下降;
●E級(jí)是,車輛密度已很不穩(wěn)定,接近道路飽和容量,這時(shí)明顯達(dá)不到自由流車速,但車速仍處在可接受的相對(duì)高速度(快速路上不低于49英里時(shí),約80公里時(shí)速;普通公路上,如果公路自由流車速是45-60英里時(shí),這時(shí)會(huì)是在42-55英里時(shí),也就是下降不到10%),流速干擾隨時(shí)可能出現(xiàn),這時(shí)的交通流密度明顯變高;
●F級(jí),會(huì)出現(xiàn)車流中斷,比較典型的原因是事故和車道減少導(dǎo)致的交織流干擾。
上述這些圍繞公路車速、密度、流率等的觀察,還要結(jié)合一系列會(huì)對(duì)速度產(chǎn)生影響的路況、車況元素來(lái)梳理。而在城市道路里,要考慮的因素更多。一般情況下的道路設(shè)計(jì)容量,是圍繞著C到D級(jí)之間的臨界點(diǎn)展開(kāi)的,一般說(shuō)的道路最大設(shè)計(jì)能力,是指D級(jí)的交通流狀態(tài),也就是駕駛?cè)说鸟{駛狀態(tài)開(kāi)始受到路上車輛的干擾,車速開(kāi)始被迫下降。
對(duì)城市道路LOS的評(píng)價(jià),還分機(jī)動(dòng)車道、行人步道、非機(jī)動(dòng)車道、公交車交通。其中機(jī)動(dòng)車道,延續(xù)著以車輛流動(dòng)速度為基礎(chǔ)判斷依據(jù)的主邏輯,但會(huì)增加很多其他綜合考量因素。
城市機(jī)動(dòng)車道的LOS,主要針對(duì)信號(hào)燈控路口、雙向主動(dòng)停車路口(僅用“?!睒?biāo)志控制車輛在路口停下后再通行的方式)、四向主動(dòng)停車路口以及環(huán)島型交叉口展開(kāi)。燈控交叉口還可以被理解為,一個(gè)立交橋的匝道終端。
在這些點(diǎn)之間的路段,機(jī)動(dòng)車的速度、密度、流率相互作用,構(gòu)成了第一步的LOS,如果要評(píng)價(jià)的路程里有多個(gè)點(diǎn),評(píng)價(jià)邏輯是一樣的,只是多了一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置的延誤時(shí)間,即停頓和再啟動(dòng)的時(shí)間測(cè)算。
以下流程表是針對(duì)機(jī)動(dòng)車的服務(wù)水平評(píng)價(jià)的基本工作方式。

下表是用實(shí)際速度與自由流的基數(shù)比,根據(jù)百分?jǐn)?shù),得出城市道路機(jī)動(dòng)車服務(wù)水平的分級(jí)。

通俗來(lái)說(shuō),上表反映的是,單位時(shí)間里,有多少要通過(guò)的車能到達(dá)下一個(gè)交叉口,即流率。當(dāng)這里的交通流超過(guò)到達(dá)下游路口的車流數(shù)量了,就是流率大于1,這段路就是F級(jí)。
從上表可見(jiàn),城市道路上,當(dāng)車速小于或等于自由流車速基數(shù)的30%時(shí),意味著交通流已經(jīng)中斷,即是F級(jí)。
比如一段路的自由流車速是70公里/時(shí)(中國(guó)城市主干道的標(biāo)準(zhǔn)限速值,道路基礎(chǔ)技術(shù)條件都可以輕松達(dá)到這個(gè)速度),如果平均車速低于21公里/時(shí),就是F級(jí)了。
同時(shí),如果盡量減少一段路的各種延誤,特別是信號(hào)燈延誤,能讓平均車速達(dá)到35公里/時(shí),就是比較理想的C級(jí)和D級(jí)的臨界點(diǎn),也是道路設(shè)計(jì)容量的基準(zhǔn)點(diǎn)。而道路的服務(wù)水平并非一成不變,比如夜間和白天、高峰和平峰,都是不同的LOS。
這個(gè)表揭示了一個(gè)很重要的問(wèn)題:如果在交叉口,為縮短信號(hào)燈等候排隊(duì)的延誤,而增加直行車道數(shù)量,但在下游路段又減少車道數(shù)量,這其實(shí)是F級(jí)的人為設(shè)計(jì),實(shí)際是添堵的治堵措施。
比如,在交叉口是3條直行車道,但過(guò)路口后變成2條車道,或很快從3條車道縮到2條車道,這就在流量飽和時(shí),輸送了超過(guò)下游道路容量的車流,從而人為制造了一個(gè)流率大于1的路段,而那條增加的車道,在車輛飽和時(shí)(大概率是高峰時(shí)段)就會(huì)帶來(lái)反作用。
再比如,一條城市快速路一路都是90公里/時(shí),下游突然降到70公里/時(shí),然后立刻接一個(gè)信號(hào)燈控路口,就會(huì)形成人為的交通流中斷,這也是添堵的治堵措施;還有雙車道快速路承接了上游的2條快速車道和1條輔路上來(lái)的匝道交通流,也是添堵的措施。
這些F級(jí)的人為設(shè)計(jì),車少時(shí)往往無(wú)法被發(fā)現(xiàn)(有經(jīng)驗(yàn)的交通工程師會(huì)通過(guò)車道數(shù)直接發(fā)現(xiàn)問(wèn)題),但當(dāng)交通流量稍大,車輛的隨車行駛比率一高,就會(huì)形成交通流中斷,成為人為制造的擁堵點(diǎn)段。如果一條交通走廊上,很多地方都是這樣的F級(jí)設(shè)計(jì),交通流無(wú)法流暢、均勻、穩(wěn)定,自然會(huì)越來(lái)越堵。
所以上游擴(kuò)大道路資源或提速,下游再收小,服務(wù)的交通流量不變,從而讓路段的流率輕易就大于1,這是完全錯(cuò)誤的治堵措施。在沒(méi)有具體車流量數(shù)據(jù)時(shí),這種治堵措施出錯(cuò)的機(jī)率非常大。還有一個(gè)重要的問(wèn)題是,縱向的拓寬,會(huì)增加橫向的穿越交通流的延誤,這種人造延誤是否值得也是個(gè)問(wèn)題。
除了人造F級(jí)的添堵問(wèn)題外,還有衍生的人造F級(jí)問(wèn)題,就是交叉口信號(hào)導(dǎo)致的延誤總量增加。
下表是美國(guó)一般使用的交叉口機(jī)動(dòng)車LOS的評(píng)價(jià)表??梢钥吹?,大于80秒的延誤是F級(jí),屬于超級(jí)延誤。中國(guó)不少大城市的信號(hào)燈紅燈等候時(shí)間,有不少會(huì)超過(guò)80秒(智能交通時(shí)代,甚至還有一線城市存在現(xiàn)場(chǎng)人工控制信號(hào)燈的現(xiàn)象),表面上是讓主干道上的交通流能大流量集群通過(guò),其實(shí)是無(wú)效通過(guò)。因?yàn)樵黾拥闹毙熊嚨朗翘撛?,車多時(shí),下面路段還是流率F級(jí),車少時(shí),這種增加根本起不到作用。而這種長(zhǎng)時(shí)間延誤,也是導(dǎo)致相交路口積壓大量電動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車,引發(fā)秩序型延誤的主要原因。

評(píng)價(jià)一座城市的路網(wǎng)能力,是道路服務(wù)水平綜合指標(biāo)體系的點(diǎn)、線、面的運(yùn)用和展現(xiàn)。只有將速度、密度、流率這些要素一一梳理出來(lái),有針對(duì)性地進(jìn)行驗(yàn)算,并在日常道路運(yùn)行管理中,不斷觀察、采集和完善數(shù)據(jù),才能最終建立一套實(shí)時(shí)跟蹤路網(wǎng)服務(wù)狀態(tài)的評(píng)價(jià)體系。當(dāng)LOS里的指標(biāo)出現(xiàn)負(fù)面趨勢(shì),比如車輛的交通流出現(xiàn)減速,密度加大,從D級(jí)到E級(jí)了,就要分析交通流增加和導(dǎo)致車速下降的原因,看看如何能恢復(fù)到D級(jí)。
從上面這兩個(gè)LOS的評(píng)價(jià)思路可以明白,如果道路是按C-D級(jí)服務(wù)水平設(shè)計(jì)的,那么穩(wěn)定、均勻、有周期性的延誤的低速交通流是正常的,車速低不等于擁堵這個(gè)“城市病”。而夜間是A級(jí)道路,白天就是F級(jí)道路,也不一定正常,需要去分析F級(jí)的真正原因。
更重要的是,需要檢驗(yàn),一項(xiàng)治堵措施是讓擁堵點(diǎn)搬了家(流率大于1的路段發(fā)生了轉(zhuǎn)移),還是真的把道路從F級(jí)提升到了E級(jí),甚至D級(jí)的狀態(tài)。因此,在各種交通提升方案里,流量特征數(shù)據(jù)、車道容量的上下游匹配仍是非常重要的技術(shù)意識(shí),絕對(duì)不能缺失。





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