北京西三環(huán)快速路瓶頸點(diǎn)分布與交通影響分析

北京西三環(huán)快速路瓶頸點(diǎn)分布與交通影響分析

0西三環(huán)交通問(wèn)題城市快速路線以速度快、連續(xù)、容量大為標(biāo)志，已成為許多主要道路網(wǎng)絡(luò)中的主要道路，通常具有很高的設(shè)計(jì)和交通能力。隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量的急劇增加,快速路所承擔(dān)的交通流量也隨之增加,由于我國(guó)城市快速路的交通管理與控制策略不盡完善,使其產(chǎn)生了日趨嚴(yán)重的交通問(wèn)題。北京西三環(huán)快速路是連接西部城區(qū)南北向重要的交通要道。西三環(huán)周邊路網(wǎng)不夠健全,很多規(guī)劃道路特別是南北通道沒(méi)有實(shí)現(xiàn),與西二環(huán)之間亦無(wú)南北貫通的道路,導(dǎo)致西三環(huán)承擔(dān)過(guò)多的南北過(guò)境功能。同時(shí),三環(huán)環(huán)路上分布的公交線路十分密集,途經(jīng)三環(huán)的公交線路達(dá)201條,占市區(qū)公交線路的29%,是一條重要的公交干線走廊。此外,北京西三環(huán)沿線大型商業(yè)與居住用地集中,居民交通需求較大使得沿線出入口設(shè)置過(guò)密,車輛進(jìn)出主路的交織現(xiàn)象明顯,更加劇了西三環(huán)的交通擁堵?tīng)顩r。為了更加形象客觀地分析與研究北京西三環(huán)的交通運(yùn)行狀況,提出一套能較好應(yīng)用于西三環(huán)快速路的可行的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系顯得尤為必要,可為后續(xù)評(píng)價(jià)交通擁堵水平和措施決策提供一定的基礎(chǔ)理論。1影響程度評(píng)價(jià)交通擁堵是城市交通運(yùn)行狀況的一種表現(xiàn),要全面、完整地進(jìn)行交通擁堵評(píng)價(jià),就要從不同層次、不同影響程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)出發(fā)對(duì)道路交通運(yùn)行狀況進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析。對(duì)城市快速路的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)一般可以從系統(tǒng)和用戶兩個(gè)角度來(lái)開(kāi)展:從系統(tǒng)角度出發(fā),包括車輛周轉(zhuǎn)量、交通流量等評(píng)價(jià)指標(biāo);從用戶角度考慮,一般包括行程車速、道路擁堵指數(shù)、服務(wù)水平、出行時(shí)間和暢通率等。1.1基于系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)1.1.1車輛周轉(zhuǎn)量對(duì)于城市交通管理與決策部門(mén)而言,高峰期間車輛周轉(zhuǎn)量是基于系統(tǒng)角度評(píng)價(jià)道路交通運(yùn)行狀況的重要指標(biāo)。1.1.2交通運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)交通流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一觀測(cè)斷面的車輛數(shù)。理想情況下,小于路段的設(shè)計(jì)通行能力,但由于只能反映某一觀測(cè)斷面或局部路段的交通量大小,在評(píng)價(jià)大范圍長(zhǎng)距離交通運(yùn)行狀況時(shí)往往達(dá)不到理想的效果,但鑒于其數(shù)據(jù)量的獲取途徑較為便利,因此在評(píng)價(jià)交通運(yùn)行狀況時(shí)是比較常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。1.2基于用戶角度的評(píng)估指標(biāo)1.2.1行程車速的影響行程車速是車輛行駛的距離除以行程時(shí)間,行程時(shí)間包括行駛時(shí)間和中途受阻的停車時(shí)間。理想情況下,行程車速反映了駕駛員對(duì)交通狀況的最直接感受,但隨著道路條件的變化駕駛員在以相同速度行駛時(shí)的感受又是往往不同的,因此,單獨(dú)采用行程車速的絕對(duì)值作為交通運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)可比性較差,但其直觀性又是向用戶發(fā)布的反應(yīng)交通運(yùn)行狀況的最常用指標(biāo)。1.2.2車輛行駛公里加權(quán)美國(guó)德克薩斯州交通協(xié)會(huì)于1994年提出道路擁堵指數(shù),用來(lái)評(píng)價(jià)城市交通的相對(duì)擁堵水平。道路擁堵指數(shù)定義為不同等級(jí)道路(包括高速公路和主干路)每公里日交通量的加權(quán)平均值。這里的每公里平均日交通量定義為區(qū)域范圍內(nèi)的車輛行駛里程(Vehicle-MilesofTravel,VMT)與車道里程(LaneMiles)的比值。美國(guó)聯(lián)邦公路管理局在其公路運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)(HighwayPerformanceMonitoringSystem,HPMS)數(shù)據(jù)結(jié)果分析報(bào)告中應(yīng)用擁堵嚴(yán)重度指標(biāo)作為量化擁堵的指標(biāo),擁堵嚴(yán)重度指標(biāo)被定義為每百萬(wàn)公里出行總的車輛延誤時(shí)間。1.2.3交通流運(yùn)行條件服務(wù)等級(jí)美國(guó)1985年《道路通行能力手冊(cè)》(HCM)最早提出道路服務(wù)水平是一個(gè)評(píng)價(jià)道路運(yùn)行狀況的指標(biāo)。各國(guó)道路服務(wù)等級(jí)劃分不一,一般根據(jù)本國(guó)道路交通的具體條件劃分為3~6個(gè)服務(wù)等級(jí)。服務(wù)水平是描述交通流內(nèi)的運(yùn)行條件及駕駛員與乘客感受的一種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)一般采用道路車流密度與擁擠密度的比值作為服務(wù)水平評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)。服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。2北京市各環(huán)瓶頸點(diǎn)分布的調(diào)查與解析北京西三環(huán)的交通擁堵?tīng)顩r是由一系列多因素重合影響生成的,包括公交站點(diǎn)、出入口匝道設(shè)置、車道數(shù)變化、出口輔路連接城市道路交通不暢等。不同影響因素對(duì)不同路段不同時(shí)間誘發(fā)交通擁堵的影響權(quán)重會(huì)有差別。為了更加清晰地了解形成北京西三環(huán)交通擁堵的各參數(shù)指標(biāo)的影響范圍及深度,有必要先對(duì)北京西三環(huán)的瓶頸點(diǎn)分布情況進(jìn)行一定的調(diào)查與解析。鑒于交通流量與行程車速的數(shù)據(jù)量的采集比較便捷,比較能直觀反映交通運(yùn)行的實(shí)際狀況和駕駛員的感受,因此采用這兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)了解和探析西三環(huán)的瓶頸點(diǎn)分布。筆者利用2012年3月15日浮動(dòng)車采集到的北京西三環(huán)不同地點(diǎn)的行車車速數(shù)據(jù)和不同觀測(cè)站點(diǎn)的視屏卡口收集整理得到的流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),并通過(guò)整理北京交通發(fā)展研究中心項(xiàng)目組前期對(duì)西三環(huán)的調(diào)查研究結(jié)論,得到對(duì)北京西三環(huán)交通運(yùn)行影響比較顯著的幾個(gè)瓶頸點(diǎn)。2.1乘客進(jìn)出站互互交織困難六里橋北公交站主輔路分離,設(shè)置形式均為路測(cè)式,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),主路公交車站站臺(tái)橫縱向設(shè)計(jì)寬度均過(guò)小,高峰期間候車乘客經(jīng)常占用主路最外側(cè)半邊公交專用道,在主路內(nèi)側(cè)社會(huì)車輛交通需求和公交車登降量均較大的情況下,公交車進(jìn)出站相互交織問(wèn)題顯著,嚴(yán)重影響內(nèi)側(cè)以及上游車輛的運(yùn)行,極易在此產(chǎn)生排隊(duì)現(xiàn)象,集結(jié)波與消散波交替反復(fù)形成。2.2股反流人工,影響上游蓮花橋北擁有主路南向北、蓮花池西路西向北、蓮花池東路東向北三股不同方向車流的同時(shí)匯入,經(jīng)過(guò)視屏流量數(shù)據(jù)采集,早高峰期間三股車流交通流量之和大于三環(huán)主路的設(shè)計(jì)通行能力,在此產(chǎn)生瓶頸效應(yīng),排隊(duì)集結(jié)波向上游傳遞,影響范圍較廣。2.3下路兩車道變?nèi)嚨?交通流尚順道在玉淵潭與航天橋之間,主路四車道變?nèi)嚨?輔路兩車道變?nèi)嚨?交通流高峰運(yùn)行期間,主路車道變換處極易產(chǎn)生集結(jié)波并向上游傳遞,產(chǎn)生小距離范圍內(nèi)排隊(duì)現(xiàn)象,同時(shí),輔路交通運(yùn)行基本保持順暢。2.4天橋北入口和出口航天橋北出入口匝道間距設(shè)置過(guò)密,僅為36m,車輛頻繁的換道和加減速行為產(chǎn)生此路段嚴(yán)重的交織問(wèn)題,很大程度上衰減了主路的通行能力。2.5輔路設(shè)置不暢國(guó)際財(cái)經(jīng)中心位于花園橋與紫竹橋之間,出口匝道處最內(nèi)側(cè)車道與其他快速路銜接,最外側(cè)車道與三車道輔路相連,紫竹橋南公交站位于與輔路連接的出口匝道不遠(yuǎn)處,車輛交織換道現(xiàn)象明顯,另外由于公交站北向雙紫支渠處輔路由三車道變兩車道和輔路右轉(zhuǎn)交通的運(yùn)行不暢等原因,更同時(shí)加劇了輔路在此路段的行車秩序紊亂,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查期間發(fā)生的小起刮蹭事件則造成了輔路長(zhǎng)距離長(zhǎng)時(shí)間的排隊(duì),并蔓延至主路,進(jìn)而影響西三環(huán)主路的交通運(yùn)行。3道路信息的應(yīng)用浮動(dòng)車一般是指安裝了車載GPS定位裝置并行駛在城市主干道上的公交汽車和出租車。浮動(dòng)車(FloatingCarData)技術(shù),也被稱作“探測(cè)車(Probecar)”,是近年來(lái)國(guó)際智能交通系統(tǒng)(ITS)中所采用的獲取道路交通信息的先進(jìn)技術(shù)手段之一。其基本原理是:根據(jù)裝備車載全球定位系統(tǒng)的浮動(dòng)車在其行駛過(guò)程中定期記錄的車輛位置、方向和速度信息,應(yīng)用地圖匹配、路徑推測(cè)等相關(guān)的計(jì)算模型和算法進(jìn)行處理,使浮動(dòng)車位置數(shù)據(jù)和城市道路在時(shí)間和空間上關(guān)聯(lián)起來(lái),最終得到浮動(dòng)車所經(jīng)過(guò)道路的車輛行駛速度以及道路的行車旅行時(shí)間等交通擁堵信息。基于浮動(dòng)車的道路信息采集系統(tǒng)與常規(guī)固定式檢測(cè)方法相比,具有成本低、覆蓋范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)時(shí)地采集速度、行程時(shí)間、動(dòng)態(tài)OD矩陣等信息。結(jié)合前面所述各評(píng)價(jià)指標(biāo)的特性和適用條件,浮動(dòng)車技術(shù)的成熟發(fā)展更為其在西三環(huán)快速路上的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),以西三環(huán)瓶頸點(diǎn)的分布區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)研究區(qū)段,利用基于浮動(dòng)車技術(shù)得到的行程車速作為評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)對(duì)北京西三環(huán)的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行定量分析與研究,以期從深層次更形象地剖析西三環(huán)的擁堵形成機(jī)理。筆者利用基于浮動(dòng)車技術(shù)的北京西三環(huán)2012年3月15日不同路段點(diǎn)的行程車速數(shù)據(jù)值回傳,分別對(duì)上述不同的瓶頸分布點(diǎn)段上下游早高峰內(nèi)環(huán)南向北方向的速度變化情況進(jìn)行了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析,以此來(lái)定量研究和驗(yàn)證瓶頸點(diǎn)的存在對(duì)相鄰區(qū)段交通運(yùn)行的影響。不同觀測(cè)站點(diǎn)上下游相關(guān)區(qū)域的速度變化關(guān)系如圖1~圖4所示,圖右側(cè)為觀測(cè)站點(diǎn)及相鄰上下游區(qū)域的ID坐標(biāo)點(diǎn)。3.1速度和通過(guò)運(yùn)行速度出現(xiàn)嚴(yán)重交通擁堵點(diǎn)段和嚴(yán)重交通擁堵點(diǎn)段,交通流量加如圖1所示,六里橋北公交站對(duì)應(yīng)ID點(diǎn)18354行程車速值隨時(shí)間變化顯著,上下游區(qū)域交通運(yùn)行狀況紊亂,速度變化幅度較大,早高峰期間最嚴(yán)重?fù)矶曼c(diǎn)段一直發(fā)生變化,整體速度下降明顯,7:30~8:45期間大部分行駛路段速度低于10km/h,交通運(yùn)行處于嚴(yán)重?fù)矶聽(tīng)顟B(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及錄像視頻監(jiān)控均顯示,途經(jīng)六里橋北公交線路頻繁,公交車進(jìn)出公交站極易與社會(huì)車輛相互交織,換道行為頻發(fā),嚴(yán)重影響上游區(qū)域的交通運(yùn)行水平。3.2交通運(yùn)行現(xiàn)狀分析由圖2所示,玉淵潭公園上下游交通運(yùn)行擁堵最明顯的點(diǎn)段發(fā)生在緊鄰玉淵潭公園上游的ID點(diǎn)27261,而西三環(huán)主路發(fā)生車道數(shù)變化處剛好處于玉淵潭公園26376ID點(diǎn)。筆者認(rèn)為,與玉淵潭公園ID點(diǎn)26376緊鄰的上游27261ID點(diǎn)速度下降顯著是由于車道數(shù)的減少產(chǎn)生了交通瓶頸效應(yīng)。然而這在26376ID點(diǎn)處表現(xiàn)不夠明顯,而在緊鄰上游的27261ID點(diǎn)區(qū)域交通運(yùn)行狀況得到了傳遞和放大。再往上游方向的18311ID點(diǎn)區(qū)域速度轉(zhuǎn)而有所上升,說(shuō)明集結(jié)波的傳遞范圍較小,到達(dá)上游27261ID點(diǎn)處即得到了有效的消散和釋放,交通波不再繼續(xù)往上游方向傳遞。3.3早高峰時(shí)段與列車行程車速如圖3所示,航天橋北進(jìn)出口匝道對(duì)應(yīng)ID點(diǎn)24162相對(duì)增光路口23971ID點(diǎn)以北區(qū)域速度下降明顯,在早高峰7:15~10:15時(shí)間段下游區(qū)域交通運(yùn)行狀況相對(duì)平穩(wěn)的前提下,24162ID點(diǎn)及上游相鄰的26376ID點(diǎn)行程車速均降到30km/h以下,可以看出這與航天橋北的進(jìn)出口匝道間距過(guò)短不無(wú)關(guān)系,視頻錄像也顯示,車輛進(jìn)出匝道頻繁,加減速和交織換道現(xiàn)象明顯,極易在此產(chǎn)生車流集結(jié)波,并伴隨著排隊(duì)向上游傳遞。3.4交通運(yùn)行狀況分析如圖4所示,國(guó)際財(cái)經(jīng)中心出口匝道連接輔路段對(duì)應(yīng)ID點(diǎn)23971及其相鄰下游ID點(diǎn)25051、25532速度變化較小,交通運(yùn)行基本處于平穩(wěn)狀態(tài),視頻錄像也表明早高峰大部分時(shí)段的交通流量也較大,速度值基本穩(wěn)定在30~50km/h之間,交通運(yùn)行較為暢通。與出口匝道ID點(diǎn)23971緊鄰的上游ID點(diǎn)24162速度值大部分處于20~30km/h之間,交通運(yùn)行狀況界定為中度擁堵,筆者認(rèn)為是由于國(guó)際財(cái)經(jīng)中心出口匝道連接輔路交通流的運(yùn)行不暢產(chǎn)生間歇性的排隊(duì)現(xiàn)象并蔓延至西三環(huán)主路,集結(jié)波的傳遞效應(yīng)在此累積,影響到上游主路的交通運(yùn)行。浮動(dòng)車技術(shù)擁有的成本低、覆蓋范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn)為西三環(huán)交通運(yùn)行狀況的精細(xì)化研究提供了可能,以行程車速為評(píng)價(jià)指標(biāo)的定量化研究更能直觀地反映實(shí)際交通狀況的好壞,可為后續(xù)疏堵與管理決策提供數(shù)據(jù)支撐。綜合圖1~圖4分析得到,北京西三環(huán)內(nèi)環(huán)自六里橋北往下游方向,平均行程車速有不斷上升的趨勢(shì),交通波的傳遞由北及南越來(lái)越明顯,這些均是浮動(dòng)車技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)在西三環(huán)快速路上的成功運(yùn)用與體現(xiàn),更能形象地說(shuō)明無(wú)論是城市管理者還是用戶均較為關(guān)心的西三環(huán)真實(shí)的交通擁堵水平,即以行程車速為評(píng)價(jià)指標(biāo)描述的實(shí)際交通狀況。在此基礎(chǔ)上,筆者結(jié)合對(duì)六里橋南部分區(qū)段的交通運(yùn)行調(diào)查研究,認(rèn)為六里橋是北京西三環(huán)交通狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的一個(gè)關(guān)鍵位置,交通波的傳遞現(xiàn)象最為明顯,這為后續(xù)研究西三環(huán)的交通擁堵形成機(jī)理和聚焦重點(diǎn)研究領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。4浮動(dòng)車疏堵改善措施針對(duì)北京西三環(huán)快速路的交通流運(yùn)行特征,基于上述由浮動(dòng)車技術(shù)得到的以行程車速為評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)研究結(jié)論,筆者分別從宏觀與微觀角度出發(fā)提出相應(yīng)的疏堵改善措施。4.1宏觀方面4.1.1道站內(nèi)的公交銜接北京地鐵十號(hào)線二期為緊鄰西三環(huán)沿線的唯一地鐵線路,通過(guò)加快十號(hào)線二期建設(shè)及改善軌道站點(diǎn)周邊公交接駁來(lái)吸引出行者使用軌道交通,從而緩解地面道路交通壓力。2013年5月,十號(hào)線將連成環(huán)狀,全線通車,成為繼2號(hào)線之后的第二條環(huán)線地鐵,屆時(shí)過(guò)度依賴西三環(huán)通行的交通量將會(huì)得到一定程度的緩解,從而減少借助西三環(huán)快速路通行的交通需求。4.1.2紫竹院路快速路對(duì)于解決西三環(huán)交通擁堵而言,可以考慮加快阜石路、紫竹院路快速路的建設(shè),分流西三環(huán)的壓力;另外可以考慮實(shí)施打通首體南路南延、加快萬(wàn)壽路南延及康辛路建設(shè)等措施,通過(guò)這些主干路分流西三環(huán)路的壓力。4.1.3“地鐵+公交”公共車輛政府出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī),鼓勵(lì)和組織有相同交通出行線路需求的單位、小區(qū)等參與者“合乘”公共車輛,在地鐵或是公交流量較大的站點(diǎn)設(shè)置擺渡車,最大限度地減少私人小汽車交通出行?！皳Q乘”可通過(guò)在地鐵或公交站附近設(shè)置免費(fèi)的自行車存車處或是收費(fèi)低廉的停車場(chǎng),方便各種出行方式進(jìn)行換乘,還可對(duì)換乘人員發(fā)放特殊的公交車票,方便人們的交通出行。4.2微觀層面4.2.1設(shè)置了橫向干擾對(duì)運(yùn)行在西三環(huán)上的公交線路進(jìn)行調(diào)整,減輕站臺(tái)區(qū)交通擁堵?tīng)顩r。以六里橋南為例,在這一處設(shè)站的公交線路就多達(dá)33條,由此造成公交站臺(tái)長(zhǎng)達(dá)260m,進(jìn)出站公交橫向干擾的情況十分頻繁。應(yīng)該考慮完善周邊路網(wǎng)建設(shè),為公交調(diào)整線路、分流三環(huán)壓力提供基礎(chǔ)設(shè)施條件。另外可對(duì)部分線路采取合并線路、調(diào)整線路、甩站通過(guò)等措施。4.2.2研究曲線控制，確保主路高效行駛在西三環(huán)主路交通擁堵期間研究采用入口匝道控制的可行性,并結(jié)合交通誘導(dǎo),減輕西三環(huán)交通壓力。4.2.3交通交通安排從西三環(huán)車型、速度的差異,是造成快速路上交通擁堵的主要原因之一,可考慮在西三環(huán)快速路的入口設(shè)置交通標(biāo)志,全天或者限時(shí)地限制如貨車、摩托車、空駛出租車等部分車輛進(jìn)入快速路。4.2.4加強(qiáng)交通安全法規(guī)的宣傳,提高交通維護(hù)的意識(shí)城市快速路的交通問(wèn)題與機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?、行人的交通安全意識(shí)都有直接的關(guān)系,一些交通參與者漠視交通安全法規(guī)與常識(shí),給本就脆弱不堪的快速路系統(tǒng)帶來(lái)了極大的安全隱患,因此有必要加強(qiáng)交通安全法規(guī)的宣傳,提高各交通參與者對(duì)交通出行安全的重視程度,提升公民素質(zhì),最大限度地規(guī)范和保證交通運(yùn)行的平穩(wěn)有序。5可能應(yīng)用數(shù)據(jù)分析伴隨著現(xiàn)代城市的高速發(fā)展和人們對(duì)交通出行需求的日益增加,城市快速路系統(tǒng)的建立,對(duì)于緩解城市總體路網(wǎng)的交通壓力,提高人們的出行效率和社會(huì)效率均起到了積