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大数据可分析交通拥堵产生的原因

木马童年 2019-6-8 10:42 21 0

随着经济的快速发展,近几年来交通拥堵问题已经扩散到各级城市,不再仅局限于大城市。根据滴滴出行 2018 年第一季度的报告,西安、哈尔滨、长春成为全国最拥堵城市前三位,出行时间需要多花 60%,出行成本急剧增长。

根据交通拥堵大数据分析后,对交通拥堵产生的原因进行归纳总结,可以发现导致城市交通拥堵的主要原因除了结构性因素之外,还可以分为车辆行驶安全不足、行人与非机动车道路存在安全隐患、信息获取不及时、交通管理无法实时执行、车辆以及道路运营优化不足、紧急事件响应不及时等若干方面的原因。

随着经济的快速发展,近几年来交通拥堵问题已经扩散到各级城市,不再仅局限于大城市。根据滴滴出行 2018 年第一季度的报告,西安、哈尔滨、长春成为全国最拥堵城市前三位,出行时间需要多花 60%,交通拥堵所带来的出行成本急剧增长,出现通勤时间增加、能源浪费和环境污染等一系列负面结果,成为市政部门亟待解决的主要问题之一。

根据交通拥堵大数据分析后,对交通拥堵产生的原因进行归纳总结,可以发现导致城市交通拥堵的主要原因除了结构性因素之外,还可以分为车辆行驶安全不足、行人与非机动车道路存在安全隐患、信息获取不及时、交通管理无法实时执行、车辆以及道路运营优化不足、紧急事件响应不及时等若干方面的原因。

车辆行驶安全性不足

交通事故是导致交通产生拥堵的重要原因之一。发生交通事故的车辆往往因多种原因难以及时撤离现场,也难于移动至路侧而不影响正常车流,导致事故车辆占用一条或者多条行车道,极大地降低道路通行能力。当前我国交通事故发生频率较高,交通事故处理需要时间,往往会导致拥。即使快速处理轻微交通事故,也需要 10-30 分钟完成,这就导致发生事故的道路会长时间处于低通行能力的状态,且拥堵会以一定规律向沿线和周边路网传播,特别是在上下班高峰期,正常的道路通行能力已经无法满足车辆通畅行驶,因事故导致的通行能力进一步下降,使得当前道路拥堵加剧,并影响到路网的其他部分。另外驾驶环境感知和驾驶员健康状态不佳会引发交通事故,而交通事故是导致交通拥堵的重要原因。

驾驶过程中驾驶员的视觉感知范围也是有限制的,随着车速的提高、雾霾雨雪等恶劣天气、复杂道路结构、建筑物树木被遮挡、车辆盲区、陌生道路以及驾驶员的注意力等原因出现不同程度的下降,引起事故数量的上升。即使没有外部环境因素,有关研究数据表明,当车辆行驶速度达到每小时 60 公里时,驾驶人最多能看清 240 米以内的交通标志,当时速达到 80 公里时,视线上限为 160 米。

目前,驾驶人的驾驶完全依靠视觉系统来获取交通信息,所以当视觉感知范围受到影响时,车辆的行驶安全隐患陡增,容易引发事故,进而导致交通拥堵、效率下降。

疲劳驾驶以及驾驶员的健康状况不良引起的驾驶安全问题已成为我国甚至国际性交通安全管理难题之一。疲劳驾驶在道路运输尤其是高速公路货运中尤为突出。货运驾驶员容易长期处于超负荷驾驶状态,2017 年我国有关部门对货运车辆驾驶人抽样调查显示:84%的货运车辆驾驶人日均驾驶时间超过 8 小时,其中 40%超过 12 小时,64%的货运车辆只配备一名驾驶人。目前,我国对疲劳驾驶的判定也仅仅将驾驶时间作为唯一依据,尚未研发出或安装科学有效的检测手段和专业测量工具。另外驾驶员健康情况不佳,导致无法驾驭车辆,很容易导致事故的发生。没有健康的身体和精神状态的保证,任何路上行驶的车辆都将成为拥堵的隐患。

我们在高速上行驶的时候经常发现在没有任何施工、交通事故等情况下也会经常堵车,这又是怎么一回事呢?因为不适当的人为驾驶因素也是堵车的重要原因。因酒驾、逆行、闯灯、抢道等违规操作导致交通事故并致使交通瘫痪的情形,自是不必多言。就在平常的驾驶行为中,这样的情形也随处可见。因为这样的行车行为造成了交通流波动,而交通流波动容易造成堵车。

车辆形成的车流叫交通流,在一个连续交通流系统中,本来是一个小的扰动,就像道路上有个小坎儿,或司机开了一下小差然后轻触刹车,就很容易造成拥堵。如果在高速公路上有足够多的车辆,任何轻微的交通流量中断,都会导致循环、放大式的连锁反应:一辆车轻轻地稍微刹了一下车,跟在后面的一辆车就会刹车得更重一点以免撞上前面那辆车,最后刹车量被逐级增大,直到产生交通流的波动、车流变慢甚至停止。

如上图所示,频繁换道行为就是导致交通拥堵的一个重要原因。换道者看似加快了自身的行进速度,却拖累了整个车流前进的通畅性。

行人与非机动车存在安全隐患

行人或非机动车作为弱势交通参与者,一旦发生事故,不但占用道路资源,责任认定和处理过程往往也会较为复杂,所以造成的交通拥堵持续时间较长。一方面,由于机动车占道行驶或停车、道路结构设计不合理等原因导致行人或非机动车路权减少,交通需求不变的情况下,增大了行人及非机动车等弱势群体的安全隐患;另一方面,行人或者非机动车往往安全意识薄弱,疏于获知周围车辆情况,而且由于手机等通信娱乐设备的普及,行人和非机动车驾驶人的注意力更加分散,使得交通安全隐患大增。

部分路口是机动车和非机动车混行的,弱势群体安全隐患大。机动车与非机动车混行的交叉口有一般交叉口的共性,也有自身的特殊性,表现为非机动车的摇摆性大、群体性高、离散性强、路线多变与穿插、违章概率大等特点,最终表现为交通冲突点增多,交叉性不可控等现象,导致交叉口交通安全事故频发,安全隐患大,通行效率低下等结果。我国部分驾驶员还没有养成主动礼让行人或非机动车的习惯,路口不降速、抢行等驾驶行为也增加了安全隐患,降低了通行效率。

此外,我国行人及非机动车的安全意识、遵守交通规则行为还需要进一步加强。全国各地常见有非机动车闯红灯、逆行、不在非机动车道内行驶、越线停车、违反规定载人;行人闯红灯、不走人行横道或过街设施、跨越隔离设施等违法行为,对此,各地交管部门也下大力气整治,但费时费力,效果不明显。

交通信息获取不及时

路况信息无法及时获知是交通拥堵的一个重要原因。虽然有地磁线圈以及路口监控可以准确检测路口的交通流量信息,但在路段中缺乏监测,尤其是存在岔路口的路段;而且交通流量数据密度较低,精度、准确度和实时性也不能满足需求。导致驾驶员无法及时预知前方道路的拥堵情况而驶入拥堵路段,增加拥堵的严重程度。另外车道级的路况实时性预知不足导致线路规划不理想,使得出行时间和成本的增加也是交通信息获取不及时的重要表现。

交通突发事件信息无法及时获知,获知的信息不够全面也是突出问题。例如事故信息、封路、道路状况、施工等交通信息全面性不足,使得出行前无法做出适当的规划,导致拥堵的发生以及加重。在滴滴 2017 年度城市交通出行报告中就指出,在所有的事件上报中,封路、事故以及施工占据了前三位,这三类信息对于城市中心地区交通密集区域来说有着至关重要的影响。目前的信息平台收集的数据类型有限,例如感应线圈只能采集到交通流量、占有率、速度等固定地点的截面交通参数;视频监测器只能采集到交通流量、速度、占有率、排队长度等固定地点的交通参数。如果驾驶员能够提前获知这类突发事件并做出适当的路线调整,拥堵就可以得到减轻。另外及时获知天气,路面等状况,可以很好地引起驾驶员的注意,及时切换出行方式或者调整驾驶模式,提高驾驶的安全性,减少事故及拥堵的发生。

公共交通信息对出行规划也有着至关重要的作用。公交信息的实时性可以提供给用户出行的另一种选择,从而缓解道路上车辆的数量,减少拥堵的发生。目前公交到站以及到达目的地时间预告并没有大面积铺开,多数交通路线无法获知下一班车辆何时到达,也不了解何时可以到达目的地等内容,使得人们选择公交出行的意愿大大降低。

目的地拥堵情况、停车位信息、周边信息服务以及大型活动通知等出行服务的缺失,导致人们经常无法避开峰值出行,无法准确及时找到车辆停放位置,从而导致目的地周围道路的严重拥堵,极大的影响到通过拥堵路段的人们。通过出行服务的普及和避免大规模集中出行能够缓解这类事件所造成的拥堵程度。

交通管理无法实时执行

匝道往往是车流合流、分流等交织流的汇聚点,往往车道数较少,通行能力较差,在车流相对饱和的情况下极易发生严重拥堵。尤其是在高架桥上车辆不按秩序和规则通行,或争道抢行发生交通事故后未及时撤离现场情况下,更会加剧一些节点路段交通拥堵。而且在高架道路拥堵的时候,控制匝道的驶入车流可以有效的缓解高架道路的拥堵情况,目前匝道无法实时控制导致匝道拥堵显著,进而影响到地面道路的通行。

交通信号灯配置不合理是城市交通拥堵的重要原因。滴滴在城市交通出行报告中也对路口信号灯做了分析,分别用饱和指数、失衡指数、溢流指数以及失调指数来衡量路口的通信效率。有些城市采取措施改善了平峰时的交通流,例如增加硬隔离和交通信号灯,但在高峰期依旧严重拥堵,甚至更为糟糕。红绿灯并没有办法根据目前的状态做出准确的动态调整,也没有办法准确的预测以后的调整方案,使得部分路口常年固定时间拥堵。在滴滴出行和济南交警合作过程中,通过移动互联网数据对信号灯配时进行调整和优化,融合滴滴平台的浮动车轨迹,在经十路的山大路到舜耕路的六个路口运用“智慧信号灯”,实现工作日早高峰平均延误时间下降 10.73%,晚高峰平均延误时间下降 10.94%。同时极大地减少了经十路上各个路口红灯溢流情况,在该路段上每 1000 辆车中的红灯溢流车辆从 51 辆减少为 6 辆。

可变车道设置不合理加重交通拥堵。上班高峰期,车流主要集中在从住宅区到商业办公区的方向,而反向车流较少,经常看到例如左转车道没有车辆而直行车道排队严重等问题,使得道路容量无法有效利用。部分城市采用潮汐车道的方式,在上下班时间增加车流较大方向的车道数,动态改变车道数,缓解交通压力。

目前往往存在可变车道设置不合理或标志导向设置不合理,导致交通拥堵加重、排队现象显著情况,非但不能有效缓解交通拥堵,反倒起到了反作用。

实时限速不合理影响交通安全及交通效率。高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速不得超过每小时 120 公里,其他机动车不得超过每小时 100 公里,但是实际往往会因为路段属于事故多发地,部分道路施工,强烈横风、沉降、冰雪等恶劣天气影响,交通管理部门会对部分路段进行实时限速,部分路段速度限为 60公里每小时或更低,当该路段车流量较大时,急刹车很容易造成严重的追尾事故,严重的还会造成车辆侧翻。城市道路中也有部分道路条件良好,而实时限速却偏低,车辆多超速,一定程度上影响了通行效率。

道路及营运车辆管理优化不够

道路维护、绿化维护作业也经常对交通产生负面影响,高峰时间的此类作业经常会占用最左侧的快速车道,使得有限的道路资源进一步受到压缩,导致通行能力下降,进而造成拥堵情况发生。

收费区往往导致高速公路节假日前后拥堵不堪。我国高速公路实施收费管理,目前高速公路的收费站入口车道有人工收费(发卡)车道、自助取卡车道、ETC车道等几种形式,ETC 收费相对最节省时间,但仍有车辆限速要求,一般要求安装有 ETC 设备的车辆 20-30km/h 的车速内不停车匀速通过,即使所有社会车辆均安装有 ETC 设备,收费区也会极大降低高速公路收费站路段的通行效率,甚至导致交通拥堵。而且目前社会车辆仅有部分车辆安装 ETC,仍有车辆要使用人工收费,而还没有进行标准化改造的收费站 ETC 收费车道设置在收费站左侧或右侧各有不同,往往会导致不同收费方式的车辆临近收费站急于变更车道,选择相应收费车道,进而引发交通秩序混乱,交通效率低下。同时,我国高速公路收费站多采用“收费广场”的形式,即入口车道数增加、出口车道数减少,收费站段的分流与合流引起无序换道,增加拥堵。

停车场容量不足和分布的不均匀将降低车辆流动效率。停车场建设滞后,导致大量车辆无成本、无序停在交通道路上;部分区域停车资源不足而其他区域资源过剩,使得车流在局部区域过于集中,影响了正常的交通秩序。据专家测算,城市拥有的社会公共停车位应不少于城市机动车拥有量的 10%,据国际经验,停车泊位应达到机动车保有量的 1.1-1.2 倍,但许多城市尚远远不能达到此标准。

由于部分区域没有足够的停车位,市政部门不得不开辟道路两旁为收费停车场,或者一些车辆被迫违规停靠在公共道路上,使原本不足的道路面积更难以满足车辆流动的需要,降低了道路的通行能力,从而导致局部区域的交通拥堵。

大型货运车辆,集装箱卡车进出堆场影响周边道路正常通行。大规模的堆场附近道路往往会出现集卡排队起箱、落箱的情况,排队的车辆越来越多,甚至会绵延几公里。大型货运车辆、集卡车身长十多米,一旦堵上很难“盘活”,即使及时疏通管理,也要花费较长时间才能恢复通畅。大型车辆的运行速度也受到限制,如果与大规模通勤车流同时出现,会加剧拥堵的发生和拥堵的程度。

公交调度没有按需按时进行,使得原本可以运送大量客流的公交车并不能满足人们的需求。高峰时期经常发生多人挤不上一班车的情况,后续车辆等待时间过长,这样使得通勤变得更为困难,人们就不愿意乘坐公交车通勤。公交专用道占用难以保障通行优先权,不能有效支撑公交优先战略。我国公交专用道的使用规定要求,在标有时间限制的专用车道上,限制的时间段内不允许其他车辆进入行驶,在规定的时间外,其他车辆可以在专用车道内短时间地并线、转弯、入主路等借道通行,但不应影响规定车辆的行驶。如果公交车辆不能充分利用专用车道资源的话,反而是对道路通行效率起到了副作用,常常看到高峰时间公交车道没有车辆行驶,而其他车道堵满了车。

出租车停靠不合理、集中性太强也是导致交通拥堵的原因之一。在一些城市道路主干道,尤其是各大医院、公交站、轻轨站及部分商场、超市的门前车流量大的路段,往往出租车违章排起长龙、横排到路中央恣意揽客的情况更为突出,一方面是因为医院、轨道交通站点等车流、人流密集区域,在规划建设时考虑出租停靠的设施规划不足,继而管理也不到位,没有设计规划出科学的圆弧形出租车停靠点,导致出租车停靠不合理,对本已经相对饱和的交通流产生影响,导致交通流效率低下甚至交通拥堵。

紧急事件响应不及时

事故处理、救援不及时是严重拥堵的重要原因。目前针对轻微、严重等不同类型交通事故,交通管理部门给出了不同的事故处理方式。当城市道路或高速公路上发生轻微事故,不涉及人员伤亡,各方车辆驾驶人证照齐全有效,车辆保险有效,各方不存在酒驾毒驾等行为,财产损失不大(限额参照本地规定)建议通过快处快赔方式处理交通事故,严重或重特大交通事故则需要交警到场协调处理。

发生轻微交通事故时,往往事故双方因赔付责任划分不一致而等待交警到场处理,从而占用部分行车道,降低或者阻断了道路通行能力,形成拥堵节点。此外,由于车辆的自动定位尚不能联网传达给交通管理方,往往存在严重事故时,当事人报警无法明确上报事故地点而导致救援不及时,延误救援时间,造成交通拥堵等。

事故发生后车流疏导不及时也是交通安全隐患。当发生交通事故时,现有的有效交通管理措施即通过警告标志(三角警示牌)的现场设置、危险报警闪光灯小范围的信息传递对后车起到警示、提醒作用,实际没有真正对后续车流起到疏导作用,待后续车辆已经到达事故发生点,掉头或通过已不再可能。目前,车联网技术虽然存在,但尚未普及应用,尚没有把事故信息通过车对车、车对路等信息交互手段来将事故情况、拥堵情况等动态路况路面情报信息及时传递给远车,以切实发挥车流疏导,区域车流躲避拥堵、车流路径动态优化的交通管理作用。非紧急情况占用应急车道,紧急车辆得不到优先通行。应急车道本应是在车辆发生突发故障无法正常行驶、车内乘客突发疾病、救护车、救援车以及施工车辆通行的通道,而驾驶人往往在遇到高速公路因交通事故、车辆故障或突发事件而拥堵时,违法驶入应急车道以及不文明占用应急车道等行为,导致应急车道被占用,若前方发生交通事故则堵住了后方的施救车、救护车、警车的通行,给救援工作造成很大影响。


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