道路交通组织优化
翟忠民
北京市交管局秩序处 2003年 1月 24日
前 言
交通管理是管理科学中的一个重要组成部分。它完全不同于以经济效益为目标的企事业 管理,而是一种以稳定社会、保证经济正常发展、追求社会效益为目标的社会管理。
所谓现代化科学管理,是由两方面内容组成的。一是突出科学决策和有效控制,即管理 思想的现代化;二是应用先进的科学技术,提高管理工作的效率和水平,即管理技术的现代 化。道路交通组织优化是这两方面知识相结合的产物,是个有机整体。
由于社会处于经济转轨过程中,旧有的社会供需平衡被打破,新的供需平衡尚未形成, 社会发展出现许多新的特点,需要通过社会管理进行协制。对由社会发展的快变化带来 的新问题,仍然沿用旧有模式进行管理,必然会有许多不适应之处。因此,建立一种科学的、 超前的管理体系,才能引导社会的正常发展,以适应现代化建设的需要。
“衣、食、住、行”是人的生活四大要素。交通管理的对象是全体交通参与者,更具体 一些,是全体交通参与者的交通行为。利用法规对行为进行引导和约束,是管理工作的主要 内容。因此,科学交通管理是一门涉及到系统科学、行为科学、管理科学、领导科学和
计算 机科学的综合科学。考虑到管理知识的实用性,本书不再按学科分类,而是按照管理工作的 实际特点,综合介绍道路交通组织的业务知识和技术知识,以期收到管理与技术相协调和优 势互补的效果。
何谓交通组织,简言之就是交通的流量组织、流速组织、流向组织。道路交通组织优化, 就是在现有交通现代控制技术、监控技术、诱导技术、信息技术、通信技术的条件下,制定 出科学的战略战术,进而使技术、业务、管理措施、警力达到高度统一,充分发挥出现代化 管理的优势。
在现代交通管理中, “管”是强制性的,其目的是要创造一个有序的交通条件,其内容包 括监控、执法、宣传;而“理”则是协调性的,其目的是充分有效利用道路资源,适当进行 需求控制,创造一个安全畅通的出行条件,其内容包括交通规划,交通组织优化,交通控制, 交通诱导等。从目前看,全国已有多座城市建立了交通指挥中心,应用了电视监控、违章监 测、信号控制、交通诱导等现代化交通技术,但管理不够科学,特别是在交通科学的战略战 术方面还很欠缺,主要表现在交通组织不好、交通工程应用水平不高等方面。笔者通过多年 交通组织优化及交通事故防治工作实践, 总结了在交通组织工作中成功的经验和失败的教训, 以供同行参考借鉴。由于笔者水平有限,如有认识不到或认识错误之处,敬请批评指正。
第一章 交通组织优化的思路
道路交通组织优化是在有限的道路空间上,科学合理地分时、分路、分车种、分流向使 用道路,使道路交通始终处于有序、高效运行状态。
早在上世纪六、七十年代,北京就提出了“路不够分时,时不够分路,时路不够断其一 方”的基本优化概念。进入八十年代末期,城市交通流量大幅度上升,交通拥堵已初见端倪。 此时针对交通拥堵所采取的优化方法,转为建立单行禁左、右进右出的流向,在缓解路 网局部拥堵中发挥了重要作用。到了九十年代中期,城市路网呈现出全面拥堵态势,各地都 在探索新的优化方法。
纵观世界上的发达国家,在其经济高速发展进程中,都曾经历过交通拥堵这个阶段,这 是历史发展的一个必然阶段。我国目前也正处于这个时期,北京、上海等大城市首先遇到这 个问题。在这个阶段中,车辆发展的速度远远超过道路建设的速度,经济发展刺激生成的交 通需求远远大于道路资源、管理资源所能提供的交通供给,交通供需矛盾日益激化,表现在 交通上就是秩序乱点、交通堵点和事故黑点的数目大幅度上升,交通拥堵的成因已逐步由秩 序混乱造成通行能力下降转向车多路少导致通行能力不足。在这种情况下,由于一次绿灯无 法放空路口积累的全部车辆,以路口信号绿波带协调为主要手段的各类信号控制系统则完全 失效,传统的路口疏导方法与现代化的交通控制技术很难形成有机整体,造成局部交通拥堵 范围的扩散,影响整个路网的畅通。交通拥堵多发生在信号灯控制的路口,给人们造成一种 假象,信号灯越多路就越堵。实质上现代交通拥堵往往是我们习惯于传统观念、管理理念落 后于交通的发展造成的。换言之,我们总是用解决非饱和交通的做法(包括信号控制系统中 的信号协调技术来解决饱和交通中出现的问题,无论是在交通工程理论上还是在交通现代 化建设实践上都无现成的经验所遵循,故解决现代交通问题,首先要转变观念,理顺思路, 摸清饱和交通与非饱和交通规律上的区别及相互之间的转化关系,才能掌握现代交通特性, 进而制定出科学的现代化交通管理的战略战术,使现代化交通管理技术真正发挥出威力。
1、饱和交通与非饱和交通的区别
严格来讲,饱和交通流的车头时距则不存在可穿插间隙,表现在交叉冲突点上,实际上 是断了一个流向;表现在交织冲突点上,实际上是增加了交通个体的密度,加大了通行阻力。
例:
越普及,但大多数城市路口停止线前移后并没有像国外那样提高了路口通行能力,相反还造 成路口通行能力降低。纠其原因,是因为国外交通流种类单一,自行车含量低,停止线前移 后可以有效地利用路口剩余面积,以剩余空间换取绿灯时间,故可有效提高通行能力。而我 国绝大多数城市为混合交通(大连、青岛、重庆这样的山城或丘陵城市除外 ,路口自行车含 量高,同一信号相位中不同流向的机动车和非机动车之间产生的全是交叉冲突,左转非机
动 车须在路口内等候放行。此时若把停止线前移,其结果都是加大了路口内交通个体的密度, 增加了机动车通过路口的阻力,因此机动车不得不减速慢行,客观上降低了路口通行能力。
我们知道,积累速度超过消散速度是产生拥堵的根本原因。正是路口交通密度增加和路 口出口不畅,才导致路口秩序混乱和交通拥堵。因此对国外经验不能盲目照搬,而要看自己 城市的交通条件再做决定。
在交通工程理论中有个传统做法,就是要缩小冲突范围,在空间上固定冲突点的位置, 便于进行冲突的空间分离和冲突点控制。这是路口停止线前移的理论基础。这种做法在非饱 和交通流条件下是科学合理的,但是在饱和交通流条件下,由于交通流不存在可穿插间隙, 冲突点相对固定,则无法进行冲突分离,其结果只能是断其一方流向。若此时适当扩大冲突 范围,使冲突点可以在一定范围内移动,其结果可以分散冲突点上交通流的时间密度,使其 交叉的各流向由不可压缩的连续流转换成可压缩的自由流,进而可以穿插通过冲突点。
饱和交通与非饱和交通性质不同。饱和交通条件下,流量增加时通过量会降低,死亡事 故也会下降;而非饱和交通条件下,流量增加时通过量会提高死亡事故会上升。饱和可以看 成是矛盾集中造成的,解决饱和交通问题,就应该用分散矛盾的方法。综上所述,这种分散 矛盾各个击破的交通组织优化思路,是受“关公拖刀计”的启发。关公打仗,对方出马五员 大将,单打独斗谁也打不过关公,但五马齐上时关公单虎难敌群狼。关公掉头跑,五员将在 后面紧追,拉成一条线后关公回头迎战,把一对五改变成一对一,利用这样的计策将五员将 分而歼之。交通组织优化是同样道理,交通供需矛盾突出时,应在时间上,空间上将矛盾分
散,按照各自特点分别解决,而不能拘泥于一种传统做法。交通工程为我们提供了交通组织 的方法和手段,而交通组织优化则需要我们灵活运用这些知识。在遇到传统方法不能解决的 新问题时,不妨试一下逆向思维看是否能找到解决问题的思路。换言之,我们在非饱和交通 时要解决的问题,都有可能成为我们解决饱和交通问题的方法。
2、三点问题与交通路权
解决交通组织优化问题,要善于思考、善于借鉴,许多知识、方法、手段是触类旁通的。 例如我们学“微积分”常做的一道题:一个水池,上水速度大于下水速度,问水池用多长时 间能注满?水池相当于一个路网, 上水速度相当于外界放射路向这个路网来的车流积累速度, 下水速度相当于路网内车流消散速度。一旦积累速度大于消散速度,则交通拥堵将产生。一 旦车流注满道路,将会产生交通瘫痪。换言之,我们现在遇到的交通拥堵,实质上是积累快 消散慢造成的,如果我们通过信号绿灯时间的调整,甚至使用信号灯红波带(相反方向为绿 波协制,不是可以迟滞交通流的积累或降低积累速度,使之小于消散速度,控制交通 拥堵吗?这是对传统信号控制中绿波协调的逆向思维,也是对绿波协制的功能扩展,使 之能适应高、中、低负荷各种交通流的需要。因此信号控制实质上是我们调整路网各节点交 通压力的必要手段,只不过信号控制的战略,由中低负荷时的绿波协制,减少路网停车 次数逐步转向了高负荷时的路网负荷均分控制, 减少拥堵发生的机会, 控制目标发生了转变。
饱和交通流条件下产生的交通问题,可归纳为“三点”问题,即秩序乱点,交通堵点, 事故黑点。在非饱和交通情况下,堵多是由于乱造成的,事故的直接损失也大于间接损失; 而在饱和交通条件下,堵又成了乱的成因,越堵越乱,越乱越堵,形成恶性循环。此时发生 的交通
事故,往往间接损失大于直接损失。例如在北京二环路上高峰时段有两车刮增,直接 损失近千元,而由于两车占用车道造成五分钟拥堵,完全消散至少要用 40分钟时间,在此时 段内要消耗掉 1024升汽油才能消散掉这次拥堵,既消耗了能源,污染了环境,又浪费了近 5000人的出行时间。
乱点、堵点、黑点是饱和交通中存在的有形的三点,如果不去解决或解决得不好,就会 转化成部门的重点、难点和热点。这后三点是无形的,但压力却大大超过有形的三点, 搞不好会影响社会稳定。因此在解决“三点”问题时,一要注意及时;二要注意把握好时机, 一般在重大活动前或节假日前不出台新措施;三要注意措施力度要循序渐进,切不可杀鸡用 牛刀。例如现代交通拥堵的成因有秩序混乱型拥堵,信号配时不良型拥堵,事故、故障车占 用车道型拥堵,车多路少型拥堵。在解决起来应对症下药。对秩序混乱,故障事故造成的拥 堵,可派交通民警前去疏导;对信号配时不良造成的拥堵,可及时根据路网各节点负荷情况 调整信号配时;对车多路少型拥堵,则应按调配时、调车道、调流向、调车种的顺序进行交 通组织调整,能调配时的不调车道,因为调车道牵涉到更改路面导向箭头和路口车道导向标 志,少则也须数千元。能调车道的不调流向,因为禁左、禁直、禁右后,部分流向断行会引 起部分司机出行不便,有可能提出不同意见,并且增加了绕行的无效交通量。能调流向的不 调车种,因为对某些车种采取禁限措施后,首先遇到的就是公平问题,搞不好会形成社会热
点,给造成压力。换言之,措施调整力度越大,所需承担的风险就越大。
在交通的三点治理中,应以乱点治理为先。安全、畅通,前提是有序。治乱的重点是看 交通组织是否科学,交通设施是否完备,并按照“以人为本”的原则,分别从司机、骑车人、 行人三个角度去看其各自的空间路权和时间路权。交通设施是用来表示交通法规和交通组
织 的,既反映出交通民警的执法依据,又反映出群众行车走路的路权。设施应用是否规范,应 按设施表示的路权是否明确、完善来确定。如果群众看不出或者看不懂自己的路权,其结果 必然是秩序混乱。因此解决乱点首先要从完善交通组织、规范设施应用入手。群众交通素质 不高,实质上是我们设施应用水平不高造成的必然结果。
什么是路权,严格讲路权是由四种权力组成的:一是出行权。如果要开汽车出行,一定
车不能直接骑行通过路口;二是没有留非机动车通过路口的空间路权,无论非机动车从哪一 边绕行导流岛,最终都要从机动车导向车道内通过路口,机非混行导致秩序混乱;三是导流 岛面积太小,而通过路口的非机动车太多,每小时近 20000辆。在高峰时段时每一信号周期 内各流向的左转非机动车都超过百辆,而导流岛面积仅为 18—20m 2,根本容纳不下
上百辆等 候放行的左转非机动车,其结果导致路口各方向的出口被堵,路口通行能力严重下降,最终 造成路口吞进来吐不出去的混乱局面。
这三处路口后来铲掉了大部分导流岛,留出了非机动车通过路口的路权,路口秩序和通 行能力才恢复正常。
由此可看出,我们道路交通组织优化的好坏,应该以不同种类交通流的行为人能否认清 自己的空间路权和时间路权为标准,以在给定时空路权条件下能够较为彻底的进行冲突分离 为依据,以部分路权(先行权逐步转向完全路权(通行权为努力方向,才能打好三点治 理的硬件基础,能为下一步的管理措施(重点是冲突点上的冲突分离与冲突控制创造出一 个好的管理条件。
3、动静态智能化交通组织
在交通工程理论中, 把 “行” 称为动态交通, 把 “ 停” 称为静态交通, 这种划分不够科学, 和今后交通管理现代化的发展有些脱节。
按照系统科学的观点:随时间快变化的事物或过程称之为动态;随时间慢变化的事物或 过程称之为静态或稳态。快和慢只是相对的,没有一成不变的。表现在交通上,地名路名, 道路里程,路口间距,路网结构,道路渠化,单行禁左,路边建筑,管理警力,道路设施, 停车泊位数,通行能力等等是静态的,不会一天一变;而交通流量、车速、事故黑点、乱点、 堵点、停车场泊位占有率等等是动态的,时时刻刻都在发生变化。
静态多为管理资源,动态多为管理对象。照此划分,静态交通组织包括车道渠化、信号
相位、单行禁左、警告禁令、指路指示信息提示等,主要解决交通资源配置问题,主要的任 务是路网各节点不同流向通行能力分配和路权分配。而动态交通组织包括信号配时、路口间 信号协调、诱导信息、监控检测、指挥调度等,主要任务是交通流分配(或者说是路网各节 点的交通负荷分配 ,以及指挥疏导,确保路网发挥最大效能。
照此方式划分动静态交通,有利于智能化交通的发展。例如,我们要了解某一交通事件, 应从该事件的程度、发展趋势、空间分布、时间分布几方面去了解,而我们所能采集到的信 息,有静态信息、动态信息、历史信息、地理信息等,通过建模还可预测出未来信息,这些 都是交通组织中必不可少的信息。在交通组织中,评价事态达到程度的关系式为:
动态数据
程度 = —————
静态数据
例如我们在车道调整或信号配时中经常用到流量比,就是表示程度的数据,即:
交通负荷 =到达流量 /饱和流量
评价事态发展趋势的关系式为:
趋势 =实时数据 /历史数据
例如我们常说的同比数据,就是表示时间上发展趋势的数据。
评价事件空间分布的关系式为:
空间分布 =各点程度 /地理信息
通过空间分布,我们可以直观地看到路网内各节点的联系。
评价事件整体发展变化的关系式为:
发展态势 =各点趋势 /地理信息
通过发展态势,我们可以提前找到应对方案,真正做到不打无把握之仗,不打无准备之 仗。
智能化的管理信息流程如下:
图 1-3 智能化交通管理信息流程
在智能化交通管理信息流程中,信息平台不是空的,其中设置了交通管理所用到的静态 信息(资源信息 ,历史信息(对比信息 ,地理信息(分布显示信息 ,通过对下端各统计数
据库和技术数据库所提供的动态实时数据进行对比融合,以动态空间分布的形式在电视大屏 上显示出来,使指挥调度人员可随时掌握路面动态进行调度。如果此时指挥调度人员都是高 水平的交通工程师,则可以构成人工智能交通管理系统。若指挥调度人员动态交通组织水平 不高,则可以借助决策平台构成智能化的交通管理系统。
决策平台由两大部分组成:一是动态仿真系统,这是交通组织优化的工具;二是方案库, 共有三类方案:
1常设方案,含岗位方案和信号配时及协调方案。
2常备方案,含特勤方案、快速反应方案、信息诱导分流方案和信号控制截流方案。
3预备方案,含大型活动方案,警种协调方案,处理突发、偶发事件方案、灾害预防方 案和战备方案。
以上方案库的方案,都是在城市整体路网上,找出关键节点(重要节点和通行能力最小 或最堵的节点 ,确定哪是作用点,哪是截流点,哪是分流点,按不同作用点加大通过流量、 减少到达流量或断流分别制定方案,上仿真系统优化仿真,根据显示的问题进行优化完善。 能通过优化仿真标准的按类放入方案库中待选; 不能通过的考虑扩大方案范围进行分流截流, 直至能通过仿真为止。所有入选方案一律做为基层民警技战术训练内容,并且入选方案均为 动态交通组织方案,可根据路面检测情况随时调用。
现代交通管理好比是柏油马路上的“战争” ,打仗没武器不行,没阵地不行,没有战略战 术更不行。信号控制技术、监控技术、诱导技术好比高科技武器,静态交通组织好比阵地、 动态交通组织好比战略技术。有了好的武器,必须有好的阵地,好的战略战术才能打胜仗。 因此在现代交通管理中,这三方面要三位一体,缺一不可。否则,武器、阵地、战术不配套, 再先进的技术也发挥不出应有的效益和优势。
4、互动关系与交通压力转移
交通组织优化思路,要学会动态看发展,相关看影响,辩证看得失的思想方法,换言之, 要学会透过现象看本质,善于查找事物之间的内在联系。
一个事件,按事情发展的先后顺序来看,可以分成若干环节,前后环节形成因果关系, 其中必有一个环节为主要环节,抓住主要环节,就抓住控制事态发展的主动权。在每个环节 中,又有事物的不同方面。在这不同方面中,必有一种矛盾是影响事物发展变化的主要矛盾。 我们抓住主要矛盾,就抓住了解决问题的切入点。故交通组织优化的思想方法,可概括为纵 向抓主要环节,横向抓主要矛盾。其实质是找事物发展之间的内在联系。
事物发展的内在联系,表现在交通上是一种互动现象。例如,经济与交通互动。经济腾 飞,经济活动要增加,促进交通流增长。反之一个地区交通不便,最直接的结果是经济滑坡。 再有堵车与汽车销售互动,车卖得多会造成拥堵,道路拥堵又会影响汽车销售。还有停与行 互动,停车泊位充足有利于刺激交通流增长,停车泊位不足可导致交通流量下降。总之有多
种社会现象与交通存在互动关系,利用互动关系我们可以进行交通压力的转移。
交通压力久而不决或解决不好,会转变成社会压力。压力承受对象也会由交管部门逐步 转向规划部门,市政城建部门,甚至转向市形成社会热点。
在交通组织优化工作中,要注意利用互动关系。例如某商厦将地下停车库改为超市,扩 大经营面积,而地上停车泊位严重不足,造成该地区停车秩序混乱。针对这种情况,交管部 门在商厦周边设置了禁停路段,加强了清障,特别是在该商厦地面停车场入口增派警力,一 旦停车场泊位占满后, 将场外排队等候进场的车及时疏导到其他商厦, 造成该商厦客流下降, 最后不得不腾出地下车库用来停车。
由此例看出,由于上个世纪建设的一些建筑停车设施严重不足,发展下去势必会影响社
会交通。如果我们加强禁停管理,则有利于这些建筑的停车设施建设。对商厦而言,营业额 很大程度止取决于停车泊位的多少,我们不能为保部门利益或单位利益就牺牲社会利益。
交通组织优化调整,实质上是个交通压力转移的过程,形象地说,是拥堵搬家,把甲地 的拥堵搬到乙地。无论是调信号配时,调车道渠化,调禁限流向,调禁行车种,还是修建立 交桥、拓宽道路等等,其结果都是交通拥堵的“搬家” ,只不过是搬多搬少的程度不同。好的 交通组织优化措施,能把拥堵从严重拥堵的路口“搬”到相对畅通的路口,由于“搬”的程 度控制得好,结果是路网内各路口交通压力比较接近,不会由于压力集中造成拥堵。另外要 把重要路口的交通拥堵搬到非重要路口,以确保重要道路的畅通。总之要以路网内各节点交 通负荷均衡为努力方向,才能把路网内产生局部拥堵的机会降至最低。
需要强调的是, “搬”走多少流量,会带来什么后果,最好利用动态交通仿真技术来模拟 一下,以便确定采取什么措施来搬走多余的流量。新的措施实施后,任何一个交通组织优化 措施的实施,在头一个月总会造成交通拥堵,因为群众要适应这个调整,需有一个时间过程。 等群众完全适应了,才能看出这个措施的效果。因此道路交通组织优化调整措施的实施,往 往最先听到的都是批评。此时坚持下来全是效益,坚持不住全是指责。从系统科学的观点看, 群众适应的过程叫过渡过程,过渡过程的时间少则一周,多则两个月。在这个期间由于群众 还没有完全适应新的规定,出现拥堵、秩序混乱是必然的。群众完全适应了新的通行方法后, 叫做稳态过程。此时群众已学会按新规定行车走路,交通秩序明显好转,新措施的效益才能 显现出来。因此,对同一地点的交通组织优化措施的调整不能太勤,至少应坚持半年以上再 做调整。否则会由于调整过勤群众难以适应而引发新的社会热点问题。
由以上规律可以看出,对于交通组织调整带来的拥堵一般不会持久,一个月内就会消散
或转移。 如果拥堵时间超过一个月, 就需要我们研究新的交通组织优化方案进行堵点分流了。
交通拥堵压力转移后是否会引发新问题,关键在压力转移的程度。站在交通行为人的角 度来看交通组织调整,其力度大小有渐变和突变两种方式。如果交通组织调整的力度是渐变 的,如调信号配时,调车道渠化,一般不会引起交通混乱,在短短的几天内交通流就会适应 这种调整,影响的时间、空间范围一般不会太大。而交通组织调整的力度是突变的,如调流 向、调车种等,由于断了流向,被阻断的流向或车种一时难以适应,其结果就会造成短时间 的秩序混乱,影响的时间和空间范围就会较大。因此在采取交通组织突变措施时,应配套进
行相应管理方案的调整,适当增加警力来保证措施的实施,等交通流完全适应后,则可以撤 下部分警力,以避免秩序混乱的时间延长。
由此看出, 交通组织优化措施调整的力度应该是循序渐进的。 如一定要采取突变措施时, 可提前加以宣传,逐步减少突变带来的压力。如果宣传到位,甚至可以产生渐变效果,实现 平稳过渡。
5、路网条件与单行禁左交通组织的关系
从交通工程理论讲,单行交通组织可以大大简化路口内的冲突形式,可以有效地减少路 口内的冲突点,进而可以有效地提高路口通行能力,减少交通事故。
路口禁左,可以减少左转车对对向直行车流通过路口造成的影响,进而提高路口通行能 力。
国内目前进行单向交通组织的城市不在少数,大连、青岛等城市组织得相当成功。不仅 道路通行能力大幅度提高,而且信号控制系统绿波带的作用发挥得很好,绿波带宽至少比双 行时宽了一倍,信号控制区内的停车次数明显减少。
纵观发达国家,多数城市都实行单向交通,并且取得很好的效益。但是在北京,从上个 世纪八十年代起, 开始建立单行禁左右进右出的流向, 到 97年底开始出现全市性交通大 拥堵。 98年实行以解禁为主的优化思路后,交通拥堵逐年减轻。随着城市的开发,北京城区 干道禁左路口的总数已从 97年底的 157所下降到 55处,实行多年的对微型客车、旅行车、 轻型越野车的单双号控制也已取消。说明单行禁左的交通组织不一定适合所有城市。
单行禁左需要具备以下几个条件:
1、 车种单一。 在交通流中不能包含非机动车含量, 如有非机动, 也应随机动车一道单行。 否则非机动车双行时,路口内冲突情况并未改善,冲突延误并未减少,通行能力不会比双行 提高很多,路口信号仍需按双行进行配时。
2、路网密,路口间距要小。单行搞得好的城市路网,路口间距一般不大于 200米,以小 于 100米为宜,此时既使车辆绕行,绕行距离也不大于 0.5公里。路网稀路口间距大的路网 不宜搞单行。例如北京路口间距平均为 700米,绕行距离一般超过 2公里,绕行距离和绕行 时间都太长,会增加路网内大量的无效交通量,在高峰饱和条件下会造成大量拥堵,同时将 大量增加绕行的延误时间。
3、公交车和特种车辆应单行。如果仅是社会车单行,公交车和特种车不单行,在路段上 还要按双行保留车道,在路口还要按双行进行组织,冲突点没有减少,通行能力没提高,反 而浪费了许多路面,实质上是减少了路网上道路面积的使用率,造成其他道路的拥堵。这种 既没解决路网内拥堵问题,又造成群众出行不便的做法,实在是得不偿失。
就北京市区路网条件来看,故宫、北海、什刹海、天坛、天安门广场这些规划固化物散
落其中,不可能从中修建道路进行路网加密。这些建筑群阻断了北京市区内的全部胡同,在 二环路内所剩的 1800条胡同中, 无法形成一条贯穿城区南北或东西的小路。 两条以上能够连 通且有利用价值的胡同仅有 107条,其余均是胡同口错位,无法象大连、青岛那样利用小路 单行构成有效的单行道路系统,只能按局部区域集散的需要组织单行交通。因此对于单行交 通组织,是需要路网条件做支持的。
无论是主干道,次干道,支路还是胡同,是否进行单行禁左交通组织,除了看路网条件 外,还要道路的服务对象。如果主要交通流为跨区的长距离过境流,则定义为过境路。对于 过境路要求的是“畅” ,尽量减少过境车流通过时的延误时间,因此可以适当搞主干方向的禁 左,以保证主干方向的畅通。如果主要交通流是本区域内的生成流或到达流,则定义为集散 路。集散路追求的是“通” ,即道路各流向的通达性,应以方便集散为主,就不宜搞禁左。如 果搞了禁左,不仅会造成群众出行不便,而且会因为通达性差,导致道路周边区域的经济滑 坡。
畅与通是相对的,是一对矛盾的两个方面。我们进行交通组织,就应抓住这对矛盾,以 符
合道路所在区域绝大多数人的利益为优化标准, 出台的优化措施就会得到大多数人的支持。 反之拘泥于书本理论知识,只看他人取得的效果,不看自己具备的条件,有可能损害大多数 人的利益,而引发出新的社会热点问题。
6、渐变与突变
事态发展有两种形式,渐变与突变。反映在交通组织上,是个力度大小的程度问题,了 解渐变与突变,目的是要研究交通问题转化成社会热点问题的临界点,使交通问题始终解决 在交通范围内,而不会激化矛盾成为的难点和热点。
按照系统科学的观点看,对系统某一要素进行调整时,评价系统的指标有超调量和跟随 性。超调量即调整后系统适应力度的大小,跟随性即其他要素适应时间的快慢,表现为一随 时间变化的过渡过程,可用传递函数或状态空间来表示。一旦完全适应后,则表现为稳态过 程,可用放大倍数来表示,即调整的效益。此时系统内部处于稳定状态,系统内部的发展变 化是渐变的,是有序的。系统内部的发展趋势和程度是能观能控的。交通组织优化调整的力 度应始终处于渐变范围,以交通行为人心理上能够承受为标准。此时,调整的力度与适应的 时间成正比。
若调整力度过大,超过系统的超调范围,系统由于产生过激振荡而无法适应,系统内部 变化产生突变,使系统处于无序的非稳定状态,此时系统内部发展趋势和程度是能观而不能 控的,问题的性质发生了本质的变化。
评价一个社会系统,首先应看这个系统是处于稳态,亚稳态,非稳态。如果这个系统稳 定
性很强,则调整的力度可大些;反之系统稳定性差,调整的力度则不能大,否则会把系统 由稳态推向非稳态。交通是一个典型的社会系统,交通组织调整的力度取决于社会系统的稳 定性。若社会系统中存在大量不稳定因素,则交通组织调整力度就不宜过大,把调整力度始
终掌握在大多数人受益,少数利益受损害的人心理上能够承受的程度上。要突出一个公平, 多用经济手段,少用行政手段,避免把交通问题转化成社会热点和难点。这就要求 从事交通组织优化工作的人 “用药对症、 剂量要准” 。 掌握好亚稳态是渐变转向突变的临界点, 只使压力发生转移,而不使矛盾发生转化。对于我们所采用的交通组织调整形式,对交通行 为人而言应始终是渐变的,而不应是突变的,要充分考虑交通行为人的心理承受能力,避免 激化社会矛盾。这是因为在非饱和交通条件下,如果向好的方向发生突变,尚有一定承载余 地,不会发生大的交通压力转移;而向坏的方向突变时,则可能就地发生拥堵、事故、秩序 混乱、社会意见等。但是在饱和交通流条件下,在路况、流向、通行能力等方面发生突变时, 包括往好的方面突变,其结果都是秩序混乱、拥堵、事故或交通压力的转移。其原因是道路 使用者信息滞后或处于适应过程造成的。
渐变可控但突变不可控,故通行能力的调节尽量避免突变,信号配时的调整为渐变调节 的最佳手段,因此要求信号控制系统能够集中,少用单点定周期控制。同时,交通组织 优化的发展方向,正逐步由单行禁左渠化等静态通行能力分配组织向信号配时调整、信息优 化等动态流量负荷分配组织方向转化。但是道路条件、交通组织必定要随流量负荷的变化进 行调整改善,改善后的前一周,势必会引起交通混乱,要充分认识到这是处于道路使用者适 应新条件的过渡过程中, 按照系统的跟随性, 一般一两个月就可以达到新的稳态过程。 因此 不 要一见有问题就急于再调整,达不到稳态则看不到效果,没有调整则不会有解决问题的机会 和调整后的效益。为减少调整后带来的暂时混乱,一般在调整前两周要加强调整方案
的宣传 和正确的导向。换言之,通过加强宣传,变突变为渐变,缩短适应的过渡过程,尽早见 到调整的效益,是今后交通组织优化调整常用的手段。
7、从饱和条件下的拥堵成因看现代交通组织优化观念的转变
积累快消散慢是导致拥堵发生的成因,从这个观点来看传统的交通规划、交通组织优化 的观念,会发现很多问题。
7.1立交桥
立交桥是解决路网节点拥堵的有效方法。在非饱和路网中经常发生拥堵的节点上,建起 立交桥, 可以起到立杆见影的疏堵效果。 但是在饱和路网上为解决局部节点拥堵而建立交桥, 其结果将是一场“灾难” 。因为该节点由于建桥,其交通拥堵不是缓解而是转移,相当于拥堵 扩散,相邻的几个路口都会发生拥堵。
立交桥分为定向式立交,互通式立交,菱形高架桥。无论哪种立交方式,仅仅是解决了 机动车转向的问题,但带来了行人、非机动车通过立交桥的困难,要么上下坡、要么增加绕 行距离,容易引发交通事故。立交桥还有一个不利因素,由于通过立交桥进往往没有信号灯 控制,加快了相邻路口交通流量积累的速度,容易引起相邻路口的交通拥堵。
例:
做定向立交或互通式立交 (进入环路的除外 , 以避免市区内灯控路口流量积累过快造成拥堵。
路网内的各类路口,我们统称为节点。一个节点发生了问题,不能只考虑在这个节点上 找出路,不要忘记我们面对的节点是网络节点,只从点上解决问题,会把矛盾转移到网上,
辆。故一次绿灯即可放空,不会造成流量积累产生拥堵,但把路口红灯停车转移到人行横道 处,总的行程时间没减少。此时由于一次绿灯可以放空停止线后全部积累的流量,故可以应 用信号绿波带协调技术使路口 A 、 B 和人行横道信号灯 C 协调联动,故通过这三处信号灯时 可以一次通过,不会遇到红灯。北京市区平安大街信号协调,就是最典型的例子。
例:北京市区平安大街信号协调
平安大街 99年贯通通车, 全长 6.7公里设了 7处路口信号灯, 通车后由于路口间距过大, 难于进行信号协调。 后在全路 12处人行横道处加装了行人信号灯, 平均 300米左右就有一处 信号灯,由于没有进行信号协调,通过平安大街全程时由原来最少停 7次车转为要停十几次 车,群众意见很大。为此我们进行了专门的信号绿波协调,平均通过六处信号灯时才会遇到 一次红灯, 使通过平安大街全程红灯停车次数由十几次下降到 3— 4次, 并且每次只需等一次 红灯即可通过。
由此可见,我们对于信号灯应用有个再认识过程。结合信号控制系统的使用条件,逐步 加密信号灯,才能创造出信号绿波带的协调条件,真正缓解交通拥堵。
信号灯的另一个重要作用是进行流量负荷。下游路口拥堵,减少上游路口通向下游 流向的绿灯时间,即可缓解下游拥堵。此时拥堵已搬家到上游路口。如果想让上游几个路口 分解下游路口交通压力,不需调整上游路口绿灯配时,只要把上游到下游流向上的各个路口 的信号协调方案调成信号红波即可。此时上游各路口均分了流向下游的这股流量,减轻了下 游路口交通压力。同时是上游几个路口均分压力,每个路口都不会造成拥堵。
红波带实质上是反方向的单向绿波带,它既可以对红波流向的交通压力进行均分,又可 以对绿波流向的交通压力进行卸载,在饱和交通的条件下,这种控制方式会有很大用途。
随着城市居民的外迁,交通流的潮汐性特点越来越明显。早上进城多,晚上出城多。道 路总是一个方向挤而另一个方向空。很多国家和城市采用可变车道的办法来应对,取得一定 效果。但是路段上车道变化了,路口车道却没变化,通行能力没提高,就容易随着流量积累 的加快造成路口拥堵。此时若是用单方向绿波带代替可变车道,或单向绿波配合可变车道使
道路交通组织优化 用,则能大大减少路口拥堵,提高路口流量消散的能力.因此,交通流潮汐特性较强的市区 干线道路和对外放射道路,在高峰时宜采用干线信号协调方式,以单方向绿波带为主要手段, 以路段交通负荷均分为主要目标,可以取得明显的缓堵效果. 7.3 总结与归纳 如何认识立交桥与信号灯,对于解决\"点\"的问题来讲,立交桥最好;对于解决网的问 题,信号灯最好.但笔者认为,建立交桥要慎重.因为路网中各路口通行能力越接近,越不 易发生大的拥堵;反之路口间通行能力相差越大,越容易产生\"瓶颈\" ,则越容易拥堵.所谓 节点,都是网络节点.解决点的问题,不能以转化成网的问题为代价,否则就是拥堵范围的 扩散. 对于饱和路网,信号灯越多,路网各路口负荷调节能力越强,越不易发生拥堵.但是立 交桥越多,则路网负荷的能力就越差,越容易在高峰时造成拥堵.因此全立交式的快速 道路网,适合于非饱和交通出行.而在饱和条件下,由于缺乏必要的流量手段,容易导 致流量积累快消散慢而产生的拥堵.换言之,我们应该转变非饱和的传统交通工程观念,按 照饱和交通的特点,从静态和动态交通组织上分别解决好通行能力分配和流量分配问题,以 达到路网负荷均分的目的. 8,现代交通组织优化思路 随着科技发展和社会进步,交通组织也要做到与时俱进.由非饱和路网的局部拥堵到饱 和路网的整体拥堵,由单行,禁左,渠化的传统交通优化观念到信
号协调,信息诱导动态负 荷的现代交通组织优化思路的形成,交通组织重点正逐步由单行禁左渠化组织到信号配 时协调的交通负荷组织向交通诱导信息组织方向发展.未来的交通组织将是以交通信息组织 为主要手段,而不是完全由信号灯进行人为,把行驶路线选择的主动权部分地给了驾驶 员. 今后一个时期交通组织优化的思路,可用几句话概括,即:对于宏观交通组织,在时间 上要削峰填谷,在空间上要控密补稀,体现出矛盾分散时空均分的原则;对于微观交通组织, 信号配时上要分秒必争,在车道渠化上要寸土必争,体现出在冲突分离基础上充分利用空闲 时间和空闲面积. 对于静态交通组织,重点解决好通行能力分配和路权分配问题,为动态流量和交通 有序打下一个好的基础;对于动态交通组织,重点解决好路网交通负荷均分问题,防止交通 压力过于集中造成拥堵.换言之,现代交通组织优化,在宏观上要解决好压力均分,在微观 上要解决好冲突分离.静态组织是基础,动态组织是手段;思路是分散矛盾,转移压力,各 个击破,追求整体效益,方法是动,静态结合,重在路网能力. 综上所述,交通组织正逐步由静态组织向动态组织转化,由追求路口最大通行能力逐步 向追求路网最大能力方向发展,由单行禁左渠化向信号协调信息组织方面前进.要求从 16
道路交通组织优化 事交通组织工作的交通工程师,不仅要掌握交通工程理论知识,更要掌握路点,交通特 点.不但要懂得\"管\"的强制性,更要懂得\"理\"的协调性.掌握路网中作用点,卸载点, 截流点,分流点的内在联系,熟练应用交通组织技术,信号协调配时技术,信息诱导技术和 动态仿真技术,才能适应饱和路网条件下现代化智能交通管理的需要. 现代交通组织优化涉及到思想方法和技术方法两个层面,思想方法解决战略战术问题, 技术方法解决\"武器\"手段问题.战略方案,技术装备,技战术三位一体,形成现代交通组 织的整体合力. 交通本身是一门时空科学,思想方法也应从时空两方面进行.在时间上按事情发展的先 后顺序来看问题,则可把问题分成若干环节,前一环节是后一环节的形成条件,后一环节则 是前一环节的必然结果.在空间上,按事态存在的不同方面来看问题,可把问题分成若干类 型,各种类型之
间存在横向联系,在现代交通组织上要善于纵向抓主要环节,横向抓主要矛 盾. 现代交通问题有以下几个主要环节:城市规划,交通规划,道路设计,道路建设,交通 组织,交通管理.每一环节中出的问题,往往要靠后续环节来弥补.但每个环节遗留一些问 题,最终都要靠交通管理这一环节来承担.如果交通组织环节搞得好,交通管理环节的压力 就可以明显减轻,城市交通就会出现高质量和高效率.反之,采用什么样的先进技术,最终 也不会取得应有的效果. 技术方法应从信息和控制两方面进行.所谓智能控制,实质上是信息与控制的整合.控 制技术包括信号控制技术和诱导控制技术;信息技术包括监控技术,检测技术,信息集成技 术及决策技术,其核心是动态仿真和方案库. 在城市规划方面,很难避开文物古迹,风貌保护,风景名胜等规划固化物.一个城市的 基本格局,受其历史影响,很难从根本上加以改变.因此在交通规划方面,难免受其影响, 一般表现为交通供需倒置的形式.在道路规划设计方面,绿化景观与交通争路的矛盾十分突 出,考虑城市整体环境,道路设计不得不做出让步,除满足起码的安全条件外,良好的通行 条件难以保证.在道路建设方面,往往由于拆迁不到位或者降低成本节约经费,很难按照设 计要求进行建设,而是按照极限条件进行建设,建成的路无形中增加了许多拥堵或事故隐患. 因此要求道路交通组织按照最终建成的道路条件进行优化设计,避免把隐患留给管理环节. 对于道路交通组织难以消除的隐患,一定要在管理方案中利用警力加以控制. 从社会发展的趋势来看,发展经济一般都会导致车路发展矛盾激化,堵车未必都是坏事. 堵车虽造成环境污染,能源浪费和投资环境恶化,但堵车却促进了道路的建设和城市的发展, 修建道路最直接的经济效益是地皮的增值,创造了房地产商机.交通现代化建设也只有在这 种良性循环中才有发展的机会.纵观世界发展的历史,凡是历史悠久,文化深厚的国家,发 展现代化的包袱就越沉重.世界上很多发达国家和地区,仅有几百年的发展历史.而世界上 四大文明古国,没有一个步入现代化的行列.这是由于历史遗迹产生的规划固划物,形成了 城市的基本格局,减少了城市的发展空间.在交通上,这些都是交通的吸引源,是城市发展 的文化资源.但在交通条件上,路网格局只能适应几年前甚至上千年前的交通需要,根本没 17
道路交通组织优化 有现代化交通发展的改造余地.因此,就现在的道路条件来看,一般都存在着各种瓶颈和隐 患,这些都是产生拥堵的硬件条件.若要避免产生大范围交通拥堵,则要提高路网的流量调 控能力,利用现代信号控制技术和诱导技术,或卸载,或截流,或分流,将交通压力均分在 路网各节点上.换言之,路网不好用,就须加强路网动态交通负荷能力.这一切离开现 代信号控制系统,是根本无法做到的. 18
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