楊 斌,丁 昊,張 偉,張鳳軍

（1.濟(jì)南市交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心,山東 濟(jì)南 250014; 2.山東方云軟件技術(shù)有限公司,山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

伴隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市道路交通系統(tǒng)與有限的土地和道路資源之間的矛盾日益凸顯，道路交通擁塞成為困擾城市發(fā)展進(jìn)步的主要問題之一。為了解決道路交通擁塞、道路交通事故、道路交通基礎(chǔ)設(shè)施缺乏等一系列問題，道路交通韌性這一概念應(yīng)運(yùn)而生。城市道路的道路交通韌性是城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于道路交通韌性不足而產(chǎn)生的道路交通擁塞，會(huì)嚴(yán)重影響到城市的正常運(yùn)行。而道路交通擁塞則是城市道路韌性失效的一種體現(xiàn)。隨著城市路網(wǎng)的日益復(fù)雜，道路交通擁塞問題日益突出，必須通過采取有效的道路交通控制手段來控制，以減輕擁塞，增強(qiáng)城市道路交通韌性，推動(dòng)城市道路交通的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 道路交通擁塞和韌性的相關(guān)概述

1.1 城市道路交通擁塞的定義

道路交通擁塞是世界各地主要城市面臨的一個(gè)問題。道路交通擁塞經(jīng)常出現(xiàn)在特定的時(shí)間點(diǎn)，例如上下班時(shí)和假期。在城市路網(wǎng)中，一旦出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，將會(huì)對(duì)周圍地區(qū)的其他道路造成一定影響，特別是對(duì)進(jìn)入擁塞地區(qū)的道路交通。交通擁塞一般可分為兩類，一類是指車輛的流量超出了設(shè)備的承載能力而引起的常發(fā)性擁塞，通常在道路交通的瓶頸部位出現(xiàn)，速度、流量、道路占有率等參數(shù)隨著擁塞呈現(xiàn)出有規(guī)律的下降；另一類是指因交通事故、惡劣天氣等原因?qū)е陆煌髁拷档投l(fā)的偶發(fā)性擁塞，交通流參數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生快速改變。城市道路交通擁塞的形成原因有三方面：第一，道路結(jié)構(gòu)不合理。由于我國目前處于快速工業(yè)化、城市化兩個(gè)快速高增長(zhǎng)的新階段，我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率和勞動(dòng)人口數(shù)量逐年增加，汽車擁有率必然會(huì)相應(yīng)地上升。在現(xiàn)有路網(wǎng)中，機(jī)動(dòng)車的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過道路承載能力，原有的道路規(guī)模和路況已不能滿足需求，成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和城市發(fā)展的瓶頸。第二，車輛保有量與路網(wǎng)容量不匹配。部分城市路段的道路交通流量較大，容易出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，而其他路段通行能力尚有較大空間。除此之外，還存在停車泊位不夠完善、車位分布不合理等原因?qū)е铝塑囕v通行率低。第三，交叉口車輛混合。目前，我國部分平面交叉路口存在著機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車混行現(xiàn)象，使交叉口的通行能力下降，特別是當(dāng)交叉口間距不大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響交叉口的通行能力。

1.2 道路交通韌性的定義

“韌性”起源于風(fēng)險(xiǎn)管理，是指在遇到突發(fā)事件或偶然情況時(shí)，能夠完全或部分地恢復(fù)系統(tǒng)性能的功能。與此類似，“道路交通韌性”這一概念也在運(yùn)輸系統(tǒng)的需求管理中得到體現(xiàn)。類似于風(fēng)險(xiǎn)管理中的韌性，道路交通韌性是指當(dāng)一種或多種干擾因素影響道路交通正常工作時(shí)，道路交通系統(tǒng)能夠持續(xù)地運(yùn)送旅客和貨物。這些干擾包括極端的天氣狀況、道路交通堵塞、道路交通事故、道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的缺乏或者失效等[2]。

在實(shí)際生活中，人們對(duì)道路交通韌性的界定是多方面的：首先，就出行者層次而言，道路交通韌性是指在乘客的道路交通工具受損無法繼續(xù)出行的情況下，其他乘客仍可以繼續(xù)出行。其次，從社區(qū)的角度來看，這意味著對(duì)于大多數(shù)的社區(qū)來說，居民可以選擇多種出行方式（公共的、私人的、地面的和地下的）。以小區(qū)為起點(diǎn)的道路交通流量可以在突發(fā)事故、緊急事故、季節(jié)性施工或其他突發(fā)事件中保持不變。再者，從經(jīng)濟(jì)角度看，這是指各種道路交通方式在不考慮出行費(fèi)用的前提下，在某些情況下發(fā)生變動(dòng)后仍然能夠持續(xù)運(yùn)作，如車輛和航空器使用的燃油漲價(jià)。最后，從政策層面看，這意味著道路交通韌性系統(tǒng)能夠根據(jù)新的運(yùn)輸政策迅速地轉(zhuǎn)變和更新，以適應(yīng)新的道路交通工具，以及對(duì)未來不確定因素的改變。

城市道路交通韌性是指車輛在道路上行駛時(shí)，其穩(wěn)定性和安全性。它主要包括道路彈性系數(shù)、車轍程度和防滑性。道路越長(zhǎng)其承載能力越強(qiáng)，而影響汽車能耗的因素則很多，其中最重要的就是道路本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選擇，其次是對(duì)車輛行駛速度影響最大的道路交通系統(tǒng)供給能力。

2 道路交通韌性的特點(diǎn)和制約因素

2.1 道路交通韌性的特點(diǎn)

由于道路交通是每個(gè)人最基本的需要，因此，道路交通是社會(huì)和個(gè)人最為關(guān)心的問題。一個(gè)具有良好韌性的道路交通系統(tǒng)對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和道路交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。良好的道路交通韌性一般具有下列特點(diǎn)，見表1。

表1 道路交通韌性的特點(diǎn)

2.2 道路交通韌性的制約因素

道路交通韌性受多種因素的制約，如道路交通發(fā)展、經(jīng)濟(jì)條件、道路交通環(huán)境等。

2.2.1 道路交通發(fā)展

道路交通發(fā)展是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在一定區(qū)域內(nèi)不斷向前推進(jìn)和成長(zhǎng)的重要因素，而影響其發(fā)展的重要因素之一就是道路。截至2022年末，全國公路總長(zhǎng)度已達(dá)約3 520 000 km，擁有36條高速公路，約176 000 km，組成了全世界最大的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，到了2035年底，全國高速公路的總里程將達(dá)到467 000 km，平均每年增速達(dá)到15%以上，這表明我國道路交通正處于快速發(fā)展時(shí)期。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)條件

經(jīng)濟(jì)是影響道路交通韌性的主要因素，而且在一定程度上也表明經(jīng)濟(jì)狀況是影響道路交通韌性的最直接因素。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的城市，道路交通韌性較以前有了很大程度的提高，但是由于汽車保有量增加而導(dǎo)致道路承受的壓力加大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和機(jī)動(dòng)車數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，城市的道路交通韌性也在不斷增強(qiáng)。

2.2.3 道路交通環(huán)境

道路交通環(huán)境發(fā)生變化會(huì)影響道路條件也發(fā)生變化，如溫度、車輛性能、道路交通量及速度、天氣等[3]。

（1）溫度。溫度過高，瀝青路面會(huì)出現(xiàn)軟油現(xiàn)象，路面承載能力差、易變形，在這種情況下，會(huì)嚴(yán)重影響駕駛舒適性，容易導(dǎo)致司機(jī)無意變道，大大增加了道路交通事故的可能性，低溫時(shí)，瀝青路面會(huì)破裂，導(dǎo)致不連續(xù)、濕滑，減少道路和輪胎的附著力，造成道路交通事故。

（2）車輛性能。汽車行駛時(shí)受到周圍環(huán)境影響而引起疲勞損傷，在路面情況較差或較窄的路段上行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生不適應(yīng)性，以及路面濕滑、顛簸造成的道路交通事故頻發(fā)。

（3）道路交通量及速度。車流特性與駕駛習(xí)慣之間有很大關(guān)系，由于駕駛員自身素質(zhì)差，對(duì)車速和距離等方面沒有明確的認(rèn)識(shí)、在行駛中不遵守道路交通規(guī)則，導(dǎo)致道路交通事故頻發(fā)，影響了車輛的通行時(shí)間和車速。

（4）天氣。氣候因素對(duì)汽車性能有很大的干擾。在大雪、低溫、持續(xù)降雨等惡劣天氣下，駕駛員反應(yīng)速度慢，制動(dòng)距離較長(zhǎng)，難以控制。能見度低、空氣濕度高等都影響車輛的安全和正常運(yùn)行。

3 城市交通擁塞治理與提高城市交通韌性的對(duì)策

3.1 基于動(dòng)態(tài)交通流量的交通擁塞控制方法

動(dòng)態(tài)交通流的形成是城市道路交通擁塞治理過程中最重要、最有效的研究?jī)?nèi)容。其控制模型是根據(jù)交通擁塞情況，預(yù)測(cè)道路車輛的行駛速度，然后利用該模型來實(shí)現(xiàn)。

（1）確定道路交通流量和總車位數(shù)之間存在線性關(guān)系。在對(duì)道路交通流量和出行需求進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，可以使用靜態(tài)交通流量模型。根據(jù)該模型計(jì)算出相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)道路交通流量和總車位數(shù)之間存在線性關(guān)系。如果在不考慮其他因素影響下確定最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值的話，就會(huì)導(dǎo)致延誤甚至錯(cuò)亂。

（2）當(dāng)交通量和總車輛數(shù)量確定時(shí)，動(dòng)態(tài)交通流量的變化會(huì)導(dǎo)致車輛行駛速度的隨機(jī)性，此時(shí)可以使用靜態(tài)道路交通流量模型。該方法需要對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，因此只能作為一種工具來控制路面情況從而達(dá)到目的。同時(shí)，由于其計(jì)算復(fù)雜且耗時(shí)長(zhǎng)并且結(jié)果不穩(wěn)定，所以一般用于實(shí)時(shí)控制路面環(huán)境狀況，而不能預(yù)測(cè)未來路段下路況惡化程度和交通擁塞狀態(tài)變化規(guī)律，因此這種方法在實(shí)際應(yīng)用中并不適用。

（3）通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)燈、車速等信息，并結(jié)合當(dāng)前路段上所有車道的通行狀況及擁塞狀態(tài)來判斷是否出現(xiàn)擁擠或堵塞現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，主要有兩種方法可供選擇：動(dòng)態(tài)交通流量控制算法與傳統(tǒng)的PID控制器相比，動(dòng)態(tài)交通流量控制算法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)也很明顯，如需要設(shè)置不同車道之間的PID控制器。因此，該模型存在一定的局限性。

3.2 加強(qiáng)路網(wǎng)擁塞控制

在路網(wǎng)擁塞問題日益嚴(yán)重的背景下，交通治理需要考慮到整體性，而城市道路系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的問題，因此要想解決好“瓶頸”問題就必須從整體上進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。首先，要建立一套科學(xué)、有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過對(duì)道路交通流量的綜合分析，得出結(jié)論：如果交通需求之間存在差異，應(yīng)采取優(yōu)先級(jí)，優(yōu)化車道，緩解擁塞。其次，可以通過分配交通量來減少交通擁塞。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)路網(wǎng)的規(guī)劃和管理，研究交通擁塞問題。交通擁塞也會(huì)影響到城市的發(fā)展。交通管理部門應(yīng)根據(jù)城市的總體發(fā)展方向，合理設(shè)計(jì)路網(wǎng)規(guī)模和道路結(jié)構(gòu)[4]。

3.3 建立健全交通管理制度

交通管理是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，需要我們建立健全相關(guān)制度，提高人們對(duì)這個(gè)行業(yè)和它所具有的功能的認(rèn)識(shí)。

首先，加強(qiáng)安全意識(shí)。由于道路條件有限，公路部門應(yīng)加大力度進(jìn)行路況檢查、維護(hù)以及改造工程建設(shè)等，同時(shí)也要注意道路環(huán)境安全問題及路面施工質(zhì)量問題。例如，對(duì)于一些容易被破壞和易引發(fā)交通擁塞的路段，應(yīng)該及時(shí)加固或者更換新的設(shè)施。其次，要加強(qiáng)對(duì)道路交通的管理。完善的公路交通管理體系是保證交通安全、減少事故發(fā)生、減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要手段。再次，要提升駕駛員的駕駛習(xí)慣。通過對(duì)駕駛員進(jìn)行宣傳和教育，提高他們對(duì)交通安全的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化他們的安全意識(shí)。同時(shí)，也要在日常工作中注意養(yǎng)成良好習(xí)慣和行為規(guī)范，避免交通事故發(fā)生時(shí)不能及時(shí)處理，而導(dǎo)致事故擴(kuò)大化以及人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失問題的現(xiàn)象發(fā)生。最后，要建立健全相關(guān)規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行。

3.4 建立交通管理服務(wù)平臺(tái)

交通管理服務(wù)平臺(tái)是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的體系，要求具有較強(qiáng)的專業(yè)性、技術(shù)能力和運(yùn)營能力。交通管理服務(wù)平臺(tái)主要包括道路信息發(fā)布與處理、交通事故預(yù)防和車輛救援、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（對(duì)事故地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)）、道路交通安全應(yīng)急反應(yīng)體系（GPS定位車流量檢測(cè)器），為駕駛員提供最及時(shí)有效的幫助和預(yù)警措施。

在建立交通管理機(jī)構(gòu)時(shí)需要考慮實(shí)際情況，對(duì)交通管理服務(wù)平臺(tái)不斷地完善，能夠滿足不同層次用戶的需求，在功能上和技術(shù)上都更加成熟。規(guī)范化交通管理服務(wù)平臺(tái)的建立，首先需要專業(yè)技術(shù)人才，如果一個(gè)系統(tǒng)沒有專業(yè)人才，那么這個(gè)系統(tǒng)也是不成熟、不科學(xué)、不規(guī)范的。所以，在建設(shè)交通管理服務(wù)平臺(tái)時(shí)，必須要有專門的人員來開發(fā)和完善，這就要求我們必須要對(duì)其體系的構(gòu)造與功能有所認(rèn)識(shí)。其次，需要有硬件設(shè)施，比如交通信息采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等；最后，是技術(shù)方面的軟件支持，如車載影像監(jiān)控系統(tǒng)、GPS、汽車檢測(cè)設(shè)備、司機(jī)駕駛體驗(yàn)記錄儀等[5]。

4 結(jié)語

該文分析了城市交通擁塞的基本原理和交通擁塞對(duì)城市道路交通的影響，闡述了城市交通擁塞的定義、形成、類型以及影響，并對(duì)韌性的定義、概念、分類、特征及制約因素進(jìn)行了論述，最后對(duì)城市交通擁塞的治理與提高交通韌性提出相應(yīng)的對(duì)策。增強(qiáng)交通韌性不僅是一個(gè)城市的發(fā)展問題，也關(guān)系到社會(huì)發(fā)展和國家利益，因此在研究過程中還應(yīng)考慮交通系統(tǒng)整體水平與各組成部分之間的協(xié)調(diào)性、安全性等。城市交通擁塞問題解決的好壞程度，直接影響著交通系統(tǒng)韌性，間接影響著居民出行效率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因此該文在研究過程中也考慮到各方面因素對(duì)緩解道路交通擁塞的影響。