济南市公安局交通警察支队章丘区大队 山东 济南250000
摘要：随着城市中道路网的不断扩张和居民生活水平不断提高，交通需求快速增加，交通拥堵现象也越来越严重，严重阻碍城市的发展和居民的出行效率。本文从行程时间的角度出发，对交通运行状态进行判断、分析和预测，探讨城市交通拥堵的演化进程。
关键词：交通拥堵;预测;行程时间;城市道路
1 城市道路行程时间的分析
行程时间是判断和预测交通运行状态的重要参数，通过对行程时间进行预测，可以有效利用道路资源，对居民出行进行诱导，减少交通拥堵。
1.1行程时间概念
行程时间是指车辆从从出发点到目的地所经历的总时间，包括车辆行驶时间和在此过程中的延误时间。假设车辆的行驶距离为，车辆平均速度为，行程时间就可以表示为。根据车辆行驶道路的范围，行程时间包括路段行程时间和路径行程时间。
（1）路段行程时间。车辆经过道路中某一路段所需要的时间。在城市道路中，路段行程包括车辆在路段上实际行驶时间、在下游信号交叉口排队等待以及经过交叉口的延误时间，路段行程时间反映的是在某一时间段内路段上所有车辆行驶时间的平均值，从宏观上反映了路段的交通状况，与路段的通行能力及交通需求相关。
（2）路径行程时间：出行者从起点出发，选择某一路径，经过不同路段到达目的地所需要的时间。设某路径所包含的路段数为 k，则路径行程时间可表示为：
1.2行程时间的特性和影响因素
从行程时间的特性来看，可以分为静态和动态两种。对于静态行程时间的估计主要根据道路的交通流量和通行能力来计算，不具有实时性。动态行程时间则对本路段交通流、相邻道路的交通状况以及在信号交叉口的交通状态进行实时分析，动态估计道路的行程时间。
城市道路的行程时间主要受道路条件、交通流状况以及运行环境等因素影响，通过流量、车流密度、车辆速度、车道占有率等交通参数来反映。其中道路环境主要包括道路等级、路面质量、速度限制、视觉范围、道路线型等。交通流状况主要包括道路的交通流量、通行能力、车流密度以及交叉口信号控制等。交通运行环境主要有天气状况、道路临时管制、大型活动以及突发交通事故等。由于影响因素比较复杂，道路行程时间具有随机性和不确定性。
2 基于行程时间的交通拥堵演变特性
道路交通流状态是从宏观角度反应交通流的总体运行状况，受到道路性质和交通流的特性的影响。我国的交通流特性分为四个状态，分别为自由流状态、稳定流状态、拥挤流状态和严重拥挤（堵塞）状态。
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2.1行程时间与交通流状态的关系
行程时间是描述道路交通状态的重要参数，它能直观反映道路的运输效率和畅通情况，随着交通流状态的变化而变化，主要表现在以下方面：
（1）时变性。行程时间具有时变性，随着道路交通流不断变化，当道路交通流量不断增大时，行车速度不断减小，行程时间不断增大。
（2）不确定性。由于交通流具有不确定性和非线性，并伴随着不可预估的交通事故的发生，道路的行程时间具有不确定性。
（3）时段性。交通流状态具有相似性和周期性，行程时间表现出相应的时段性和周期性。对于具体的某一路段而言，随着一天交通流的早高峰、平峰以及晚高峰的特性，行程时间呈现出时段性。
（4）其他特性。行程时间与道路等级及运行环境密切相关，道路等级越高，行驶速度越大，行程时间越短。
2.2拥堵状态演变下的行程时间
在实际道路运行中，道路的交通状态不断发生变化。由于车流密度的增加或者道路本身的不稳定性，交通流状态可能发生突变行程时间随交通流状态的演变表现出不同的变化特性。
（1）畅通状态—拥挤状态行程时间变化特性
车辆以自由流速度开始行驶，当车流密度超过自由行驶密度时，进入稳定行驶状态，道路基本保持畅通状态，但此时交通流对外界干扰很敏感，随着交通流量的不断增加，通状况按照畅通→稳定→临界稳定→拥挤→严重拥挤的规律变化，在该状态的演变下，道路行程时间随交通流状态逐渐恶化的趋势而逐渐增大，变化比较迅速。
（2）拥挤状态—畅通状态行程时间变化特性
在拥挤状态下，道路上车流密度较大，车速较小，此时道路交通流的运行状态极不稳定，行程时间较长，并且波动性较大。当交通需求减少或交通事件解除时，滞留的车辆开始逐渐扩散，交通流状态由拥挤状态向畅通状态变化，在这种状态演变情况下，由拥挤状态下的行程时间不稳定迅速过渡到稳定流时相对稳定的行程时间。
2.3常发性和偶发性交通拥堵行程时间特性
常发性拥堵主要是由相对固定的瓶颈或周期性流量增大所致，有可预估性。在行程时间变化的过程中，一般随流量的变化逐渐变化，在拥堵形成的初期，行程时间逐渐增大，增大到一个固定值，并持续一段时间。随着流量的减少，行程时间逐渐减小，直至恢复到稳定流时的行程时间大小。比较典型的是早高峰和晚高峰，具有明显的时段性和周期性，有经验的驾驶员通常根据经验估算在该状态下的行程时间。
偶发性交通拥堵的发生具有随机性和不确定性，往往出现状态的突变，如从畅通状态跳变到拥挤流状态，或从稳定流状态跳变到拥挤流状态，因此，行程时间的变化波动较大。因造成的偶发性交通拥堵的原因及严重程度不同，对路网交通状况的影响无法确定， 拥堵的持续时间具有不可预见性，因此，行程时间往往具有不确定性。
结语：
本文介绍了行程时间的相关概念，根据交通流特性，将交通流状态划分为：自由流、稳定流、拥挤流及堵塞流，详细分析了不同交通流状态及交通拥堵状态演变情况下行程时间特性以及影响行程时间的主要因素，为通过行程时间变化的预测来分析交通拥堵状态的演化提供了理论基础。
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论文作者:刘涛, 姜国辛, 刘静
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第03期
论文发表时间:2019/5/28
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