城市交通面临的问题及现状分析.docx

1、城市交通面临的问题及现状分析城市交通面临的问题及现状分析 摘要 进入 20 世纪 80年代以来，尤其是近 10 年来，我国城市的社会紧急活动日 益频繁，城市交通发生了前所未有的变化。随着我国城市人口和私家车的激增， 诱发了城市交通需求的快速增长， 但落后的城市交通系统已经成为制约城市可持 续发展的主要瓶颈， 城市交通拥堵及其伴生的环境污染与安全等交通问题已成为 我国首要解决的问题之一。对于此问题存在的现状及问题所在，特撰写此文。 关键词 ：交通流，元胞自动机模型，跟驰模型一、城市交通面临的问题进入 20 世纪 80年代以来，尤其是近 10 年来，我国城市的社会紧急活动日 益频繁，城市交通发生了

2、前所未有的变化。随着我国城市人口和私家车的激增， 诱发了城市交通需求的快速增长， 但落后的城市交通系统已经成为制约城市可持 续发展的主要瓶颈， 城市交通拥堵及其伴生的环境污染与安全等交通问题已成为 我国首要解决的问题之一。（一）交通拥堵。汽车进入家庭的实质是汽车进入道路网。 只要有了路，就会吸引更多的车辆， 而更多的车辆则需要更多的道路， 这个循环不会无穷尽的进行下去， 因为道路的 上限就是土地使用的极限。 事实上，世界上还没有一座城市能够无限制的满足车 辆的增长， 尤其在机动化的发展过程中， 很难保持道路供给与交通需求之间的平 衡。随着道路交通量日益剧增，很多大中城市不仅出现了动态交通的严重

3、阻塞， 而且不同程度的发生了占到停车、违法停车等静态交通问题，从而进一步加 剧了道路交通阻塞。 根据北京市交通部门 2009 年的统计，北京市早晚高峰路 网平均运行速度仅为20km/h,其中晚高峰路网运行速度约18.5km/h ,次干道 及支路的平均运行速度不足16km/h，世俗金币自行车速度快4km（二）环境问题。交通运输是主要的空气污染源。 地球上有许多种空气污染源， 他们可能是自然原 因造成的（火山、花粉等），也有源于人类活动的（农业、工业生产等） ，而汽车 也是一个主要的污染源。 在城市环境中， 机动车排放的悬浮颗粒是造成空气污染 的主要原因。 交通运输产生的对健康有害的主要污染物包括

4、： 一氧化碳、 氮氧化 合物、二氧化碳、碳化氢、铅化合物、颗粒等。（三）交通安全问题。在城市中心区，交通往往非常拥挤，城市留给骑车人、行人等使用的道路 空间变得越来越小， 这些人在路上经常处于危险境地。 与此同时， 许多机动车驾 驶员缺乏对行人的尊重。这些都成为道路交通事故多发的诱因。（四）能源问题。 根据欧洲推测，交通运输所消耗的能源正在不断增长，年增长率为 4%，每 20 年 增长 2 倍。修的总人口数比美国多 75%，而美国每年耗费的能量要高于西欧所有 国家的中和， 其罪魁祸首便是过量的汽车。 在我国，交通驯熟消耗的能源占社会 总能耗的 20%，而其中有 50%来自进口油。 1993 年

5、开始，我国就进入了石油净进 口国的行列， 而且进口量与日俱增。 如果我国的机动车发展达到美国的水平， 每 年就要耗费50亿吨的石油。美国INFORM公司1998年提供的报告指出：如果中 国达到美国人均汽车的水平， 那么中国道路上将有 8亿多辆汽车，中国的石油需 求将超过目前全球石油生产总量的 18%。（五）社会公平。 在城市交通中，小汽车出行的成本对于驾驶员来说只是车辆折旧、燃油、税收、 执照、养路等，但实际上，汽车的运行会污染环境，使得道路拥挤，降低其他运 载工具的行驶速度， 干扰和影响步行者的行为等， 从而使社会成本远远大于个体 成本。大部分道路交通事故中的受害者是道路使用者中的弱势人群，

6、 如行人和骑 自行车者。 他们在政府为机动车多制定的政策中获益最少， 却在伤害、污染和社 区隔离等方面承受着机动化所到来的不公平、 目前我国城市道路建设主要考虑激动车交通， 而人行道以及自行车道的道路空间 却日益下降。事实上，步行街、人行道、自行车道和公共交通是为城市大多数居 民服务的，最能体现社会公平的。 步行是城市居民主要的出行方式， 但城市中越 来越多的人行道被小汽车。 摩托车或者自行车占用。 在城市道路扩张中， 扩张的 一般仅限于机动车车道， 而人行道以及自行车道往往成为收缩的队形。 此外，因 道路的改良，非机动车道被取消的现象也十分多见。二、交通问题的主要根源地区（一）交通需求增长速

7、度快、交通机动化趋势明显。 改革开放以来， 我国城市规模不断扩大， 城市人口持续增加， 城市经济迅猛 发展。2007年我国地级及以上城市 GDP为15.7万亿元，占全国的63%随着城镇居民家庭生活水平的提高，城市居民的出行变化显著。以北京为例， 2010年,北京市六环路内日均出行总量达 2904万人次，“十一五”期间，六环路内工作日 常住人口出行总量增加 41%年均递增7.2%，出行周转量增加79%年均递增 12.4%，出行平均行程也由2005年6km增加到7.6km，见表1-1。同时，上班和 上学的日常通勤出行所占份额由 2005年的47.5%降至2010年的42.8%。市民对 出行方式、出

8、行线路及出行时机的选择更趋于理性化。 同时交通服务的安全、快 捷、舒适、经济及灵活便利方面也有更高的要求。北京市历次交通调查出行总量项目1986 年2000 年2005 年2010 年六环路内常住人口（万人）58283111071465岀行总量（万人次）939230129204130出行率次/（人日）1.612.772.642.82平均岀行距离（km）5.25.86.07.6岀行周转量（万人次公里）4883133461752031385另外，随着城市居民很粗性机动化进程的加快，小汽车出行方式已成为日常 出行的主导方式之一。截止2012年年底，我国机动车保有量已达 2.4亿辆，机 动车驾驶员达2

9、.6亿人。交通机动化是城市经济实力的体现，与城市拓展具有相互支撑的互动作用， 是城市向大都市演化的基本动因。 但是，机动化带给大都市的不仅仅是交通运行 的高速化，同时也引发了交通拥挤以及城市生存环境的持续恶化， 成为阻碍城市发展的“痼疾”。（二）道路容量严重不足。我国现有城市路网讯在密度低、干道间距过大、支路短缺、功能混乱等问题， 属于低俗的交通系统，难以适应现代机动化交通的需要。根据建设部的统计资料， 2002年我国城市人均道路面积为 6.43 m2，2006年增加到10.6川。尽管2007 年全国城市道路面积为423663万m,比1978年增长了 16倍，但与发达国家的 城市人均道路面积1

10、525 m相比，我国城市人均道路面积仍处于低水平状态。我国城市的发展处在从中心区向郊区扩散的过程中。近几年，城市道路建设的增加，主要分布在新开发的市区和郊区， 因此，中心区的道路面积率相对来讲 反而下降，并且，城市房地产开发集中于市中心地区，产生了过量的交通，造成道路超负荷运载。此外，城市新增的道路面积，往往很快就被各种摊商、集贸市 场和停车场相继侵占，是本来就严重短缺的道路面积更加紧张。如下图所示：（三）公共交通发展滞后由于道路资源的有限性，无节制的使用低效率的小汽车占用了越来越多的公 共资源。统计表明，小汽车的运送能力是公共汽车的 1/101/15，而人均占用道路面积却是公共交通的1020

11、倍。此外，每人每公里小汽车出行所小号的能源大 约是乘坐公共交通出行的22.5倍。改革开放以来，吃呢个好似公共交通建设得到我国政府的关注和重视。截至2011年年底，全国城市共有公共汽车运营车辆 45.3万辆，运营线路共计3.6万 条，运营线路总长度为67.3万km全国城区人口平均每万人拥有公共交通车辆 数为13.3标台。另外，我国城市轨道交通建设也进入了一个新阶段，根据国家 发改委运输所完成的2012-2013年中国城市轨道交通发展报告，2012年，有 35哥城市在建轨道交通线路。截至2012年年底，全国轨道交通运营线路总计达 到67条，运营长度总里程达到2042km预计到2020年，我国规划建

12、设城市轨 道交通总里程将达到6200km尽管我国城市公共交通得到了交通的发展， 但距离当前城市社会经济发展的要求差距甚远。其中，出行分担率低、政府投入不足、部分公交企业亏损严重、 公交结构单一、规划“先天不足”这五大问题正日益成为我国城市公共交通的“腹 心之痛”。（1）出行分担率低。住建部的数据显示：目前我国公交出行的分担率不足10%特大城市也仅有20流右，只有欧洲、日本、南美扥各大城市的 1/31/2。 近年来，我国城市公交车速越来越低，平均车色只有10km/h，比自行车的12km/h 还慢。与10年前相比，公交出行时间平均延长 10min,居民对城市公共交通服 务的不满意率高达 70%。（

13、2）政府投入不足。 2004 年，全国城市公共交通固定资产投资 328.5 亿元， 占城市建设固定资产投资的 6.9%，而同期道路桥梁投资占 44.7%。在城市公共交 通固定资产投资中， 特大城市为 262.6 亿元，占 80%；大城市 12.3 亿元，占 3.7%， 总体上呈现投资不足的现象。根据建设部门的资料，在 2006 年调查的 117 个城 市中， 66 个城市在公交场站建设以及车辆、设施装配和配置更新方面得不到政 府资金和政策支持，占被调查城市的 56.4%。（3）公交结构单一。一方面，大运量公交系统建设缓慢城市轨道交通建设 推进速度不快。 截至 2011年年底，我国 14 个城市

14、投入运营的城市轨道交通路线 供54条，总长仅为1688km另一方面，公交线网覆盖不平衡问题日益暴露，国 内许多城市普遍存在线路重复设置，有的道路重复线路多达 20 多条，而城市边 缘的居民小区、 街道却没有一条公交线路， 直接导致居民出行难。 有些线路运行 时间过长，大大减低了公共交通对长距离出行乘客的吸引力。（4） 规划“先天不足”。作为城市交通体系中的一环，公共交通的顺畅与通 达离不开城市综合交通规划的 “扶持”。城市综合交通规划应包括公共优先主题、 统筹城市道路布局、城市对外交通与市内交通的衔接。统筹城市与周边卫星城、 邻近区域中心城市的交通， 统筹城市内部机动车道、 自行车道、人行道与

15、公交车、 轨道交通、出租车等交通运输工具之间的协调。 但在这方面，很多城市规划的“先 天不足”及规划实施伤的法力问题日益明显。（5） 部分公交企业亏损严重。近年来，由于国内燃油、保险、维修等价格 上涨、公交企业承担社会公益性服务增加以及长期低票价管制等原因， 是相当一 部分公交企业入不敷出，亏损严重。根据 2006 年的调查，在全国 117 哥公家企 业中，没有得到政府财政补贴的多达 42 家。公交企业生存状态上的弱势使各种 “负效应” 迅速扩大。 长期亏损使不少公交企业放缓甚至停止车辆的更新， 对经 济效益低下的线路增大发车间隔，甚至停止运营。（四）交通管理水平低下。 我国现行的交通管理体制

16、是计划经济下的产物。随着社会经济的发展，特别 是城市交通需求的快速增长， 传统的管理体制已成为阻碍城市交通发展的重要因 素。由于缺乏对城市交通管理职能的深入研究和科学界定， 导致交通管理的条块 之间、行政层级之间存在较大程度上的事权不清、 关系不顺； 个管理机构之间职 能分工存在多头管理、政出多门的现象。例如，城市规划、道路建设和维护、公 交运营、道路交通管理和轨道交通管理分别属于建设、公安、交通等部门。交通 管理体制对城市社会经济发展的影响主要表现在三个方面： 一是阻碍运输生产力 的发展和统一开放、 竞争有序的运输市场的形成。 而是导致交通资源的浪费， 制 约城市社会经济的发展；三十导致行政

17、管理成本增加，影响交通管理效率。由于受计划经济体制的长期影响， 许多城市的交通管理工作仍然处于经验性 管理为主的状态， 普遍存在缺乏整体的交通发展战略、 政策法规不配套、 交通规 划实施不力、 管理手段科技化水平不高、 交通组织不合理等方面的问题， 现有的 管理手段无法达到最佳状态。 近年来，我国许多城市加大了交通基础设施建设的 力度，但受传统的交通建设理念的影响，存在重建设、轻管理的现象，没有意识 到交通管理是交通系统中的重要组成部分。从技术角度出发，由于历史原因，我国大部分城市中交通控制管理和交通安 全管理的现代化设施很少。 近些年来， 一些大城市相继建立了交通指挥中心， 从 国外引进了先

18、进的交通控制管理系统，应用了电视监控、违法检测、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结束方 面还有欠缺。许多在国外行之有效的交通管理措施在我国并没有取得预期的效 果。就北京与东京相比， 两个城市都有一个交通管制中心， 但北京交通控制中心 管理的交叉口数量只有东京的 3%，人行天桥是东京的 4.8%，地下人行道只有东 京的 5%，每公里交通标志只有东京的 15%。（五）缺乏整体的交通发展战略。 城市交通那个是一项系统工程，既要研究交通需求和攻击的平衡，还要考虑 土地和财力的约束，是一项决策性很强的工作。在当前出现的城市交通问题中， 其中一个重要原因是，

19、 缺乏科学的整体交通发展战略和规划， 治理工作往往顾此 失彼。前后十条，投入很大，而效果不明显。一些大城市热衷于建设告白哦准的 大型交通工程，出现了许多立交桥、高架路和城市环路。实际上，这种办法只能 缓和暂时矛盾， 拥挤问题不但没有解决， 甚至诱发聚集更多的交通量， 引起结构 性的“负效应”。许多国外的发展经验已经证明，如果缺乏先进的科学理论作为 知道，单纯依靠修建道路等交通设施和采用传统的管理方式来解决城市交通问 题，不仅成本高昂、资源浪费、环境污染严重，而且无法从根本上解决提议严重 的城市交通问题。三、城市交通发展的趋势 解决城市交通问题的传统做法是进行大规模交通基础设施建设以满足快速 增

20、长的交通需求，因此，问题意味着工程建设，属于技术工程的范畴。但由于经 济、技术、环境以及空间等条件的制约， 只通过扩大交通设施来满足无限制的交 通需求既不科学也不现实， 基础设施的改善会诱发交通需求的增加， 使交通拥挤 状况变得更加严重。 目前，一些发达国家转而从交通需求方面来改善交通拥挤状 况，设计和管理交通系统以挖掘和充分利用现有敬爱哦同， 取得了显著成效。 因 此，城市交通问题不仅仅是一个技术工程问题， 同时还是一个社会经济问题， 交 通工程建设应体现交通管理的人行导向和政策导向。（一）交通政策的新取向：限制小汽车，优先发展公共交通。20 世纪 70 年代以来，由于全球性的能源危机， 石

21、油短缺、 油耗费用增加以 及汽车污染日益严重， 交通研究者和决策者逐渐认识到小汽车已经成为城市交通 问题已经成为城市交通问题的主要因素之一。 很多发达国家开始采取措施发展公 共交通，纷纷实行优先发展公共交通的城市交通战略。 1977 年指定的马丘比 丘宪章清掉了公共交通是城市发展的基本要素， 城区交通政策应当使私人小汽 车从属于公共交通系统，并提出在城市发展规划中要考虑交通方式的更换。目前，各国政府纷纷采取各种有力措施，或控制小汽车的增加，或限制小汽 车的使用。 例如，纽约规定私家车一律停在郊外， 在曼哈顿工作的人员通常是从 家里开车到市郊地铁站或火车站， 然后换乘地铁或火车进入市区， 在市区

22、内的出 行活动主要依赖于公共汽车、 地铁和出租车；华盛顿采用公交车接送官员上下班； 巴黎市政府采用分单双号车牌形式来限制小汽车进入城区； 东京充分发挥其发达 的地铁网络的作用，使居民上下班主要依靠地铁。（二）加强交通需求管理，积极采用新技术。20世纪 60年代，各国大力提倡道路交通的 “渠化管理”。希望通过先进的交 通管理手段将无序的交通流整治为有序，使城市交通处于畅通的理想状态。 “渠 化管理”初步实行，效果显著。然而到了 20 世纪末期，单凭对交通流的管理已 完全不足以解决快速增长的交通需求所带来的更加严重的交通问题。 一些发达国 家开始探索交通需求以及包括交通制度等在内的新的综合性解决方

23、案的可能性。 于是出现了全新的交通管理思路：城市交通需求管理。交通需求管理 （Traffic Dema ndMan ageme nt,TMD是指通过交通政策的导向作用，引导交通参与者选择行 为的变化，减少机动车出行，以减轻或消除交通拥挤。 1991 年美国制定 ISTEA 法案将TDM乍为重要交通对策纳入其中，美国环境保护厅也从保护环境的角度出 发，制订了关于交通管理方法指南： 1990 年。在日本，建设省在其纲领性文 件道路建设的长期构想中，将 TDM对策置于重要地位，并于1993年制订了 新交通拥挤应急对策，提出了推进实施 TDM寸策的具体计划。在 20 世纪后期，欧美等一些国家提出了“智

24、能运输系统” （IntelligentTransportation Systems,ITS ）这一全新的交通模式。智能运输系统是将先进的 信息技术、计算机技术、通信技术、传感器技术、控制技术、运筹学以及人工智 能等学科成果综合运用于交通运输、 服务控制和车辆制造， 加强了车辆、 道路和 使用者之间的联系，从而形成一种定时、准确高效的综合交通系统。利用 ITS为出行者提供实际的交通信息， 使出行者能够避开交通拥挤， 这在一些发达国家 已比较普遍。（三）积极推进城市交通的可持续发展。 考虑到能源和土地资源的限制， 同时认识到城市交通对城市环境造成的巨大 负面影响，发达国家的一些城市规划师和交通工程

25、师提出了城市交通的可持续发 展理念。目前， 城市交通可持续发展主要集中在理论研究上， 以20世纪 90年代 的几部著作作为代表，例如，约翰怀特莱格所著的可持续发展的运输一一 欧洲实例（1993年）、大卫班尼斯特和肯奈斯巴顿所著的运输、环境与 可持续发展、加里哈克所著的面向可持续的运输规划：英国和荷兰的比较 （1997年）、以及世界银行在 1996年所作的报告可持续运输：政策变革的关 键、而将城市交通可持续发展理论应用到交通规划、建设和管理等领域，还处 于一个探索阶段。四、交通研究现状 城市交通系统是由道路网络、交通需求和管理组成的一个复杂系统，交通流 是交通需求的实现结果， 是交通需求在限有的

26、时间和空间上的聚集现象。 由于涉 及人、车、路三者之间的相互关系，交通流的形成过程极其复杂，然而其中却蕴 含着基本规律。 因此，国内外的研究学者在交通理论方面进行了广泛而深入的研 究，并取得了大量研究成果。目前，国内外关于交通流主要可分为道路交通流研究与网络交通流研究两个 方面。前者偏“微观” ，是对驾驶员驾驶行为的研究，解释道路上车辆速度、密 度和流量三个参数之间的瞬态和稳态的关系， 再现各种局部交通拥堵现象的发生 和演变过程；而后者偏“宏观” ，重点研究佳通需求在道路网络上的实现过程， 研究出行者在各种环境和政策下， 如何决定出发时间和路径， 如何选择交通工具， 最后导致怎样的路段流量分布

27、， 将巨大数量的围观离散个人决策结果转化为宏观 网络聚集现象。（一）道路交通流研究。 道路交通流理论研究的目标是建立能够描述实际特性的交通流模型，而建 立道路交通流模型的方法可分为微观和宏观两种。采用微观方法处理车辆星湖作用下的个体行为，包括跟驰模型和元胞自动 机模型。跟驰理论模拟道路上前后车跟随的单车运动规律， 假定驾驶员只对前方 车辆的变化做出反应， 主要参数包括车辆速度、 与前车的时距和两辆车的速度差。 最基本的跟驰模型是 Gazis、Herman和Rothery等于1961年提出的，是本领域 的奠基文献。宏观方法将交通流看作大量车辆构成的可压缩连续流体，研究大量车辆的 集体平均行为，经

28、典的工作室 Lighthill 和 Whitham在1955年以及Richard在1956年提出的交通流连续模型，被称为 LWR理论。该理论建立了默读和流量之 间的连续关系， 可以捕捉交通流激波形成和阻塞疏导等特性， 但该理论认为车辆 速度始终满足平衡关系， 因而不能揭示非平衡态的车辆运动 （如时走时停、 相变 换等现象）。我国学者近年来积极研究道路交通流模型。 20 世纪 90 年代以前，清华大 学、同济大学、 东南大学等单位的学者做了一些工作， 探讨了经典的概率论和跟 驰模型。此后，物理学界、力学界、数学界和系统科学界的部分学者加入研究队 伍，在跟驰模型、元胞自动机模型、速度梯度连续模型、

29、多车道动力学模型、小 扰动传播速度等方面进行了研究， 解决了一些国外模型存在的问题。 除了研究理 想的单车道情形的交通流外，国内学者还研究了不同密度车队汇合时的交通流、 不同车型混合式的交通流等， 从而进一步加深了对交通流这种复杂社会活动规律 的认识。（二） 网络交通流研究。 网络交通流的研究更多地涉及人的交通行为，交通行为受信息、价值标准、 判断准确性以及理性程度的综合影响。 因此， 网络交通流的研究更具挑战性， 也 更具现实意义，尤其是对于研究和建立适应于我国的交通规划策略和交通管理措 施，具有非常重要的现实意义。几十年来，国内外关于网络交通流的研究主要围绕交通网络流量分配和交通 方式分离

30、而展开。早期对网络交通流分配做出最突出贡献的是英国道路研究所的 Wardrop教授，他在1952年发表了一篇论文，提出了两个不同的交通流分配原 则，即著名的用户平衡（ User Equilibrium ， UE原则和系统最优（SystemOptimization , SO原则。Wardrop原则是现代交通流分配理论的基础， Beckmann等人于 1956 年对 Wardrop 原则进行数学化， Smith 在 1979 年证明了其数学上解 的存在性和唯一性。 几十年来， 国内外专家学者在网络交通流方面去得了大量研 究成果，例如：杨海教授等在 1994年体会粗了路段通行能力受限制的均衡配流 问

31、题；Dafermos在1980年以及Smith在1984年提出了允许路段之间流量相互 影响的均衡配流问题；Powell等人在1982年以及Daganzo在1998年对求解均 衡配流模型的算法进行了研究；Boyce等人在1993年、Lam等人在1992年以及 黄海军教授在1992年分别对将O-D阵预测与交通分配组合起来的综合配流模型 进行了研究； Dial 在 1996年、杨海教授等在 2004年以及黄海军教授在 2002年 提出了时间与成本双准则交通分配问题； Friesz 等在 1 990年提出了交通均衡配 流的变分不等式模型等。以上这些研究只考虑了交通网络的稳定状态，可以称之为静态交通分配

32、模型。近10年来，国内外学者开始研究动态交通分配（Dynamic Traffic Assignment，DTA问题。相对于静态交通分配，动态交通分配的主要特征是将 路段阻抗与其流量的二维问题变成了路段费用、交通流量以及时间的三维问题。 按照研究方法的不同，国内外关于DTA勺研究可以分为两类，即数学解析法和模 拟仿真法。 前者是后者的理论基础， 而后者是前者的具体应用。 基于数学解析的 DTA研究又可以分为数学规划模型、优控制模型、以及变分不等式模型等。尽管 基于数学解析方法的DTA研究已经较为成熟，但由于实际的城市交通网络是一个 非常复杂的巨系统， 因此，很难建立起统一的数学解析模型来真实地刻画交通需 求与其影响因素之间的动态关系， 且由于数学解析方法的计算过程较为复杂， 这 些因素限制了基于数学解析方法的 DTA理论应用于实际城市交通网络。对于交通方式分离问题的研究开始于 20 世纪 50年代，主要的理论基础是离 散选择模型和随即效用理论， 国内外学者使用随即效用理论对交通方式选择、 出 发时间决