摘要：近几年来，社会经济迅猛发展，城市化进程迅速推进，市民的机动车拥有量剧增，对城市道路的交通需求已经逐渐超过交通供给。本论文以城市道路为主要的研究对象，探索研究了城市道路的交通拥堵扩散机理。先是整合分析了近年来关于交通拥堵的研究内容与研究成果，对交通拥堵的空间机理进行了分析研究，探究影响拥堵扩散机理的因素。
关键词：交通拥堵扩散；城市道路；空间变化机理；影响因素
1交通拥堵扩散机理研究现状
国内外关于交通拥堵的形成、传播及消散机理的研究已经取得了一些成果，但由于城市道路网络具有一定的复杂性及动态性，而且从目前治理城市道路交通拥堵的控制策略上看，并没有起到明显的效果，主要是缺乏对城市道路交通拥堵产生原因、特性以及时空形成机理缺乏足够的认识。因此，为缓和交通拥堵状况，进一步提高城市道路利用率，增加使用效率，对城市道路交通拥堵的时空变化机理研究是必要内容。
2影响交通拥堵空间变化的因素
（1）交通需求与供给
①交通需求。随着国家经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，出行需求不断增加，从而小汽车的需求不断增加。然而，在城市资源有限的前提下，交通需求增加与交通供给两者之间的矛盾是引发城市道路拥堵的主要原因。
②交通供给。交通供给是指不同等级的道路设施，以满足社会交通需求而构建的。交通拥堵的本质在于供需不平衡，当交通供给不能满足交通需求时，将会发生交通拥堵。
（2）交通参与者
交通参与者主要包括行人、驾驶员、乘客三部分。一方面，从行人角度来讲，一部分行人不遵守交通规则，经常出现乱穿马路、违背交通规则的现象，从而使交通秩序混乱，通行能力降低。另一方面，从驾驶员角度分析，由于技术水平、道路状况、和熟悉程度等方面的差异，形成了不同的驾驶行为。如司机不愿意遵守交通规则，抢占道路、超速行驶、擅闯红灯等，这些行为不仅扰乱了正常的交通秩序，而且降低了道路的通行能力，是造成交通拥堵的重要因素之一。
（3）交通环境
交通环境变化例如天气状况对路面与视线造成影响进而造成交通拥堵。当车辆遇到雨雾天气时，路面摩擦系数减少，车辆行驶所需安全距离增加，与正常天气相比，车辆速度下降从而导致道路通行能力降低，车辆密度增加，当达到一定的阀值时，进而发生交通拥堵。目前，由于各方面的原因，非机动车在我国的中小城市盛行，这种车辆有较高的行驶速度，行驶轨迹灵活，通常在机动动车道上穿插行驶，容易引起交通混乱进而造成交通事故，是引发交通拥堵的一个重要原因。
（4）道路结构
在我国城市发展进程中，快速发展城市主干道网络的同时，往往忽略路网等级和功能结构的合理性，对周边土地利用性质缺乏详细考虑。从而导致路网等级与周边土地利用匹配不合理，道路布局与土地利用缺乏紧密结合，使城市交通功能紊乱。
（5）时间因素
信号配时在交通拥堵中起着重要的影响，交通信号配时的目的是从时间上将交通冲突点进行分离，也是平衡路网交通量的重要管理措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在交叉口信号配时方面，目前大多数人采用的是固定信号配时，在配时方案确定后，一般长时间内不会改变，适用于交通流稳定，交通流量少、变化不大的交通交叉口。信号配时方案不合理，车辆停车延误会增加，导致时间与空间资源浪费，从而增加拥堵发生的几率。在高峰时期出现排队车辆较多时，将会像上游扩散，继而使拥堵更加严重。
从交通拥堵的实质上来看，交通拥堵现象是信号配时（时间）、道路结构（空间）和道路所需交通量不协调的综合反映。交叉口信号不合理是导致拥堵的重要因素。
3交通拥堵扩散空间变化机理分析
（1）关键交叉口的排队机理
交通拥堵的产生是一个交通需求不断增加、通行能力明显不足的动态演化过程，尤其在常发性交通拥堵的情况下，在以交叉口群为研究对象的拥堵研究过程中，关键交叉口位置首先出现排队，随着交通需求的不断增加，排队向上游扩散，排队长度的不同反映不同的交通拥堵状态，可以说排队机理的分析能从侧面反映交叉口群的交通拥堵扩散规律。因此，研究交叉口的排队扩散机理，对于理解交通拥堵扩散空间变化具有重要指导意义。
（2）交通拥堵空间变化机理研究
在对交通拥堵空间变化机理进行研究时，需要利用路网内的各个道路交叉口和路段的交通量、排队长度等指标，并同时结合百度地图实时路况，选定一定的时间间隔，计算区域内拥堵路段数及拥堵路段百分比指标，从而分析交通拥堵由开始-扩散-形成-消散的演化过程，进而探究交通拥堵空间变化机理。交通拥堵空间变化随时间变化的研究步骤具体如下：
①调查每个时间间隔5分钟的区域拥堵路段数量；
②计算区域拥堵空间范围及拥堵路段百分比；
③分析拥堵随着时间的变化在空间上的演化过程；
④探究交通拥堵空间变化机理
首先选取最小时间间隔设为，在最小时间间隔内，拥堵路段形成一定的区域，在下一时间间隔内，可以获得新的路段拥堵状态，拥堵路段数量可能是蔓延增多，也可能是疏散减少。总之，可以通过最小状态估计间隔的状态计算，结合百度图实时路况，得出路网拥堵路段的空间分布及演化。
如果以拥堵路段的数量来分析拥堵区域的空间演化，那么，某一段时间内，拥堵区域的空间演化可量化表示为:
（3.1）
式中：为某一时刻的拥堵区域空间范围，即区域的拥堵路段数量；为连接系数，拥堵路段和当前拥堵区域相连接为1，不连接为0；为当前计算的拥堵路段，s为计算的拥堵路段数。
结语
本文首先阐述交通拥堵扩散空间变化机理的研究现状，分析了影响交通拥堵空间变化的因素，接着从关键交叉口的排队机理入手，分析交通拥堵由开始-扩散-形成-消散的变化过程，进而探究交通拥堵空间变化机理。
参考文献
[1]常桃宁.城市道路交通拥堵扩散机理研究[D].西南交通大学,2018.
[2]张彪.交叉口群拥堵扩散机理及其控制与诱导协同模型研究[D].吉林大学,2013.
[3]伍速锋.城市交通拥堵机理解析[A].中国城市规划学会城市交通规划学术委员会.创新驱动与智慧发展——2018年中国城市交通规划年会论文集[C].中国城市规划学会城市交通规划学术委员会:中国城市规划设计研究院城市交通专业研究院,2018:14.
[4]邱岳.城市道路交通拥堵机理及控制方法分析[J].山西建筑,2018,44 (32):29-30.
论文作者:韩宗峰,张莹,王天岳
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/17
标签：交通论文; 机理论文; 路段论文; 交叉口论文; 空间论文; 需求论文; 城市交通论文; 《防护工程》2019年第5期论文;