快速路的交通功能网络

快速路的交通功能网络

城市快速路网以速度快、连续、容量大为骨干，是许多大城市交通干道网络中的主要道路，在城市快速路网中占有重要地位。从北京市道路交通的整体情况来看,快速路和主干道是承担交通运行的主要通道,在高峰时间大部分路段都处于高负荷运行,并且部分道路拥堵时段呈现愈来愈长的扩展趋势。由于交通供需不平衡,北京的交通拥堵不断升级,拥堵路段逐年增加,车辆平均运行速度也不断下降。交通拥堵对道路运行状况造成非常严重的后果,导致车辆运行速度缓慢、行驶延误加大、效率降低等,人们不得不深思解决城市交通拥堵的对策。鉴于交通系统的复杂性和时变性,选择有效的手段对交通拥堵演变趋势及措施实施效果进行评价,总结工作经验和不足,并建立一套有效的拥堵评价体系,将对缓解拥堵工作方案及交通发展政策的制订与评价提供有力的支持和保障。交通拥堵是城市交通运行状况的一种表现,要全面、完整地进行交通拥堵评价,需从不同层次和影响交通拥堵程度的不同评价指标出发对道路交通运行状况进行系统而全面的分析。该文在速度、流量等不同评价指标的基础上,结合北京西三环快速路早高峰内环方向的交通运行状况进行交通拥堵评价和定量分析,以期为缓堵措施决策提供一定的理论与技术支持。1交通设施分析北京三环路始建于20世纪80年代初期,分别由海淀、西城、朝阳、丰台路段组成,全长48.265km,共建有立交桥44座、跨河桥9座、过街天桥62座、人行通道15座,是北京市城区的一条环形城市快速路。它连接城市许多功能核心区和大型居住社区,是人们通勤出行的重要通道。经过长时间交通调查与实地观测,发现北京西三环快速路(玉泉营桥—四通桥)是反映北京三环快速路整体交通运行状况的一个极具代表性的路段。从交通设施设计与宏观路网规划布局角度分析,造成北京西三环快速路交通拥堵的机理如下:1)北京西三环快速路主路的进出口匝道过多,间距过小。以航天桥北进出口匝道为例,进出口间距仅为36m。主路进出口存在不同程度交织距离过短、进出同口、开口过宽、缺少进出诱导设施等问题。2)公交站是影响西三环整体交通系统高效运行的又一重要因素,乘客登降量大,公交线路密集,大型公交站台距离过长。如六里桥南公交站台站间距长达260m,高峰时段公交车流量较大,局部路段超过300辆/h,给站台能力提出了严峻挑战,公交车辆频繁进出公交站台,与社会车辆之间交织问题严重。3)与三环路相邻的其他等级道路条件差、标准低、不连续。除北京西三环外,西二环与西四环之间基本没有南北向的城市道路连接,大量短距离南北向出行交通过多地依赖西三环快速路,在主路交通量基本饱和时,不能起到对环路系统的有效补充作用,造成环路交通负担过重,给需要较长距离使用环路的车辆利用环路造成困难,最终使环路功能无法有效发挥。同时,缺少较高标准、连续交通流的环路间联络线,造成环路间连通性差,降低了环路间的集散效率,使环路的整体效益无法得到发挥。2西三环交通拥堵特征北京西三环的交通拥堵状况是由一系列因素重合影响造成的,不同影响因素对不同路段、不同时间诱发交通拥堵的影响权重会有差别,为了更加清晰地了解形成北京西三环交通拥堵的各参数指标的影响范围及深度,有必要对西三环拥堵的时间与空间分布情况进行调查分析。利用基于2012年3月15日浮动车技术采集到的西三环不同地点的行车速度数据,集合当天早高峰6:30—9:30观测站点视屏卡口收集整理得到的流量统计数据,应用GIS对应不同ID坐标点的图层显示,通过计算相应时间与空间节点的饱和度与密度值,得到西三环速度与饱和度、速度与密度的时空变化关系(分别如图1、图2所示)。由图1、图2可知:6:30—9:30区间,西三环交通经历了一个拥堵形成→范围逐步扩大→逐渐消散的过程,高峰拥堵范围从产生到消散大致以六里桥为中心展开。拥堵形成与变化过程大致如下:早高峰内环由南至北方向,6:30—7:00区间,交通运行状况较为顺畅,基本不存在严重拥堵点段,速度始终高于20km/h;7:00—7:30区间,六里桥附近出现小范围的严重拥堵,行驶速度小于10km/h,视频卡口录像显示形成小长距离的排队,但不是特别明显,其他大部分路段运行较为畅通;7:30—8:00区间,出现分段式的严重拥堵,一小股排队形成在六里桥与莲花桥之间,另外一股集中在航天桥与花园桥之间;8:00—8:30区间,拥堵路段出现南移的趋势,范围开始扩大,六里桥与丽泽桥之间出现大范围长距离严重拥堵,新兴桥附近也出现小距离范围内的严重拥堵状况,整体交通运行不稳定,排队现象显著;8:30—9:00区间,新兴桥区域拥堵转移到莲花桥附近,与六里桥、丽泽桥出现的大范围拥堵状况合为一处,此时连续拥堵范围达到最大,视频录像也显示车辆排队距离最长;9:00—9:30区间,交通拥堵现象开始逐步消散,只是六里桥附近区域还存有小范围内的拥堵排队,其他路段交通运行条件良好,速度较快,车流密度整体下降,行车秩序平稳。3平均速度与通过交通拥堵城市交通拥堵产生的原因可以从宏观和微观两方面进行分析。结合北京西三环快速路的实际情况,从宏观方面分析,主要是因为城市空间结构不合理、交通方式结构存在问题及周边路网结构存在缺陷;从微观方面分析,主要是因为公交线路的大量汇集、交通设施存在缺陷及交通参与者行为不当。为了从宏观上对北京西三环快速路的交通运行状况进行整体分析与研究,对西三环整体流量与速度变化情况进行调查。选取8个代表性观测站点,于2012年3月15日早高峰时段6:00—10:30对这些观测站点进行视频监控与数据采集,经过整理与分析,得到不同观测站点的平均流量与平均速度(分别如图3、图4所示)。从图3来看,内环由南向北方向,除六里桥外,居然之家以北的观测站点的平均流量呈现不断增加的趋势。这与六里桥的公交站台不无关系,六里桥公交站停靠公交线路较多,并统一全部布置在主路最外侧车道,设计通行能力较高。从图4来看,内环由南向北方向,从居然之家起平均行驶车速呈现递进式增加。根据交通波传递的相关理论,理想交通运行条件下西三环内环方向交通拥堵下游往上游传递现象明显,拥堵逐步积累效应表现显著,因而形成越往上游传递行驶速度越低的情况。在西三环不同路段平均流量普遍小于通行能力(以5600pcu/h为基准)的情况下,各站点行驶平均速度也均远小于畅行车速(以50km/h为基准),西三环整体交通运行表现出行驶稳定性差的特性,出入口车流交织影响严重,某一点段出现的小范围拥堵极有可能在较短的时间内导致整个西三环的大范围长距离拥堵,与西三环快速路的交通特性与设计通行能力无法匹配。此外,交通需求过大,交通运行状况呈现不同路段之间相互依存度较高、交通整体环境疲软和脆弱的特性。4拓展了道路运行的量化与定性研究城市快速路的交通运行状况已成为相关领域内的研究热点,受到社会的广泛关注。该文以北京西三环快速路为例,以速度和流量为综合判定交通运行状况的评价指标,借助北京交通发展研究中心基于浮动车技术掌握的西三环不同观测点段的车速分布和视频观测得到的流量统计数据,对其相关重点拥堵点段交通运行展开基础性研究,以期对其他相关城市快速路的交通运行状况研究有所裨益。由于条件所限,前期只是从宏观层面对不同站点的平均交通流量与平均速度进行了相关数据分析研究,未从微观层面对观测站点上下游小范围距离内的交通运行进行研究,从而更加详尽而准确地描述和分析整个西三环的交通运行状况,深度剖析其拥堵的形成机理和目前西三环常发性大范围交通拥堵产生的原因机制。另外,该文只是单独从速度与流量角度进行了简单的基础性定量研究,后续可分别从用户与系统角度提出反映快速路交通运行状况的评价指标,如从用户角度出发的行程车速、出行时间等,从系统角度考虑的车辆周转量和全天拥堵量等,并尽可能综合不同的评价指标进行联合判定,进行深度层面的定量与定性的综合研究,实现不同影