杨 斌,丁 昊,张 伟,张凤军
（1.济南市交通运输事业发展中心,山东 济南 250014; 2.山东方云软件技术有限公司,山东 济南 250000）
伴随着城市化进程的发展，城市道路交通系统与有限的土地和道路资源之间的矛盾日益凸显，道路交通拥塞成为困扰城市发展进步的主要问题之一。为了解决道路交通拥塞、道路交通事故、道路交通基础设施缺乏等一系列问题，道路交通韧性这一概念应运而生。城市道路的道路交通韧性是城市可持续发展的关键。由于道路交通韧性不足而产生的道路交通拥塞，会严重影响到城市的正常运行。而道路交通拥塞则是城市道路韧性失效的一种体现。随着城市路网的日益复杂，道路交通拥塞问题日益突出，必须通过采取有效的道路交通控制手段来控制，以减轻拥塞，增强城市道路交通韧性，推动城市道路交通的可持续发展[1]。
1.1 城市道路交通拥塞的定义
道路交通拥塞是世界各地主要城市面临的一个问题。道路交通拥塞经常出现在特定的时间点，例如上下班时和假期。在城市路网中，一旦出现拥塞现象，将会对周围地区的其他道路造成一定影响，特别是对进入拥塞地区的道路交通。交通拥塞一般可分为两类，一类是指车辆的流量超出了设备的承载能力而引起的常发性拥塞，通常在道路交通的瓶颈部位出现，速度、流量、道路占有率等参数随着拥塞呈现出有规律的下降；
另一类是指因交通事故、恶劣天气等原因导致交通流量降低而引发的偶发性拥塞，交通流参数也会随之发生快速改变。城市道路交通拥塞的形成原因有三方面：第一，道路结构不合理。由于我国目前处于快速工业化、城市化两个快速高增长的新阶段，我国经济增长率和劳动人口数量逐年增加，汽车拥有率必然会相应地上升。在现有路网中，机动车的增长率远远超过道路承载能力，原有的道路规模和路况已不能满足需求，成为制约当地经济发展和城市发展的瓶颈。第二，车辆保有量与路网容量不匹配。部分城市路段的道路交通流量较大，容易出现拥塞现象，而其他路段通行能力尚有较大空间。除此之外，还存在停车泊位不够完善、车位分布不合理等原因导致了车辆通行率低。第三，交叉口车辆混合。目前，我国部分平面交叉路口存在着机动车与非机动车混行现象，使交叉口的通行能力下降，特别是当交叉口间距不大时，会严重影响交叉口的通行能力。
1.2 道路交通韧性的定义
“韧性”起源于风险管理，是指在遇到突发事件或偶然情况时，能够完全或部分地恢复系统性能的功能。与此类似，“道路交通韧性”这一概念也在运输系统的需求管理中得到体现。类似于风险管理中的韧性，道路交通韧性是指当一种或多种干扰因素影响道路交通正常工作时，道路交通系统能够持续地运送旅客和货物。这些干扰包括极端的天气状况、道路交通堵塞、道路交通事故、道路交通基础设施的缺乏或者失效等[2]。
在实际生活中，人们对道路交通韧性的界定是多方面的：首先，就出行者层次而言，道路交通韧性是指在乘客的道路交通工具受损无法继续出行的情况下，其他乘客仍可以继续出行。其次，从社区的角度来看，这意味着对于大多数的社区来说，居民可以选择多种出行方式（公共的、私人的、地面的和地下的）。以小区为起点的道路交通流量可以在突发事故、紧急事故、季节性施工或其他突发事件中保持不变。再者，从经济角度看，这是指各种道路交通方式在不考虑出行费用的前提下，在某些情况下发生变动后仍然能够持续运作，如车辆和航空器使用的燃油涨价。最后，从政策层面看，这意味着道路交通韧性系统能够根据新的运输政策迅速地转变和更新，以适应新的道路交通工具，以及对未来不确定因素的改变。
城市道路交通韧性是指车辆在道路上行驶时，其稳定性和安全性。它主要包括道路弹性系数、车辙程度和防滑性。道路越长其承载能力越强，而影响汽车能耗的因素则很多，其中最重要的就是道路本身的结构设计与材料选择，其次是对车辆行驶速度影响最大的道路交通系统供给能力。
2.1 道路交通韧性的特点
由于道路交通是每个人最基本的需要，因此，道路交通是社会和个人最为关心的问题。一个具有良好韧性的道路交通系统对于社会、经济和道路交通系统的可持续发展具有十分重要的意义。良好的道路交通韧性一般具有下列特点，见表1。
表1 道路交通韧性的特点
2.2 道路交通韧性的制约因素
道路交通韧性受多种因素的制约，如道路交通发展、经济条件、道路交通环境等。
2.2.1 道路交通发展
道路交通发展是人类社会经济活动在一定区域内不断向前推进和成长的重要因素，而影响其发展的重要因素之一就是道路。截至2022年末，全国公路总长度已达约3 520 000 km，拥有36条高速公路，约176 000 km，组成了全世界最大的交通运输网络。根据发展规划，到了2035年底，全国高速公路的总里程将达到467 000 km，平均每年增速达到15%以上，这表明我国道路交通正处于快速发展时期。
2.2.2 经济条件
经济是影响道路交通韧性的主要因素，而且在一定程度上也表明经济状况是影响道路交通韧性的最直接因素。在经济发展较快的城市，道路交通韧性较以前有了很大程度的提高，但是由于汽车保有量增加而导致道路承受的压力加大。随着社会经济发展和机动车数量的不断增长，城市的道路交通韧性也在不断增强。
2.2.3 道路交通环境
道路交通环境发生变化会影响道路条件也发生变化，如温度、车辆性能、道路交通量及速度、天气等[3]。
（1）温度。温度过高，沥青路面会出现软油现象，路面承载能力差、易变形，在这种情况下，会严重影响驾驶舒适性，容易导致司机无意变道，大大增加了道路交通事故的可能性，低温时，沥青路面会破裂，导致不连续、湿滑，减少道路和轮胎的附着力，造成道路交通事故。
（2）车辆性能。汽车行驶时受到周围环境影响而引起疲劳损伤，在路面情况较差或较窄的路段上行驶时会产生不适应性，以及路面湿滑、颠簸造成的道路交通事故频发。
（3）道路交通量及速度。车流特性与驾驶习惯之间有很大关系，由于驾驶员自身素质差，对车速和距离等方面没有明确的认识、在行驶中不遵守道路交通规则，导致道路交通事故频发，影响了车辆的通行时间和车速。
（4）天气。气候因素对汽车性能有很大的干扰。在大雪、低温、持续降雨等恶劣天气下，驾驶员反应速度慢，制动距离较长，难以控制。能见度低、空气湿度高等都影响车辆的安全和正常运行。
3.1 基于动态交通流量的交通拥塞控制方法
动态交通流的形成是城市道路交通拥塞治理过程中最重要、最有效的研究内容。其控制模型是根据交通拥塞情况，预测道路车辆的行驶速度，然后利用该模型来实现。
（1）确定道路交通流量和总车位数之间存在线性关系。在对道路交通流量和出行需求进行预测时，可以使用静态交通流量模型。根据该模型计算出相应时间段内道路交通流量和总车位数之间存在线性关系。如果在不考虑其他因素影响下确定最优目标函数值的话，就会导致延误甚至错乱。
（2）当交通量和总车辆数量确定时，动态交通流量的变化会导致车辆行驶速度的随机性，此时可以使用静态道路交通流量模型。该方法需要对道路数据进行采集和处理，因此只能作为一种工具来控制路面情况从而达到目的。同时，由于其计算复杂且耗时长并且结果不稳定，所以一般用于实时控制路面环境状况，而不能预测未来路段下路况恶化程度和交通拥塞状态变化规律，因此这种方法在实际应用中并不适用。
（3）通过实时监测信号灯、车速等信息，并结合当前路段上所有车道的通行状况及拥塞状态来判断是否出现拥挤或堵塞现象。在实际应用中，主要有两种方法可供选择：动态交通流量控制算法与传统的PID控制器相比，动态交通流量控制算法的优点是计算简单，但其缺点也很明显，如需要设置不同车道之间的PID控制器。因此，该模型存在一定的局限性。
3.2 加强路网拥塞控制
在路网拥塞问题日益严重的背景下，交通治理需要考虑到整体性，而城市道路系统是一个复杂的问题，因此要想解决好“瓶颈”问题就必须从整体上进行统筹规划。首先，要建立一套科学、有效的评价指标体系。通过对道路交通流量的综合分析，得出结论：如果交通需求之间存在差异，应采取优先级，优化车道，缓解拥塞。其次，可以通过分配交通量来减少交通拥塞。同时，应加强路网的规划和管理，研究交通拥塞问题。交通拥塞也会影响到城市的发展。交通管理部门应根据城市的总体发展方向，合理设计路网规模和道路结构[4]。
3.3 建立健全交通管理制度
交通管理是一项专业性很强的工作，需要我们建立健全相关制度，提高人们对这个行业和它所具有的功能的认识。
首先，加强安全意识。由于道路条件有限，公路部门应加大力度进行路况检查、维护以及改造工程建设等，同时也要注意道路环境安全问题及路面施工质量问题。例如，对于一些容易被破坏和易引发交通拥塞的路段，应该及时加固或者更换新的设施。其次，要加强对道路交通的管理。完善的公路交通管理体系是保证交通安全、减少事故发生、减少人员伤亡和财产损失的重要手段。再次，要提升驾驶员的驾驶习惯。通过对驾驶员进行宣传和教育，提高他们对交通安全的认识，强化他们的安全意识。同时，也要在日常工作中注意养成良好习惯和行为规范，避免交通事故发生时不能及时处理，而导致事故扩大化以及人员伤亡和财产损失问题的现象发生。最后，要建立健全相关规章制度，并严格执行。
3.4 建立交通管理服务平台
交通管理服务平台是一个综合性较强的体系，要求具有较强的专业性、技术能力和运营能力。交通管理服务平台主要包括道路信息发布与处理、交通事故预防和车辆救援、视频监控系统（对事故地点进行实时监测）、道路交通安全应急反应体系（GPS定位车流量检测器），为驾驶员提供最及时有效的帮助和预警措施。
在建立交通管理机构时需要考虑实际情况，对交通管理服务平台不断地完善，能够满足不同层次用户的需求，在功能上和技术上都更加成熟。规范化交通管理服务平台的建立，首先需要专业技术人才，如果一个系统没有专业人才，那么这个系统也是不成熟、不科学、不规范的。所以，在建设交通管理服务平台时，必须要有专门的人员来开发和完善，这就要求我们必须要对其体系的构造与功能有所认识。其次，需要有硬件设施，比如交通信息采集设备、网络通信设备等；
最后，是技术方面的软件支持，如车载影像监控系统、GPS、汽车检测设备、司机驾驶体验记录仪等[5]。
该文分析了城市交通拥塞的基本原理和交通拥塞对城市道路交通的影响，阐述了城市交通拥塞的定义、形成、类型以及影响，并对韧性的定义、概念、分类、特征及制约因素进行了论述，最后对城市交通拥塞的治理与提高交通韧性提出相应的对策。增强交通韧性不仅是一个城市的发展问题，也关系到社会发展和国家利益，因此在研究过程中还应考虑交通系统整体水平与各组成部分之间的协调性、安全性等。城市交通拥塞问题解决的好坏程度，直接影响着交通系统韧性，间接影响着居民出行效率和社会经济效益，因此该文在研究过程中也考虑到各方面因素对缓解道路交通拥塞的影响。
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