N65.交通路口拥堵程度的量化与评价要点
巡山小妖精
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2021年01月25日 09:27
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老公公干儿媳小说-
交通路口拥堵程度的量化与评价
—从武汉市珞喻路看交通堵塞
参赛队员：路康奕
指导老师：王维佳
学
校：华中师范大学第一附属中学
1
摘
要
交通拥堵既是一个经济问题，又 是一个社会问题，已经成为现代城市经济发
展过程中的瓶颈，备受人们的广泛关注。
对交通拥堵程度的判断，广大市民往往是凭经验和直觉进行的，如，
“人车挤
成一团”
、
“前看不到头，后看不到尾”等等，缺乏量化手段，具有一定的主观性
和片面性。
因 此，
对交通拥堵程度的量化及评价的研究具有重要意义和理论价值。
本文研究的成果如下：
(1)
以武汉市珞喻路为研究对象，采取 跟车调查、随机乘车调查以及问卷调查三
种方式，综合考查了交通道路运行状况，从宏观上得出了珞喻路 段经常堵车
的原因。
(2)
以交通路口作为研究的切入点
,
分析了路口的通行能力和红绿灯间隔时间的
内在关系，得出了道路通畅与否取决于路口实际 通行能力的结论。提出了交
通路口拥堵级别的量化模型，并且，当停车线之间的距离为零时，模型可以< br>评价路段任一截面的拥堵程度。计算了珞喻路——街道口拥堵级别，从微观
上得出街道口处于堵塞 状态的结论，认为路口每次绿灯的持续时间制约了路
口的实际通行能力，应该根据交通流量的大小实时调 整红绿灯时间的方案。
量化模型的计算简单、容易，具有实用性。
(3)
设计了一份居民出行方式的调查表。根据出租车票提供的信息，统计和分析
了近三年武汉市出租 车的运行状况。
本项目为城市交管部门减轻交通拥堵压力、采取缓堵措施提供了科学依据，< br>同时也为出行者选择绕开拥堵路段、满足出行需求提供了便利，具有一定的实用
和推广价值。
关键词：交通拥堵；量化模型；通行能力；红绿灯；调查表
2
一、问题的提出与研究思路
交通是城市的“血液”
，是城市生命和活力的表 现，也是衡量城市现代化的重
要标志。
随着我国国民经济的快速增长，城市化进程的 步伐加快，机动车数量的迅猛
增加，交通拥堵已经成为制约城市经济发展和可持续发展的一个重要瓶颈， 严重
影响着城市生活的正常运转，困扰着城市居民的工作与生活，恶化着城市的生态
环境，令人 十分忧虑。
交通拥堵不仅是一个经济问题，也是一个社会问题，备受人们广泛关注。有
人戏称“交通拥堵”为“城市病”
，或者定义为城市“三难问题”
（乘车难、行车
难 、停车难）
。可是，对交通拥堵程度的判断，大多市民往往凭直觉和经验，如，
“前看不到头， 后看不到尾”
、
“走走停停，停停走走，犹如蜗行”
、
“人车挤成一
团”
等来形容堵车的强度
,
缺乏量化手段，带有一定的主观性和片面性。 而文献
对交通拥堵程度的评价，通常提供一些专业术语，如，出行影响指标、交通流参
数指标、 服务水平指标等，这些指标体系让普通市民无所适从，难以理解。
因此，如何刻划和建立一个 交通道路拥堵程度的量化模型，给出缓解交通堵
塞问题的相应措施，这是我们研究的主要目的。
研究的思路：
(1)
以武汉市交通主干道——珞喻路为研究对象，设计了 一份居民出行方式
的调查表，采取跟车调查、随机乘车调查以及问卷调查三种方式，利用“人、车、路”综合考察交通运行状况，从宏观上得出了珞喻路段经常堵车的原因；
(2)
通过分析路口的实际通行能力，建立了交通路口拥堵程度的量化模型，
计算了珞喻路——街道路口的拥 堵级别，得出了道路通畅取决于交叉口实际通行
能力的结论；进而利用“点、线、面”相结合的方式，计 算了珞喻路段的拥堵程
度，并认为路口的红绿灯间隔时间制约了路口的实际通行能力，需要根据车流量< br>的大小进行实时调整的结论。
（
3
）
收集了
200 7
年到
2009
年部分武汉市客运统一发票，
统计了武汉市出租
车运 行的平均时速，得出了城市交通总体还处于拥堵程度的结论。
建立的模型和结论可以为交管部 门减轻交通拥堵的压力、采取缓堵的措施提
供科学依据，同时也为出行者选择绕开拥堵路段、满足出行需 求提供便利，具有
实用和推广价值。
二、武昌区珞喻路交通现状与分析
武汉位于湖北省东部，由汉口、汉阳、武昌三镇组成，长江与汉水的交汇处，
3 < br>素有
“
九省通衢
”
之称，
是中国中部最大的枢纽型特大城市，
具有承东启西、
沟通南
北、维系四方的重要作用，是中国经济地理的“心脏”
。在经济日渐活跃、城市日
益繁荣的同时，也被城市交通拥堵问题所困绕。
多年来， 武汉市民饱受堵车之苦。
2009
年，武汉市开展了一场从市长到市民
全民行动的“治 堵战”
，然而交通拥堵状况并未缓解，交通形势不容乐观。由广大
市民选出的武汉市交通“十大堵点
”依次为：
1
）武汉长江大桥；
2
）江汉路 步行街；
3
）武昌街道口；
4
）武昌小东门；
5
）汉口循礼门；
6
）汉口常青路；
7
）武昌火车站；
8
）武昌岳家嘴至梨园；
9
）武昌丁字桥；
10
）汉口竹叶山转盘。
图
1
为武汉市城市交通部分截图，十大堵 点地理位置的分布及待考察的珞喻
路段见图
1
所示。
可以看出，武汉市交通“十大堵点”中，武昌区占
5
个，而武昌区珞喻路段
就占
2
个堵点，分别是武昌街道口和武昌丁字桥，武昌区另外
4
个堵点如武汉 长
江大桥、武昌小东门、武昌岳家嘴至梨园、武昌火车站则坐落在珞喻路段的上游
或周边附近的 地理位置上。因此，当珞喻路段或者在该路段的某一交叉路口上一
旦出现了交通拥堵，堵塞现象可能传播 蔓延，影响交通路网的其他区域，在路网
结构中形成恶性的饱和循环，
导致交通严重阻塞，出行者将苦不堪言。
例如，
2009
年
9
月
5
日，正值各大高校新生报到高峰期，从武昌大东门到武昌鲁巷约
9.29
公里长的路段，出现 了交通大瘫痪，珞喻路段几乎成了停车场
(
来源：荆楚网
/a/20090906/< br>)
。由以上分析可知，选择珞喻路段考察城
市交通堵塞问题具有典型意义。
图
1:
武汉市“十大堵点”地理位置分布
4
2.1
武昌区珞喻路段基本特点
武昌珞喻路是武汉市重要的交通大动脉，它东连东湖高新科 技开发区和葛店
经济开发区，西连武珞路至武汉长江一桥，南面是武昌火车站，北面是湖北省政
府和东湖风景区，全长约
8.5
公里，沿途有
8
个重要交叉路口（
1
：丁字桥、
2
：
亚贸广场站、
3
：街道口、
4：广埠屯站、
5
：卓刀泉站、
6
：东湖开发区站、
7
： 鲁
巷站、
8
：关山口）
，如图
2
所示。
图
2
：
珞喻路交通图
珞喻路主干道附近，城市活动具有如下几个方面特点
:
1)
庞大的商业圈。从珞喻路丁字桥到关山口（华中科技大学）
,
街道两边沿途有
中南商圈、街道口商圈、广埠屯电脑城，鲁巷光谷中心等特大型商场活动中
心， 这些集购物、休闲、娱乐为一体的中心，拥有吸引大量消费群体的各种
设施。
2)
庞大的科技和文化中心。
据调查，
以珞瑜路鲁巷光谷中心为圆 心，
5
公里半径
范围内，
汇集了武汉
80%
以上大学，云集了华中科技大学、
华中师范大学、
中
国地质大学、武汉大学、中南财经政法大 学、中南民族大学、武汉理工大学、
武汉工程大学等大约
42
所高校，
而武汉 市在校大学生人数达
104
万，
已跃居
全国第一
（
2008
年统计数据）
，
是世界上大学生密集程度最高的地域。
在校大
学生构 成了一支庞大而固定的消费群，对交通的需求大。
3)
蓬勃发展的国家级 东湖高新技术开发区（武汉
·
中国光谷）
。珞喻路鲁巷广场
是开发区的中心地 带，聚集了
2000
多家高新技术企业，
NEC
、西门子、正大
集团 、长飞光纤等国际大型企业星罗棋布。新区的开发吸引了大量的居民和
从业人员，而作为城市主干道的珞 瑜路和平行道路就成为输送这些人群的主
要纽带之一。
4)
日趋完善的公共服务设施。珞喻路街道两侧，紧邻有湖北省妇幼保健院、武
5 汉陆军总医院、武汉大学口腔医院和湖北省中医院等四家三甲医院；五月花
大酒店、珞珈山、湖滨花 园、华美达、珞洪山雄楚国际大酒店等五家五星级
酒店；此外，还有东湖国家高新区·
科技会展中心以及华中科技大学光谷体
育馆等大型会议和体育设施。
5)
不断改善的城交系统。
按照
8684
武汉公交查询网
(
/
)
提
供的数据统计得出：
武汉市
2009
年 公交线路共
245
条
（不含远城客运线及小
公共汽车线路）
、
公交车辆共
5700
台
（不含远城区公交车、
不含小公共汽车）
，
其中，武汉市珞喻路主干道上共有
55
条不同的公交线路
(
不含区间 车和通宵
车
)
，配车约为
1650
辆，日均通行量为
231 00
台次左右；武汉市最长的
715
公交线路，
全长约
28.9公里，
贯通汉口和武昌东西方向，
沿线经过珞喻路段。
见表
1
。 主干道交通设施良好，承载着广大市民上班、购物、郊游等各种交
通需求，发挥了巨大作用。另外，还有
:
武黄高速公路、沪蓉高速公司、京
珠高速公路、
107
国道等毗 连武汉东湖高新开发区。
表
1:
珞喻路沿线重要交通站点一览表
序号
站点名称
站点位置及公交线路
位于五月花大酒店、洪山公园南门前。
线路为：
1
丁字桥
15 18 25 59 66 308 401 413 503 510 518 519 521 536 538 540 564
576 581 583 586 590 593 596 601 608 702 703 709 710 715 723 728
729 804 806 811 907 913
位于武商亚贸广场前，武汉陆军总医院大门口。
2
亚贸广场
站
线路为：
15 18 25 59 66 308 318 401 413 503 510 518 519 521 536 538 564
576 581 583 586 593 596 601 608 702 703 709 710 715 723 728 729
804 806 811 901 907 913
位于武汉理工大学，湖北省妇幼保健院，街道口商圈。
线路为：
3
街道口
15 18 25 59 66 308 317 318 401 413 510 518
519 521 536 538 564
共
36
条线路
576 581 583 586 593 596 601 608 702 703 709 715 728 729 804 806
901 907 913
位于广埠屯华中师大门、武汉大学测绘学院前，广埠屯电脑城。
4
广埠屯站
线路为：
15 18 25 59 66 308 312 318 401 510 518 521 536 538 552 572 581
583 593 596 601 702 703 709 715 724 728 804 806 810 901 907 913
位于武路路卓刀泉路口、卓刀泉公园。
5
卓刀泉站
线路为：
15 18 25 59 66 72 308 312 318 401 510 518 521 536 538 552 572
581 583 591 593 596 601 702 703 709 715 724 728 804 806 810 901
共
35
条线路
共
33
条线路
共
39
条线路
共
39
条线路
备注
6
907 913
位于武洛路湖滨花园酒店、武汉科技会展中心前。
6
东湖开发
区站
线路为：
15 18 25 59 72 312 401 510 518 521 536 583 591 593 702 703 709
728 810 901 913
位于鲁巷光谷广场、华美达五星级酒店、光谷中心商圈。
7
鲁巷站
线路为：
15 18 25 312 510 518 521 536 591 593 702 703 718 755 756
789 903 912
位于华中科技大学南大门。
8
关山口
线路为：
15 18 25 312 510 518 521 536 591 593 702 703 718 755 756 789
903 912
共
18
条线路
共
18
条线路
共
21
条线路
2.2
交通生成—武汉市机动车的保有量
城市交通是一个由人、车、路、管理技术等因素构 成的复杂大系统，交通畅
通与否需要系统中各要素的有机协调配合，例如，现代城市交通中出现的
“
道路年
年建，出行照样堵
”
就形象地说明了道路的建设速度远远低于车辆 的增长速度，交
通需求增长大于交通供给，进而又形成了新一轮交通拥堵现象。
根据 武汉市国土规划局
2009
年发布的城市交通“蓝皮书”
，数据表明：
(1)
武汉市机动车拥有量快速增长。
2008
年底，武汉市机动车拥有量 达到
76.9
万
辆，其中，私人机动车拥有量达到
55.9
万辆，占 全市机动车总量的
71.5%
，比
2007
年增加了约
4.8
万辆，
增长
9.3
％。
其中，
私人客车达到
30.8万辆，
比
2007
增加
6.2
万辆，增长
25.3%< br>，机动车的增加主要来自于私人客车。表
2
是武汉
市
2000
年
—
2009
年机动车拥有量及逐年的增长率。
(2)
城市道路交通设施和停车设施不断改善。
2008年武汉市城区道路面积从
2007
年的
4771
万平方米增至
5 809
万平方米，
增长
42.7%
；
人均道路面积
9.30
平方
米增至
9.75
平方米，增长
4.83%
。据不完全统 计数据，
2008
年城区约有停车
泊位
22.6
万个，比
2 007
年增加了
1
万个停车位，增加幅度为
4.6%
。此外，珞喻路段卓刀泉立交桥也于
2009
年
11
月
20
日全线 通车，
沿线修建了三座人行
桥和二座人行地下通道。
然而，
在城市 交通设施和通行条件得到了提高的同时，
武汉市许多重要路段
（或
路口）仍出现了不同 程度的交通拥挤和阻塞现象，成为城市发展过程的瓶颈。
(1)
在高峰小时内，
2008
年武汉市区交通量在
1
万辆以上 的路口由
2007
年的
16
7
处增至
19处，
7000
辆以上的路口由
45
处增至
50
处。
(2)
拥堵的路口直接导致了武汉三镇的行车速度减 慢，
平均车速为
23.3
公里
/
小时。
其中，武昌道路平均 时速为
24.7
公里
/
小时，而珞喻路一线最拥堵，平均时速
仅18.8
公里
/
小时。
(3)
城市居民每天平均用于交通的时间约为
77
分钟，
比
1998
年的
62
分钟增加
15
分钟。
由上分析可以 发现，随着国民经济的发展，道路面积的供给总是有限的，基
础设施的建设具有较长周期，与快速增长的 交通车辆相比，特别是人们私有车辆
拥有量的迅猛增加，城市道路承担了更大的交通流量城市交通仍面临 着拥堵的挑
战和考验。
值得注意的是，虽然控制武汉市机动车拥有量会对交通拥堵起 到一定程度的
缓解作用，但着眼点不在于减少机动车拥有量的数量，而在于降低道路上的交通
流 量和交通成本。
表
2
：
武汉市机动车保有量
年份
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
机动车保有
量（辆）
353
，
251
447
，
505
506
，
010
560
，
649
623
，
302
653
，
023
703
，
012
730
，
228
769
，
344
792
，
345
增长率
(%)
26.68188
13.07360
10.79801
11.17508
4.768315
7.655014
3.871342
5.356683
2.989690
图
3
：
武汉市机动车保有量图
2.3
交通生成—珞喻路段的居民出行方式
在城市交通拥堵日益 严重的背景下，考察居民出行的方式，研究居民出行特
点和内在规律，对合理分配城市交通资源、缓解交 通堵塞、提高城市道路的利用
率是有意义的，具有实用价值。
2.3.1
居民出行方式—调查表的设计
根据不同的地域特点，武汉市区可以划分为如下四类活动区域
:
（
1
）商业居住区；
（
2
）居住工业混合区；
（
3
）高校区；
（
4
）城郊结合区。
8
珞喻路段街道两侧， 聚集有武汉理工大学、武汉大学、华中师范大学、武汉
体育学院、中国地质大学、华中科技大学等高校和 其它大专院校，还有洪山中学、
卓刀泉中学等中等教育
,
人口密集大，
是一个 名副其实的文化教育密集区
,
因此，
我们将珞喻路段周边活动区域划分为高校区。
居民出行方式的组成较 为复杂，影响出行者进行交通方式选择也比较多。从
静态属性和动态行为这两个方面来考察居民出行特点 ，设计了一份居民出行方式
调查表。
其中，
图
4
：
居民出行调查表示意图
出行目的：指工作
(
包括上班、上学、公务等
)
；生活
(
购物、探亲访友等
)
；娱
乐
(
娱乐、旅游等
)
。
交通工具：指公交车、出租车、私车、自行车、步行等在内的
5
种日常出行
工具。
拥堵程度：
指居民出行时交通运行状况，
分为四个拥堵级别，
分别是：
畅通
(
用
绿色表示
)
、
拥挤
（用黄色表示 ）
、
堵塞
（用橙色表示）
、
严重堵塞
（用红色表示）
。
其定义见后面说明。
对珞喻路段上的行人进行问卷调查，当场发放、填写并收回 ，一共有
110
份
调查报告。
2.3.2
居民出行方式—调查表的统计
(1)
交通工具的选择
以上表明：居民出行工具仍以公交车、自行车为主导，占全部出行比例的
59.
6%
，其中，以自行车或步行的出行者，其生活所在地与到达的目的地较近，并且
随着出行距离的增 加，出行方式的“机动化”程度逐步提高。一般
2
公里以内步
行为主；超过
3
公里，选择自行车出行的方式逐渐降低；
3
公里到
6
公里之间的
9
距离，乘坐出租车的数量增加 ；而出行
6
公里以上，乘坐公交车的数量明显增多。
同时，受调查者学生身份较多。< br>
选项
(a)
公交车
(b)
出租车
(c)
私
车
(d)
自行车
(e)
步
行
空
白
表
3
：
居民出行交通工具选择调查表
问卷数量
(94
份
)
29
18
1
27
19
16
百分比
(%)
图表
30.9
19.1
1.1
28.7
20.2
(2)
交通拥堵程度的统计
交 通拥堵程度是一个模糊的概念，调查表中对交通拥堵程度的判断，主要依
赖于被调查者的个人直觉和主观 经验。
选项
表
4
：
居民对交通拥堵程度经验调查表
问卷数量
(110
份
)
35
百分比
(%)
图表
(a)
严重堵塞
31.8
(b)
堵塞
42
38.2
(c)
拥挤
23
20.9
(d)
畅通
10
9.1
2.4
造成珞喻路段交通堵塞的宏观原因
珞瑜路为武昌地区最重要的城市主干道，机动车流 量大，人口密度大，用地
开发强度大，交通吸引也较大。种种原因使得该路段成为交通拥堵路段。
10
三、交通路口拥堵程度的量化模型
珞瑜路 是一条交通拥堵路段，其交叉路口是交通汇合、转换、通过的地点
,
也
是路段通行能力 与交通安全上的瓶颈。因此，我们以珞喻路重要路口——街道口
作为研究的切入点
,
进 而来研究路段的拥堵情况。
具体研究思路
:
(1)
介绍了路口通行能力的基本概念
,
给出了交通拥堵的含义和分类。
(2)
利用已收集的武汉市客运出租车统一发票的数据，统计出出租车不同时段的< br>平均车速，为路口通行能力的计算作准备。
(3)
利用交通路口通 行能力，建立路口拥堵程度的量化模型，进而计算出街道口
的拥堵级别。
(4)
将路口拥堵程度的量化模型进行推广，建立路段拥堵程度的量化模型，计算< br>了珞喻路段的拥堵级别。
3.1
通行能力的概念和交通拥堵的分类
3.1.1
通行能力的概念
通行能力又称为“交通容量”
,
表示在一定道路与 交通条件下
,
单位时间内一
条车道或道路某断面能连续通过车辆或行人的能力。
通行能力包括路口通行能力和道路通行能力。
路口通行能力是指每小时或每日能进入路口的最大流量。
路段通行能力是指路段某截面能通过的最大小时流量或最大日流量。
3.1.2
交通拥堵的分类
交通拥堵主要是出行者对时间和车速的一种感觉，即出行车辆在交通 道路或
交叉口上排队或者缓慢移动的现象。
目前，对城市交通运行状态或交通拥堵的 量化和分类，国内外还没有一个统
一的标准，不同地区采用的划分方式都有不同之处，主要有以下几类< br>:
（
1
）
以平均速度值作为划分依据
国内外一般用城市主干道上机动车的平均车速来评价道路的畅通程度。畅通
程度分为畅通、拥挤、堵塞和 严重堵塞四种情况，其中，后三种情况统称为拥堵。
11