傅　惠， 伍乃騏， 胡　剛

(廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006)

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城市交通系統(tǒng)管理與優(yōu)化研究綜述

傅惠， 伍乃騏， 胡剛

(廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006)

摘要：根據(jù)城市路網(wǎng)交通需求與供給平衡關(guān)系，對(duì)城市交通問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外城市交通需求管理、交通運(yùn)行管理及交通應(yīng)急管理研究現(xiàn)狀，指出多技術(shù)協(xié)同集成研究、交通參與者行為研究、交通政策評(píng)估與仿真研究、交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究，將成為未來(lái)研究的重要趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：城市交通系統(tǒng); 需求管理; 交通誘導(dǎo); 交通仿真

作為城市大系統(tǒng)中的組成部分，交通運(yùn)輸系統(tǒng)在城市運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮著十分重要的作用。城市居民的工作和生活都離不開(kāi)交通，高效有序的交通運(yùn)輸有利于促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的良性發(fā)展；反之，落后無(wú)序的交通系統(tǒng)將嚴(yán)重制約和影響城市的發(fā)展?？梢哉f(shuō)，交通運(yùn)輸系統(tǒng)既是城市有序運(yùn)行的推進(jìn)器,又是城市運(yùn)行健康程度的晴雨表。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大中城市交通問(wèn)題伴隨城市化進(jìn)程逐漸產(chǎn)生，也隨著城市化的進(jìn)一步深入而表現(xiàn)得更為尖銳。為應(yīng)對(duì)城市交通問(wèn)題，從20世紀(jì)90年代，無(wú)論是工程領(lǐng)域還是學(xué)術(shù)界，都積極開(kāi)展了一系列工程實(shí)踐及理論研究。尤其是通過(guò)研究和建設(shè)智能交通系統(tǒng)，來(lái)加強(qiáng)對(duì)城市交通問(wèn)題產(chǎn)生原因的認(rèn)識(shí)，并致力于提高現(xiàn)有交通路網(wǎng)的運(yùn)行效率，以期緩解和改善城市交通問(wèn)題。本文將在大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，首先對(duì)當(dāng)前城市交通問(wèn)題的表現(xiàn)形式、產(chǎn)生機(jī)理和綜合性對(duì)策進(jìn)行論述；通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)交通系統(tǒng)管理及優(yōu)化方面的研究工作進(jìn)行分類(lèi)，分若干個(gè)層面進(jìn)行綜述；最后，對(duì)現(xiàn)有研究進(jìn)行評(píng)述，指出用于解決實(shí)際城市交通問(wèn)題還存在的差距，并進(jìn)一步指出未來(lái)可能需要開(kāi)展的研究方向。

1城市交通問(wèn)題產(chǎn)生機(jī)理分析

所謂城市交通問(wèn)題，是指道路交通中帶有普遍性、經(jīng)常性、周期性的一種無(wú)效而有害的狀態(tài)。當(dāng)前人們普遍關(guān)注的城市交通問(wèn)題包括交通擁堵、交通污染、交通安全等等。人們對(duì)交通擁堵最直觀的感受，就是出行時(shí)間變長(zhǎng)、車(chē)輛行駛速度降低。其后果是導(dǎo)致路網(wǎng)總體運(yùn)行效率下降，由此帶來(lái)機(jī)動(dòng)車(chē)油耗增加、交通污染增加、極易導(dǎo)致交通事故、影響應(yīng)急車(chē)輛通行、增加出行者心理負(fù)擔(dān)等等一系列問(wèn)題。

城市交通系統(tǒng)組成多元，包括人、車(chē)、路、環(huán)境等方面，其主體又包含管理部門(mén)、出行者、公眾等。因此，城市交通系統(tǒng)屬于開(kāi)放性的復(fù)雜大系統(tǒng)，既與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)密切相關(guān)，同時(shí)受技術(shù)、政策、環(huán)境因素影響。就城市交通問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理而言，可歸結(jié)為交通需求與供給不平衡，圖1給出了城市交通問(wèn)題產(chǎn)生的基本機(jī)理。以下根據(jù)城市交通系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)、管理的生命周期，簡(jiǎn)要分析供需矛盾產(chǎn)生過(guò)程如下。

圖1　城市交通問(wèn)題產(chǎn)生機(jī)理示意圖

1)城市交通系統(tǒng)生命周期之初，交通部門(mén)根據(jù)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，以及現(xiàn)有的、未來(lái)潛在的交通供需關(guān)系，進(jìn)行通常5至15年的交通規(guī)劃工作以指導(dǎo)未來(lái)系統(tǒng)建設(shè)。但在以往的交通規(guī)劃中，出于“車(chē)本位”的思想過(guò)分突出機(jī)動(dòng)車(chē)的發(fā)展，一定程度上造成了機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)速度過(guò)快、機(jī)動(dòng)車(chē)出行比例過(guò)高的情況。

2)交通基礎(chǔ)設(shè)施及信息系統(tǒng)，按照交通規(guī)劃逐步開(kāi)展建設(shè)，其直接效果是增加交通供給并影響交通需求的重新分布。其中基礎(chǔ)設(shè)施是城市交通系統(tǒng)的“硬件”，信息系統(tǒng)是城市交通系統(tǒng)的“軟件”，后者有利于最大限度地發(fā)揮前者的實(shí)際效益。

3)交通管理是在已有的基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)提高道路利用率來(lái)間接地增加交通供給，比如優(yōu)化信號(hào)燈，開(kāi)設(shè)公交車(chē)專(zhuān)用道，提供交通信息、導(dǎo)航服務(wù)、交通電臺(tái)等等；也可以通過(guò)實(shí)施相應(yīng)技術(shù)和政策，來(lái)抑制交通需求或者影響交通需求均勻分布，比如，實(shí)施限購(gòu)限行、擁堵收費(fèi)、交通管制等等。

由此可以看出，交通需求與供給很難達(dá)到平衡，這是交通問(wèn)題產(chǎn)生的重要根源。影響交通供給與需求的因素較多，這些因素貫穿于城市交通系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)與管理的各個(gè)階段。為了實(shí)現(xiàn)從總體上調(diào)節(jié)城市交通供需矛盾，近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)針對(duì)交通規(guī)劃、建設(shè)、管理環(huán)節(jié)，都開(kāi)展了大量研究工作，其中一部分是研究問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理，而更多的是研究城市交通系統(tǒng)的管理與優(yōu)化。主要包括交通需求管理與優(yōu)化、交通運(yùn)行管理與優(yōu)化、交通應(yīng)急管理與優(yōu)化三個(gè)方面。

2城市交通需求管理與優(yōu)化研究

交通需求管理(travel demand management, TDM)，是指為了提高交通運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)(如減少交通擁擠、節(jié)約道路費(fèi)用、控制機(jī)動(dòng)車(chē)出行、減少污染等)，而采取的影響出行行為的各種政策、技術(shù)措施的總稱(chēng)。實(shí)施TDM的本質(zhì)，主要是通過(guò)適當(dāng)?shù)墓芾碚?、技術(shù)手段，限制交通生成、影響出行模式選擇或者調(diào)整出行交通的時(shí)空分布，從而促進(jìn)城市路網(wǎng)中的交通供需趨于平衡?？梢哉f(shuō)，為了應(yīng)對(duì)城市交通擁擠問(wèn)題，目前管理部門(mén)所采取的諸如限購(gòu)、限號(hào)、限行、提高停車(chē)收費(fèi)等等措施，都屬于TDM的范疇。

TDM始于上世紀(jì)70年代，并伴隨著城市交通問(wèn)題的出現(xiàn)與治理過(guò)程，現(xiàn)已在新加坡、歐洲等國(guó)取得較好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且TDM的實(shí)踐要領(lǐng)先于理論研究。表1列出了各類(lèi)不同TDM措施，其中近年來(lái)國(guó)際上興起的TDM措施包括擁堵收費(fèi)、匝道控制、可變速度控制等等。其中，擁堵收費(fèi)是從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)，認(rèn)為個(gè)人出行只考慮自己的感知成本，而忽略了對(duì)社會(huì)造成的擁堵、污染等不利影響，因此，需要通過(guò)支付擁堵費(fèi)以補(bǔ)償其出行，給社會(huì)和其他用戶造成的時(shí)間延誤和其他成本。目前，國(guó)際上關(guān)于擁擠收費(fèi)定價(jià)的研究包括：最優(yōu)擁擠定價(jià)理論、瓶頸路段擁擠定價(jià)理論、次優(yōu)擁擠定價(jià)理論、擁擠定價(jià)的社會(huì)福利研究等。有關(guān)國(guó)外交通擁堵定價(jià)方法和技術(shù)的研究和實(shí)施情況，文獻(xiàn)[1]給出了詳細(xì)綜述。

表1　交通需求管理措施列表

客觀而言，交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展有利于可達(dá)性的提升和有限資源的高效配置，總體上對(duì)城市功能體系的完善有積極的正向作用。另一方面，交通運(yùn)輸對(duì)城市環(huán)保、能源戰(zhàn)略卻存在消極的反向作用。尤其當(dāng)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展接近并超出城市載荷時(shí)，會(huì)對(duì)城市交通的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。近年由于城市交通快速發(fā)展引起的能源消耗、大氣污染、溫室氣體排放等問(wèn)題日趨嚴(yán)重，TDM的研究范圍擴(kuò)展至交通可持續(xù)發(fā)展。Litman[2]從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三方面，分析交通運(yùn)輸在可持續(xù)發(fā)展方面存在的不利影響，其一是交通擁擠、事故傷害、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，其二是對(duì)社會(huì)公平、身體健康、社區(qū)溝通、社區(qū)宜居性方面帶來(lái)的挑戰(zhàn)，其三是空氣污染、水污染、居住地喪失、不可再生資源消耗造成的環(huán)境破壞等。Steg[3]指出交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前與未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境質(zhì)量間的平衡；并進(jìn)一步提出，實(shí)施交通可持續(xù)發(fā)展策略應(yīng)充分考慮政策對(duì)個(gè)體生活質(zhì)量的影響。

當(dāng)前交通需求管理手段日趨豐富，擁堵收費(fèi)、合伙乘車(chē)、汽車(chē)限行等等手段正在國(guó)內(nèi)城市逐步醞釀開(kāi)展，但對(duì)于TDM策略的實(shí)施效果及評(píng)估還存在很大的困難，同樣的TDM措施在不同城市進(jìn)行實(shí)施，有可能接受度完全不同，產(chǎn)生的實(shí)際效益也有可能存在很大的差異。從學(xué)術(shù)研究和工程實(shí)踐情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)關(guān)于TDM研究還較滯后、TDM實(shí)施策略還比較單一，尤其是有關(guān)TDM政策實(shí)施綜合效益評(píng)估、政策可移植性方面的探討，尚處于起步階段。

3城市交通運(yùn)行管理與優(yōu)化研究

城市交通運(yùn)行管理，是利用交通控制、交通誘導(dǎo)等手段對(duì)交通流系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，使得交通流實(shí)現(xiàn)均衡分布，從而最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有交通路網(wǎng)的供給能力。由于城市交通流的組成既包括相對(duì)穩(wěn)定的道路、機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)，又包括具有高度自主性的駕駛員、行人等，各組成成分之間又存在相互影響和相互作用，可以認(rèn)為城市交通系統(tǒng)屬于開(kāi)放的復(fù)雜大系統(tǒng)。這就為城市交通系統(tǒng)的運(yùn)行管理，帶來(lái)了很大的困難。目前，城市交通管理最主要的技術(shù)手段和學(xué)術(shù)研究的核心內(nèi)容，主要集中在交通信號(hào)控制與交通誘導(dǎo)兩個(gè)方面。

3.1飽和交通流控制研究

交通信號(hào)控制，就是通過(guò)對(duì)交叉路口信號(hào)相位的設(shè)計(jì)，以及交通信號(hào)周期、綠信比等參數(shù)的設(shè)置，在時(shí)間維度上實(shí)現(xiàn)對(duì)路口各方向沖突交通流的分離，從而提高路口通行安全性和通行效率。飽和交通流控制方法研究，已成為當(dāng)前交通控制研究領(lǐng)域的前沿和難點(diǎn)。飽和情況下，路口各方向交通需求超過(guò)通行能力，路口通常存在排隊(duì)并且可能產(chǎn)生排隊(duì)溢出至上游的情形，這種情形產(chǎn)生的直接后果是下游交通流抑制上游交通流難以通行，車(chē)輛在有效綠燈時(shí)間內(nèi)無(wú)法通行。如果大范圍內(nèi)出現(xiàn)排隊(duì)溢出，則會(huì)產(chǎn)生大面積交通堵塞。因此，飽和交通流控制的控制目標(biāo)需要從延誤最少，轉(zhuǎn)變?yōu)楸苊夂脱舆t二次擁堵的產(chǎn)生，以及路口綠燈時(shí)間的有效利用。當(dāng)然，如果路口各方向的排隊(duì)能同時(shí)清除的情況下，通過(guò)信號(hào)控制還是可以實(shí)現(xiàn)路口延誤時(shí)間最少的目標(biāo)[4]。

對(duì)于單路口的飽和交通控制，已有基于遺傳算法、線性規(guī)劃、混合整數(shù)規(guī)劃等方法的研究，控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較容易。但針對(duì)大范圍擁堵路網(wǎng)的交通控制而言，控制策略設(shè)計(jì)難度大，相應(yīng)的數(shù)學(xué)建模與求解更為復(fù)雜，且交通流數(shù)據(jù)的獲取方面也存在很大的實(shí)際困難。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，以滿足擁堵城市的交通控制需求，研究者采用了一些新的研究工具與控制思想。比如，利用宏觀交通基本圖(macroscopic fundamental diagram, MFD)簡(jiǎn)化對(duì)微觀交通流數(shù)據(jù)的依賴，直接通過(guò)交通密度與交通流量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域交通流動(dòng)力特性的描述，為擁堵城區(qū)的交通信號(hào)控制提供了新的有效途徑。與此同時(shí)，采用邊界控制策略進(jìn)行擁堵控制[5,6]。其主要思想是通過(guò)設(shè)置保護(hù)區(qū)域(protected network，PN)，根據(jù)PN范圍內(nèi)的交通擁堵情況，適時(shí)對(duì)PN的邊界采取紅燈延長(zhǎng)措施進(jìn)行門(mén)限控制，以阻止PN交通擁堵的加劇。Aboudolas[7]針對(duì)交通流邊界控制問(wèn)題，提出首先將研究區(qū)域劃分為多個(gè)空間緊湊、各路段交通密度較為均勻的子區(qū)，再借助MFD進(jìn)行建模實(shí)現(xiàn)對(duì)子區(qū)之間的流率控制以及子區(qū)內(nèi)交通密度的均勻分布，從而達(dá)到區(qū)域路網(wǎng)交通服務(wù)能力最大的目標(biāo)。顯然，由于城市路網(wǎng)的復(fù)雜性和交通流的高度非線性，現(xiàn)有的研究還遠(yuǎn)沒(méi)有解決飽和條件下的交通控制問(wèn)題，相關(guān)研究已成為當(dāng)今交通控制領(lǐng)域的核心問(wèn)題。

3.2動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)研究

動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)效果的好壞取決于幾個(gè)方面，首先，對(duì)實(shí)時(shí)路況信息的有效采集和預(yù)測(cè)是進(jìn)行路徑生成的基礎(chǔ)；其次，最優(yōu)路徑或路徑集合的生成策略是決定誘導(dǎo)效果的直接因素；最后，由于機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛者對(duì)于路徑誘導(dǎo)信息的接受程度以及服從行為存在很強(qiáng)的主觀性，誘導(dǎo)信息的顯示方式、顯示內(nèi)容、設(shè)置地點(diǎn)都會(huì)對(duì)誘導(dǎo)效果產(chǎn)生影響。

為出行者提供路徑選擇信息服務(wù)，如果從用戶最優(yōu)的角度來(lái)說(shuō)，是能夠?yàn)槊恳晃怀鲂姓咛峁┳罴崖窂?。然而，在有限的路網(wǎng)資源條件下，所有出行者最優(yōu)路徑集合的疊加會(huì)導(dǎo)致交通瓶頸的產(chǎn)生，也就是說(shuō)滿足用戶最優(yōu)的交通誘導(dǎo)并不存在。相應(yīng)地，交通管理者需要從路網(wǎng)所有使用者的角度出發(fā)，提供符合系統(tǒng)最優(yōu)而非用戶最優(yōu)的誘導(dǎo)服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)此目的，通常有兩種誘導(dǎo)路徑生成策略，即“迭代式”(或稱(chēng)預(yù)測(cè)式)與“反饋式”。前者考慮出行者的每一次路段選擇行為以及實(shí)時(shí)路況對(duì)路網(wǎng)權(quán)值產(chǎn)生的影響，通過(guò)反復(fù)迭代直至產(chǎn)生最優(yōu)路徑?；谶@種思想有研究者將交通誘導(dǎo)，歸結(jié)為包含三種不同映射關(guān)系的不動(dòng)點(diǎn)求解問(wèn)題，即路徑分配率到路網(wǎng)狀態(tài)的映射，路網(wǎng)狀態(tài)到導(dǎo)航信息的映射，以及導(dǎo)航信息再到路徑分配率的映射。由于該方法計(jì)算量較大且對(duì)交通信息預(yù)測(cè)有較高要求，使得其實(shí)際應(yīng)用受到局限。

反饋式誘導(dǎo)策略，主要結(jié)合自動(dòng)控制的PID控制、反饋控制、預(yù)測(cè)控制等思想，設(shè)計(jì)誘導(dǎo)路徑生成策略并采用分布式計(jì)算方法求解，相比迭代式誘導(dǎo)計(jì)算效率得到明顯提高。有學(xué)者[8-9]基于反饋思想，研究多路徑導(dǎo)航服務(wù)方法，即根據(jù)出行者的選擇偏好出發(fā)，為出行者提供一組可選擇路徑，這些路徑并非用戶最優(yōu)路徑而是較優(yōu)路徑，由此既可以避免因?yàn)樗谐鲂姓咦非髠€(gè)體最優(yōu)而導(dǎo)致的交通擁堵，也可以避免因誘導(dǎo)服務(wù)難以滿足出行者需求導(dǎo)致對(duì)路徑導(dǎo)航服務(wù)失去信心。

還有研究通過(guò)模擬仿真和實(shí)際數(shù)據(jù)采集等手段，對(duì)誘導(dǎo)信息的發(fā)布途徑(手機(jī)、收音機(jī)、顯示屏等)、內(nèi)容展示方式(圖片、文字、表格等)以及駕駛員特性(駕齡、年齡、性別等)進(jìn)行研究，總結(jié)這些因素對(duì)駕駛員的理解、接受程度的影響。顯然，這些研究對(duì)于交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用意義重大。但目前對(duì)于出行者社會(huì)心理行為方面的研究[10-11]，還存在一些困難。1)大部分的研究缺乏實(shí)際數(shù)據(jù)支撐。2)對(duì)于城市道路而言，交通誘導(dǎo)效果與交通控制方案密切相關(guān)。尤其是在交通擁堵的區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)，有必要通過(guò)交通誘導(dǎo)與交通控制的協(xié)調(diào)工作，才能起到同時(shí)從時(shí)間、空間兩個(gè)維度對(duì)交通流進(jìn)行優(yōu)化管理的目的。

4城市交通應(yīng)急管理與優(yōu)化研究

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著911等恐怖襲擊事件以及汶川大地震等重大自然災(zāi)害的出現(xiàn)及其對(duì)社會(huì)帶來(lái)的嚴(yán)重危害，極大地推動(dòng)了大規(guī)模災(zāi)害的應(yīng)急管理研究。但大規(guī)模突發(fā)事件應(yīng)急管理存在幾方面特殊性，一是事件發(fā)生及發(fā)展的不確定性強(qiáng)，二是實(shí)施應(yīng)急救援的主體多，三是處在災(zāi)害中的人員反應(yīng)行為復(fù)雜，四是實(shí)施應(yīng)急救援所需的應(yīng)急資源種類(lèi)繁多。這幾方面的特殊性，決定了應(yīng)急處置過(guò)程十分復(fù)雜，如何通過(guò)定量化的方法對(duì)應(yīng)急流程進(jìn)行分析和優(yōu)化，以及如何對(duì)大范圍人員進(jìn)行應(yīng)急疏散和管理，既是管理部門(mén)高度關(guān)注的技術(shù)難題，也是學(xué)術(shù)界具有挑戰(zhàn)性的研究課題。

應(yīng)急工作流網(wǎng)方面，主要是借助工作流網(wǎng)[12]，將應(yīng)急救援過(guò)程參照工作流形式進(jìn)行時(shí)序關(guān)系上的展現(xiàn)，便于對(duì)應(yīng)急工作總體耗費(fèi)時(shí)間、瓶頸環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)。但由于傳統(tǒng)的工作流網(wǎng)，一是缺乏對(duì)資源的表述，不能反映應(yīng)急資源對(duì)應(yīng)急救援流程的影響作用；二是對(duì)時(shí)間的表述形式不夠豐富，不能表達(dá)應(yīng)急救援過(guò)程中各環(huán)節(jié)時(shí)間上的不確定。針對(duì)這些問(wèn)題，Tepfenhart[13]以及Wang[14]等研究、拓展了具有資源約束的工作流網(wǎng),以及同時(shí)具有時(shí)間和資源約束的工作流網(wǎng)。Fu等[15]根據(jù)應(yīng)急救援的特征，提出資源主導(dǎo)型應(yīng)急工作流網(wǎng)，引入可消耗資源和工具類(lèi)資源，并初步探討了資源分配對(duì)工作流程的影響。總體上來(lái)看，現(xiàn)有的應(yīng)急工作流網(wǎng)理論研究開(kāi)展得還不夠深入，關(guān)于面向應(yīng)急救援的新型工作流網(wǎng)模型及其結(jié)構(gòu)性質(zhì)等理論問(wèn)題，以及基于工作流網(wǎng)的應(yīng)急流程優(yōu)化、應(yīng)急資源調(diào)度等技術(shù)問(wèn)題，都還有待進(jìn)一步研究。

城市交通應(yīng)急管理與優(yōu)化研究的經(jīng)典內(nèi)容，包括應(yīng)急設(shè)施選址、應(yīng)急資源調(diào)度優(yōu)化等。其中，應(yīng)急交通設(shè)施選址研究多以交通事故的應(yīng)急響應(yīng)為主，通過(guò)綜合考慮交通事故發(fā)生的分布規(guī)律、應(yīng)急資源分布、運(yùn)輸成本和道路等級(jí)等因素，研究如何合理布設(shè)應(yīng)急救援點(diǎn)，從而提高應(yīng)急救援效率。其經(jīng)典模型包括覆蓋模型、條件覆蓋模型、備份覆蓋模型及p-中值問(wèn)題和p-中心問(wèn)題等。應(yīng)急資源調(diào)度則是針對(duì)不同類(lèi)型的交通事件，研究相應(yīng)的應(yīng)急資源分配量、計(jì)劃班次、行駛路線、出發(fā)時(shí)間等具體運(yùn)輸方案，在保證應(yīng)急救援效率的前提下同時(shí)降低運(yùn)輸成本。當(dāng)前的研究，已呈現(xiàn)出應(yīng)急設(shè)施選址與應(yīng)急資源調(diào)度相集成的趨勢(shì)。

區(qū)域交通應(yīng)急疏散[16]，是指發(fā)生大規(guī)模災(zāi)害事件的情況下，為防止災(zāi)害事件對(duì)區(qū)域人員造成人身及財(cái)產(chǎn)安全的損害，運(yùn)用應(yīng)急交通規(guī)劃與管理的方法充分發(fā)揮有限路網(wǎng)的服務(wù)能力，將區(qū)域人員進(jìn)行疏散到安全目的地的行為。其技術(shù)內(nèi)容主要包括，對(duì)疏散時(shí)間、疏散路徑、疏散目的地等疏散指令的生成策略研究，以及疏散人員心理行為研究，疏散交通組織與管理策略研究等。疏散指令研究[17]是經(jīng)典的應(yīng)急交通研究?jī)?nèi)容，但實(shí)際情況中應(yīng)急疏散人員對(duì)于疏散指令存在不服從行為[10]，加之突發(fā)事件的不確定性可能對(duì)應(yīng)急疏散需求以及路網(wǎng)供給能力均產(chǎn)生影響，這就使得應(yīng)急疏散指令的實(shí)際效果受到限制。從這一角度出發(fā)，有必要在應(yīng)急管理前期做好應(yīng)急疏散規(guī)劃，同時(shí)在應(yīng)急管理中期采取必要的應(yīng)急管理手段，以緩解或避免應(yīng)急疏散過(guò)程中的交通擁擠問(wèn)題，盡可能地實(shí)現(xiàn)交通流的安全、有序、高效率轉(zhuǎn)移。限于交通應(yīng)急管理在數(shù)據(jù)獲取方面的難度，以及在實(shí)踐中難以再現(xiàn)的特點(diǎn)，目前此類(lèi)研究大多采用交通仿真的方法，比如借助OREMS、CORSIM、Vissim、Paramics等軟件，進(jìn)行應(yīng)急疏散規(guī)劃和管理方法的研究與評(píng)價(jià)。

5結(jié)論

交通管理研究與實(shí)踐，是隨著城市交通問(wèn)題治理的不斷深入而逐漸趨于體系化。總的來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)于城市交通系統(tǒng)管理研究存在不足。

首先是對(duì)交通管理策略的影響分析與評(píng)估能力不足。尤其是國(guó)內(nèi)對(duì)于交通需求管理策略所涉及到的技術(shù)因素、環(huán)境因素、政策可移植性、對(duì)環(huán)境所造成的影響等評(píng)估，缺乏案例研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，更加缺少理論上的研究。

其次是對(duì)城市交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、分析和應(yīng)用能力不足。雖然國(guó)內(nèi)大部分城市安裝了視頻、微波、地感等類(lèi)型的檢測(cè)器，但對(duì)于這些檢測(cè)數(shù)據(jù)的整理、分析和長(zhǎng)期研究十分缺乏。

最后是對(duì)交通系統(tǒng)中人的行為研究不足。不管是行人、駕駛員還是管理者，在交通系統(tǒng)運(yùn)行中都起到非常重要的作用，也是交通系統(tǒng)復(fù)雜性產(chǎn)生的重要因素。在實(shí)際交通管理過(guò)程中，如果忽略了人的行為影響，實(shí)施管理策略顯然不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

以上難點(diǎn)，正是破解城市交通問(wèn)題的關(guān)鍵所在，由此同樣可以總結(jié)出，未來(lái)我國(guó)交通管理與優(yōu)化研究方面的基本趨勢(shì)。

1)多技術(shù)協(xié)同集成研究。由于單項(xiàng)交通管理手段的調(diào)節(jié)作用有限，通過(guò)多種管理方式進(jìn)行協(xié)同或集成，可以充分發(fā)揮多種交通管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更大范圍、更高層次的戰(zhàn)略目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。比如，城市中心區(qū)域交通誘導(dǎo)與交通控制集成，城市主干道變速度控制與交通誘導(dǎo)集成，以及城市快速路匝道控制與主干道交通誘導(dǎo)集成等。

2)交通參與者行為研究。參與者行為研究的最大難點(diǎn)，在于通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累和實(shí)證研究，為相應(yīng)理論的建立奠定基礎(chǔ)。該項(xiàng)研究的未來(lái)方向包括：不同工況下的跟馳、換道、超車(chē)行為實(shí)證研究，駕駛員在出行途中的自主路徑重新選擇行為實(shí)證研究，交通擁堵情形下對(duì)于疏導(dǎo)路徑指引信息的服從行為實(shí)證研究，以及應(yīng)急疏散情形下人們的主動(dòng)疏散意愿、安全目的地選擇、路徑指引指令服從、交通管理措施服從等行為實(shí)證研究。

3)交通政策評(píng)估與仿真研究。國(guó)內(nèi)外可以借鑒的交通需求管理策略非常之多，但針對(duì)不同的城市，如何通過(guò)合理的數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)TDM策略實(shí)施的綜合效益，是未來(lái)促進(jìn)TDM成功實(shí)施的關(guān)鍵。其研究?jī)?nèi)容包括針對(duì)不同社會(huì)、技術(shù)、人文環(huán)境的TDM策略影響因素分析、基于影響因素的TDM實(shí)施效益綜合評(píng)價(jià)方法、TDM策略實(shí)施評(píng)價(jià)實(shí)證研究、TDM策略實(shí)施效益分析與仿真平臺(tái)等等。

4)交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究。國(guó)內(nèi)大城市普遍具有的交通數(shù)據(jù)來(lái)源，包括基于手機(jī)GPS信息、基于出租車(chē)的GPS信息、感應(yīng)線圈檢測(cè)信息、視頻檢測(cè)信息、地鐵公交客流信息、城市快速路匝道及主線交通流信息等等，這些數(shù)據(jù)具有量大、分散、格式不一等特點(diǎn)，還存在錯(cuò)、漏情況，如何利用這些數(shù)據(jù)為交通管理提供有用參考，還有賴于大數(shù)據(jù)知識(shí)提取方面的科學(xué)研究。比如多檢測(cè)器數(shù)據(jù)融合方法、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與主題檢索技術(shù)、宏微觀交通信息綜合知識(shí)發(fā)現(xiàn)、基于大數(shù)據(jù)的交通管理與優(yōu)化理論等。

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An Overview of Management and Optimization of Urban Transportation System

FU Hui, WU Naiqi, HU Gang

(Faculty of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Abstract：From the point view of the balance between traffic demand and supply of urban road network, the mechanism of urban traffic problem is discussed. After the overview of the researches on travel demand management, operation management, and emergency management of urban transportation system, the research trends are pointed out, concerning such issues as the integration of multiple traffic measures, social-psychological behaviors of drivers, the evaluation and simulation of transportation policies, and, the application of transportation big data.

Key words：urban transportation system; traffic demand management; traffic guidance; traffic simulation

中圖分類(lèi)號(hào)：F570.3；U491

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-7375(2016)01- 0010- 06

doi:10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.01.002

作者簡(jiǎn)介：傅惠(1981-), 男, 湖北省人, 副教授, 博士, 主要研究方向?yàn)橹悄芙煌ㄏ到y(tǒng)與物流優(yōu)化.

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61104167); 順德區(qū)科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014CXY11)

收稿日期：2014- 09- 02