牛靈芝 溫惠英

（華南理工大學土木與交通學院 廣州 510640）

0 引言

在推進現(xiàn)代化建設(shè)的進程中，城市道路網(wǎng)絡已經(jīng)成為城市正常運行的有力支撐。然而日益嚴重的交通擁堵問題使得城市道路網(wǎng)絡備受詬病。由中國科學院發(fā)布的《中國新型城市化報告2012》顯示，在內(nèi)地50個城市上班路上平均花費時間排名中，北京以52 min 居首，廣州、上海以48，47min 緊隨其后［1］。對 比2011年首次計算的主要城市標準出行時間（即1個城市出行時間的“理想值”，這個“理想值”加堵車時間，即為1座城市上班平均花費時間的“絕對值”）可知廣州市平均堵車時間高達12min（實際48min減去廣州的理想值為36 min）。因此，有效緩解城市道路擁堵問題已經(jīng)成為刻不容緩的問題。目前關(guān)于道路擁堵的比例一般用飽和度（V／C）來計算飽和度，然而，不同等級道路無論是在設(shè)計還是交通組織管理方面都存在顯著的差異，所以采用單一標準進行判別會造成偏差。筆者將介紹不同等級道路上平均運行速度與道路擁堵發(fā)生概率存在的關(guān)系，并分析不同時段不同道路的交通特性，以期為城市道路交通擁堵的有效治理提供理論支持。

1 數(shù)據(jù)采集與處理

目前，我國道路中有準確等級劃分標準的主要有公路和城市道路［2］。城市道路是指在城市范圍內(nèi)具有一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路，不包括街坊內(nèi)部道路。根據(jù)道路在城市道路系統(tǒng)中的交通功能、作用以及對沿線的服務功能，一般將城市道路分為4類：快速路、主干路、次干路及支路。城市道路運行（尤其是速度分布）是評價道路服務水平的重要指標，也是交通擁堵改善的重要依據(jù)［3－4］。為了掌握天河區(qū)城市道路網(wǎng)運行狀況，筆者對天河區(qū)道路運行狀態(tài)進行調(diào)查分析。

調(diào)查數(shù)據(jù)來源于廣州市交委的城市道路交通運行分析系統(tǒng)（感應線圈采集數(shù)據(jù)信息）。分別提取了天河區(qū)道路網(wǎng)工作日全天和早晚高峰及非工作日全天和早晚高峰運行速度和道路擁堵比例，見表1。其中，道路擁堵比例，是指在不同速度下，某類道路發(fā)生擁堵的里程，見表2。本次調(diào)查主要針對天河區(qū)各等級城市道路（快速路6條、主干道70條，次干道111條，支路8條對于雙向通行道路，雙向均在統(tǒng)計范圍內(nèi)）分別在上述6個時間段進行調(diào)查，共計1 170組有效數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)顯示可以看出，天河區(qū)城市道路整體運行不能有效支撐交通需求，道路平均速度多維持在25～35 km／h之間，遠低于其設(shè)計服務水平［5－6］。

表1 數(shù)據(jù)說明Tab.1 Introduction of the data

表2 各類道路擁堵判別標準Tab.2 The congestion criterion of different roads

2 道路擁堵與道路平均速度相關(guān)性分析

在數(shù)據(jù)處理過程中，筆者主要依據(jù)交通工程學的基本原理，通過SPSS 數(shù)據(jù)處理軟件對所獲得的原始數(shù)據(jù)進行處理［7］。

表3 道路平均速度及擁堵比例特征Tab.3 Characteristic of survey roads

2.1 調(diào)查數(shù)據(jù)特征分析

城市道路交通運行狀態(tài)受到道路等級及統(tǒng)計時間段的影響［8－9］。因此，在探析道路平均運行速度與道路擁堵比例之間相關(guān)性之前，需要對道路等級及統(tǒng)計時間不同而可能造成的偏差進行討論。

圖1為不考慮統(tǒng)計時間差別的情況下原始數(shù)據(jù)的散點圖分布。其中采用loess（擬合點的百分比為80%，內(nèi)核采用“三權(quán)重”）對散點進行擬合如圖中曲線所示。由圖1可見，各等級道路的道路平均速度與道路擁堵比例不僅存在顯著的相關(guān)性，而且該相關(guān)性對不同等級道路而言存在明顯的相似性，但是在水平方向（即道路平均速度方向）上表現(xiàn)出顯著的分級特征。由交通工程知識，這種分級特征主要可歸因于不同道路等級設(shè)計速度的分級。而表4 對整體相關(guān)性的分析表明，對整體來說，統(tǒng)計時間的不同所造成的影響可以忽略。

圖1 道路擁堵比例與平均速度的散點圖Fig.1 Scatter diagram of the data

2.2 數(shù)據(jù)進一步處理

由于快速路和支路的數(shù)據(jù)較少，分析時將主要討論主干道和次干道這2類具有充分數(shù)據(jù)的道路。通過對主干道、次干道的平均速度及擁堵比例關(guān)于統(tǒng)計時間分布的假設(shè)檢驗（見表5）可知，統(tǒng)計時間不同對這2類道路的運行狀態(tài)研究具有統(tǒng)計學意義。

表4 相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis

表5 主干道、次干道假設(shè)檢驗匯總Tab.5 Hypothesis testing

圖2、3給出了主、次干道上偏離發(fā)生的具體時間段，由圖2、3可見，主、次干道的道路平均速度在工作日晚高峰明顯偏離了平均水平，相應的在該時段發(fā)生道路擁堵的比例也明顯高于平均水平。不同的是，主干道上車速及擁堵比例在不同時間段上的分布相對于次干道而言較為分散，這主要和主次干道的所承擔的交通功能的不同有關(guān)［10］。次干道道路擁堵發(fā)生的比例明顯低于主干道，存在較大的波動性（偏離點較多）。這從側(cè)面上反映出天河區(qū)城市道路功能沒有合理進行分配。

通過上述分析可知，時間段上的嚴重偏離主要發(fā)生在工作日晚高峰，其次是非工作日晚高峰。根據(jù)散點圖分布可知，道路平均速度與道路擁堵比例的分布大致符合曲線分布［11］。所以通過曲線擬合操作，得出結(jié)果見圖4。

通過上述擬合曲線圖不能看出，在3類線性擬合中，三次曲線擬合能夠達到最高的擬合度（見圖中紅色虛線）。對于主干道而言，車速不大于52km／h時，與三次曲線擬合度很高。而次干道道路平均速度在20～30km／h 的高度集中使得其擬合效果稍遜于主干道

圖2 主干道Kruskal－Wallis檢驗結(jié)果Fig.2 Kruskal－Wallis result of Arterial road

圖3 次干道Kruskal－Wallis檢驗結(jié)果Fig.3 Kruskal－Wallis result of Subsidiary road

表6 主、次干道三次曲線擬合的R 檢驗Tab.6 Rtesting of the fitted lines

3 結(jié)束語

1）城市道路總體運行狀況不佳。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，天河區(qū)工作日全天55.4%的道路運行速度處于20～30km／h之間，處于30～40km／h的為32.7%，大部分道路處于低于設(shè)計速度運行的狀態(tài)。

圖4 道路擁堵－平均車速擬合圖Fig.4 Best－fit line of survey roads

2）快速路的運行速度主要集中在55～65 km／h；主、次干道速度集中于25～35km／h；支路速度呈現(xiàn)較大波動，分布于20～35km／h。正因為機動車的速度波動范圍較大，所以道路等級的劃分才有了速度控制的意義［12］。而分析結(jié)果顯示，主干道、次干道并未表現(xiàn)出明顯的速度分級，從側(cè)面說明了城市道路網(wǎng)絡的空間等級功能并未有效發(fā)揮。

3）非工作日各時間段的運行狀況優(yōu)于工作日各時間段。工作日晚高峰的運行狀況最差，其次為非工作日的晚高峰；通過對主次干道分別進行的齊次分析顯示，對于次干道，其兩類晚高峰可以采用劃分為同一級別；而對于主干道而言，工作日的晚高峰運行狀況明顯劣于非工作日晚高峰。

4）道路擁擠比例與道路平均速度之間存在顯著的關(guān)聯(lián)性，可以采用三次曲線進行擬合。交通管理部門可以利用曲線擬合準確預測不同道路平均速度下?lián)矶掳l(fā)生的比例，進而對道路速度限制進行合理的調(diào)整，以保證較低的擁堵率。

以往的城市規(guī)劃往往偏重快速路和主干道網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，而忽視次干道和支路網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)，由此限制了系統(tǒng)功能的發(fā)揮。以上分析也正說明了城市各等級道路協(xié)調(diào)性對系統(tǒng)整體效益發(fā)揮的重要性。因此，為使城市道路中各級道路有效體現(xiàn)其價值，就需要對不同等級的道路運行狀況采取相應的管理措施以充分協(xié)調(diào)系統(tǒng)功效。

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