浅谈解决我国城市交通拥堵问题的主要因素.docx
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浅谈解决我国城市交通拥堵问题的主要因素
深圳关内外交通拥堵探究与治理
摘要
随着经济的高速发展和城市化进程的加快，机动车拥有量急剧增加。
城市道路交通拥堵问题成为困扰世界各大城市的主要社会问题之一，严重影响着城市的可持续发展和人们的日常工作与生活。
快速，准确地发现路网中发生的交通拥堵，对其交通现状及存在的问题分析，针对城市产生交通问题的原因，探讨缓解城市交通问题的可行措施。
对制定可持续发展的城市交通发展战略，加强城市总体规划，完善城市道路设施，发展公共交通，应用智能交通技术等措施提高城市交通管理技术水平，改善城市交通环境等交通拥挤疏导策略具有重要意义。
本文根据深圳关内外各个关口日交通拥堵指数和各个路段网交通拥堵等级来对城市整体或区域道路网进行交通拥堵状况的评价。
一、问题重述
随着社会的发展，人们生活水平不断提高，但与此同时，伴随着城市化进程加快，机动车拥有量急剧增加，城市的交通拥堵问题已经成为一个急需解决的问题。
深圳关内外道路交通拥堵问题是一个复杂的社会系统工程，它不仅与市民的生活密切相关，而且关系到经济的发展和社会的进步。
交通道路拥堵已成为深圳市民众所周知的“都市顽疾”，造成了时间的浪费，工作的耽误和心理的烦躁，严重影响了人们的学习生活，直接，简介带来了相当大的经济损失。
因此如何缓解交通拥堵，综合治理有越来越成为民生的焦点。
现在我们就深圳市关内外各个关口及路段的交通现状，应用数学建模方法提出，分析并探讨造成城市交通拥堵问题的深层原因和直接原因以及探讨解决这些问题的办法。
同时，通过数据模型的建立，掌握道路拥堵规律，对于交管部分和机构合理调配警务力量、改善交通环境、尽快采取必要的交通综合调控措施等都具有实际的指导意义。
问题一：
根据数据表中的基本信息，对口广场各连接道路进行分类或拥堵指数进行统计描述，建立数学模型研究车速与流量间的关系。
问题二：
过调整城市分区功能、改变关口区域功能架构以及改善交通管控措施等来缓解梅林、布吉等关口的交通拥堵。
问题三：
查阅和搜集文献中有关深圳道路建设，结合问题一、问题二中所得结论，对增加关内通道提出建议方案。
二、问题分析
本文主要目标是要探究深圳关内外各个关口的拥堵指数关系以及对应的治理措施，其总体研究方法是通过对现有数据进行统计规律分析，找出车速与车流量关系，并通过查询资料文献了解造成梅林关等关口广场区域高峰期拥堵的直接原因，最后再结合分析的结果对今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通数据的采集侧重内容提出建议。
鉴于此目的，针对本文具体3个问题，可以进行如下分析：
2.1针对问题一的分析
对于问题一，经系统分析，发现梅林关交通主要存在三个方面的问题。
一是目前深圳市中部组团仅有一条二线通道，从坂田方向、龙华方向及梅观高速公路进出特区的交通都必须汇集到梅林关，自然地理条件决定了现状的梅林关是个“漏斗”形状，在交通量大的情况下，必然成为交通瓶颈；二是梅林关口缺乏公交接驳设施，公交线路过长且运行效率低，市民乘公交不便；三是梅林关（特别是民乐跨线桥与关外路段）局部点、路段交通设施布局、交通组织不合理：
（一）现状民乐跨线桥转向功能不完善，梅林关出关至龙华的车辆必须绕道滢水山庄前环岛掉头，从梅坂大道进梅林关的车辆必须在民乐跨线桥西端掉头，严重影响了该路段的通行能力；
（二）现状关外梅观路段布设了一对公交停靠站，公交车辆进出停靠站与进入加油站车辆、货柜车及小汽车、客车行道线交织，其它车辆相互干扰，严重影响该路段的通行能力，行人候车占用机动车道，更降低了车辆通行能力。
2.2针对问题二的分析
梅林关道路狭窄先天不足，车流量又大，加上原有的二线关固定设施，所有车辆进关后都要汇集到一条通道，上下班高峰期堵车是家常便饭,从交通布局看，梅林关正好居于深圳的中心位置，是市内和宝安、龙岗的连接处，又是梅观、南坪、皇岗等多条主要骨干道路的汇集处;加上近几年来，梅林关外大量开发住宅小区，进出梅林关口的人流剧增，加上现在深圳私家车数量不断增加，导致梅林关的拥堵问题非常严重但是由于狭窄的关口内依然设有检查站台，安置了减速带，一定程度上也抑制了车辆通行的速度。
如果拆除梅林关，应该能够有效缓解交通拥堵问题。
由于布吉关是深惠路车流汇集的地方，本身车流量就很大，从布吉关外深惠路的六条车道进布吉关，在草埔立交处变为四条车道，这使得大量车辆滞留在布吉进关广场，交通十分拥堵,以前，早高峰时期，布吉关附近的布吉农批每天都有大量运输农副产品的货车进出，经常导致拥堵。
现在布吉农批还没有全部搬迁完毕，对布吉关附近的交通依然存在影响，希望有关部门能够综合考虑进行功能改造，拆除掉影响交通的相关设施，方便市民出行。
2.3针对问题三的分析
在城市总体规划与干线道路网规划的指导下，依据城市空间结构功能布局转变，进一步优化完善城市快速通道体系，支撑城市空间的演变和特区一体化发展，依城市空间结构功能布局转变，在东部的坪山新区、龙岗中心城等研究探讨新增快速通道特别是连接中心城区的快速通道的可能。
三、模型假设及符号说明
3.1基本假设
1.假设附件中的数据除空格、R###等本身有误外其它数据是合理可靠的。
2.假设所有车道汽车都能通过。
3.各个关口的红绿灯时间一样。
4.假设所有的司机都遵守交通规则，没有交通事故发生。
5.不考虑天气和车辆状况的影响。
3.2符号说明
n：
车道数量
m：
平均车辆的密度
U：
车速
V：
车的流量
K：
拥挤程度
3.3基本定义
v=n*m
式
（1）
四、模型建立及求解
4.1针对问题一的模型建立及求解
由问题分析可知，我们通过求单位时间内通过车辆和车道数量来反应拥挤程度用车的密度，运用定义P=n*m，将下列表格一数据代入定义公式中，得到下列表格二数据
断面及方向
车道数
20130402早高峰流量（辆/h）
20130402晚高峰流量（辆/h）
梅观公路普滨加油站南行-北-战略
7
4810
5790
梅龙、民治路-南行入梅观公路口
3
1134
梅观公路南行-市区方向
4
3931
4104
梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略
5
3370
4034
南坪快速路1.3公里东行-西-战略
4
3671
4094
南坪快速路1.3公里西行-东-战略
4
4825
3987
G94（梅观高速）华为跨线桥北行-南-战略
4
2546
1365
G94（梅观高速）华为跨线桥南行-北-战略
4
879
2075
新区大道民宝南战略
4
654
640
新区大道民宝北战略
4
436
533
表格一
断面及方向
20130402早高峰车的密度
20130402晚高峰车的密度
梅观公路普滨加油站南行-北-战略
687
827
梅龙、民治路-南行入梅观公路口
378
梅观公路南行-市区方向
983
1026
梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略
674
807
南坪快速路1.3公里东行-西-战略
918
1024
南坪快速路1.3公里西行-东-战略
1026
997
G94（梅观高速）华为跨线桥北行-南-战略
637
314
G94（梅观高速）华为跨线桥南行-北-战略
210
519
新区大道民宝南战略
164
160
新区大道民宝北战略
109
133
表格二
通过表格二的数据，再根据表格三日交通拥堵分级，就可以得到各个断面及方向日交通拥堵指数，我们把日交通拥堵指数分为5级，，对应不同的道路网交通拥堵等级（见表格三），1级表示运行最畅通，5级表示运行最拥堵。
表格三日交通拥堵指数分级
日交通拥堵指数
[0，200]
（200，400]
（400，600]
（600，800]
>800
道路网拥堵等级
非常畅通
畅通
轻度拥堵
中度拥堵
严重拥堵
我们通过对以上数据的分析和对模型求解得到：
新区大道民宝南北战略在早晚高峰时期非常畅通；G94华为跨线桥北行—南—战略在早高峰时期出现中度拥堵，在晚高峰时期畅通；94华为跨线桥南行—北—战略在早高峰时期畅通，在晚高峰时期出现轻度拥堵：
南坪快速路1.3公里西行-东-战略在早晚高峰时期都出现严重拥堵；南坪快速路1.3公里东行-西-战略在早晚高峰时期都出现严重拥堵；梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略在早高峰时期出现中度拥堵，在晚高峰时期出现严重拥堵；梅观公路普滨加油站南行-北-战略在早高峰时期出现中度拥堵，在晚高峰时期出现严重拥堵；，在晚高峰时期出现严重拥堵在晚高峰时期畅通；梅观公路南行-市区方向在早晚高峰时期都出现严重拥堵；
4.1.2直接原因和深层原因
我们通过以上的模型结果和参考收集的文献资料了解到造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因和造成各个关口拥堵的深层原因。
4.1.2.1造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因：
（一）是目前深圳市中部组团仅有一条二线通道，从坂田方向、龙华方向及梅观高速公路进出特区的交通都必须汇集到梅林关，自然地理条件决定了现状的梅林关是个“漏斗”形状，在交通量大的情况下，必然成为交通瓶颈；
（二）是深圳市关内主城区与关外城区交通干线的汇集区域，依据交通辐射汇流理论，辐射区域的车流密度会按照交通函数减小，而流量V～U，两者为一次函数，在不考虑辐射路线彼此交叉的基础上，流量随辐射路线网络的增加而现行减小。
而汇流区域，流量V随k的某个指数函数增加。
因此，相同数量的汇流路线与辐射路线的增流蟹柳能力不同。
而梅林关广场区域的汇流路线众多。
因此梅林关的交通汇流功能，直接造成了路段交通拥堵。
（如图--）此处，在未来加修主干道路时，汇入点远离关口广场，而辐射点临近广场。
以此，将政治保障转化为设计保障。
（三）是梅林关口缺乏公交接驳设施，公交线路过长且运行效率低，市民乘公交不便；
（四）是梅林关（特别是民乐跨线桥与关外路段）局部点、路段交通设施布局、交通组织不合理：
（1）现状民乐跨线桥转向功能不完善，梅林关出关至龙华的车辆必须绕道滢水山庄前环岛掉头，从梅坂大道进梅林关的车辆必须在民乐跨线桥西端掉头，严重影响了该路段的通行能力；
（2）现状关外梅观路段布设了一对公交停靠站，公交车辆进出停靠站与进入加油站车辆、货柜车及小汽车、客车行道线交织，其它车辆相互干扰，严重影响该路段的通行能力，行人候车占用机动车道，更降低了车辆通行能力。
4.1.2.2造成各个关口拥堵的深层原因
（1）现行以功能分区为主的城市规划理念为城市交通拥堵埋下了隐患;
（2）作为中产阶级崛起的身份和地位象征，城市私人汽车量将进一步增加。
（3）处于对安全的需要，城市居民有购买汽车的冲动。
4.2针对问题二的模型建立及求解
断面及方向
20130402早高峰流量（辆/h）
车速
20130402晚高峰流量（辆/h）
车速
梅观公路普滨加油站南行-北-战略
4810
8km/h
5790
12km/h
梅龙、民治路-南行入梅观公路口
1134
7.6km/h
梅观公路南行-市区方向
3931
7.5km/h
4104
49km/h
梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略
3370
63km/h
4034
48km/h
南坪快速路1.3公里东行-西-战略
3671
46km/h
4094
54km/h
南坪快速路1.3公里西行-东-战略
4825
43km/h
3987
55km/h
G94（梅观高速）华为跨线桥北行-南-战略
2546
1365
G94（梅观高速）华为跨线桥南行-北-战略
879
2075
新区大道民宝南战略
654
640
新区大道民宝北战略
436
533
我们通过这个公式
（
）求出交通拥挤的指数，以及其他路段的通过的平均速度。
通过表格的数据，我们筛选出一些数据根据我们建立的模型计算出
等等
得出
，把k带入上式中得出其他的路段那时候的速度如下表格
断面及方向
20130402早高峰流量（辆/h）
车速
20130402晚高峰流量（辆/h）
车速
梅观公路普滨加油站南行-北-战略
4810
8km/h
5790
12km/h
梅龙、民治路-南行入梅观公路口
1134
7.6km/h
梅观公路南行-市区方向
3931
7.5km/h
4104
49km/h
梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略
3370
63km/h
4034
48km/h
南坪快速路1.3公里东行-西-战略
3671
46km/h
4094
54km/h
南坪快速路1.3公里西行-东-战略
4825
43km/h
3987
55km/h
G94（梅观高速）华为跨线桥北行-南-战略
2546
82km/h
1365
91km/h
G94（梅观高速）华为跨线桥南行-北-战略
879
94km/h
2075
85km/h
新区大道民宝南战略
654
96km/h
640
96km/h
新区大道民宝北战略
436
97km/h
533
96km/h
通过模型二的分析我们得出了交通堵塞密度
通过这个指数可以计算出各个道路车流量和速度的关系；我们更加把握好各个路口的交通情况。
通过以上的建模求解和参考文献我们提出了可以从以下几个方面改善交通管控措施等来缓解梅林、布吉等关口的交通拥堵的意见：
1.梅林关和布吉关广场区域具有极强的交通组织功能。
当今深圳市最主要的交通枢纽。
由于地理位置特殊。
其中，梅林关紧邻深圳市火车北站，深圳市地铁五号线的民乐站以及深圳市公交线路民乐站。
民乐天桥路段大量的等车乘客占用机动车道，造成人车混杂，极大的影响了梅林关交通畅通。
2.梅林关和布吉关是关外通往关内福田区以及罗湖区的主要路线，此处多条交通主干线路线路汇集，而且路宽变窄，行车喇叭口状。
（如图--）形成交通拥堵。
针对以上问题，我们建议在此处规划道路引导标线和分流护栏的建设，以此合理引导相同路段缩窄段的交通汇流。
3.关口广场区汇流车辆，偏侧向泊车直接影响了梅关大道直行车辆。
造成交通高峰期车辆汇流冲突，从而加重关口广场区域的交通拥堵状况。
此处应该加强各车型，个车道的道权分配，以此规范各种车辆的行驶方向及汇流方向。
4.3针对问题三的求解
4.3.1发展目标
在既有规划道路网的基础上，加密主次干道，打通瓶颈道路，进一步优化完善中心城区道路网络布局，综合提高道路交通品质。
4.3.2行动措施
措施1：
完善中心城区东西向路网结构，均衡中心城区路网交通流，缓解中心城区东西向交通压力
（1）加快大南山隧道、创业路等通道的规划建设，优化南山蛇口及南山中心城区路网布局。
（2）加快田贝二路的建设，缓解笋岗路交通压力。
（3）加快梅林布心通道、玉泉路东延的规划建设，分流北环短距离交通。
（4）加快红荔路西延的规划建设，缓解深南大道交通压力。
（5）加快福民－福田通道的规划建设，分流滨河大道短距离交通。
措施2：
完善中心城区南北向路网结构，缓解缓解中心城区南北向交通压力
（1）加快华富－福田、华富－八卦三路的规划建设，缓解皇岗路交通压力。
（2）加快侨城东路北延的规划建设，缓解香蜜湖路交通压力。
（3） 加快科苑路北延、沙河东北延的规划建设，缓解沙河西路交通压力。
推动城市发展轴二线通道上主、次干道体系的全面对接，促进特区道路交通一体化，加强中心城区与城市第二圈层各功能区之间的交通联系。
4.3.3发展布局
根据深圳市城市空间发展格局，结合交通需求的空间分布，在西、中、东三个发展轴线构建二线通道体系。
西部轴线（主要包括南山－沿海方向、南山－光明方向）：
高快速路方面，新增沿江高速公路；
主次干道方面，新增宝安前进路－南山郎山路、宝安留仙三路－南山留仙大道、宝安湖滨路－南山茶光路、宝安公园路－南山中山园路、宝安留仙二路－南山北区二号路等道路。
西部发展轴二线通道衔接方案图
中部轴线（主要包括福田－龙华方向、福田－坂田方向）：
在高快速路方面，推进梅观高速公路改造工程；
在主次干道方面，新增彩田路北延段接新区大道、华富路－坂雪岗大道即坂银通道等2条道路。
中部发展轴二线通道衔接方案图
东部方向（主要包括罗湖－布吉方向、罗湖－坪山方向）：
在高快速路方面，新增丹平路、东部过境通道；
在主次干道方面，包括罗湖清水河三路－布吉西环路、罗湖东晓路－布吉翔鸽路、罗湖翠竹路－布吉百鸽路等3条道路。
东部发展轴二线通道衔接方案图
关于增加关内通道解决梅林关拥堵现象的具体建议如下：
1.改造皇岗路和彩田路为城市快速路，立即建设南坪快速与梅林的隧道，同时增加梅林与莲花北之间的联系通道，打通新洲路与南坪快速的隧道或中康路与南坪快速（也可直接连新区大道）的隧道，同时在梅林与莲花北之间新建跨北环的道路，分流香梅路、新洲路和彩田路的车流，为皇岗路和彩田路的改造提供交通疏解通道，
2.在现有道路之上建设梅林关到北环间的高架复合通道，直接在皇岗路北段和彩田路上建设即可，可快速提升交通流量。
复合通道进行景观设计和建设隔音墙，减少对周边小区的影响。
3.新建五和大道-南坪连接线-皇岗路南段连接线，因为只新建五和大道-南坪连接线，只能在南坪转皇岗路北段附近汇聚更多车流，只有同时建设皇岗路南段与南坪快速的隧道，才能真正解决皇岗路北段的严重拥塞
五、模型检验
由于第二问和第三问都不涉及到模型检验，因此模型检验主要针对第一问。
本文第一问的模型是
，所用的回归方法是逐步自回归法，该模型的检验方法为将用2014年4月2日的交通拥挤进行回代检验，计算回代结果与原来统计的拥挤指数的绝对距离，所占比例为86%，表明该模型较为合理。
六、模型评价
6.1模型优点
1.本文模型比较注重数据的处理和存储方式，以表格、图形形式呈现，大大提高了查询效率。
2.论文给出了大量图形，条分缕析，虽直观易懂，但推理严谨，深入浅出，结果准确。
模型可操作性强，推广应用起来也很方便。
3.采取了优化道路问题，简单的运用数学基础问题，简单又方便。
4.把城市道路交通中的关键因素人,车,路,资源,环境有机的联系在一起很好的体现了节约能源保护环境的理念.
6.2模型缺点
1、在建模与编程过程中，使用的数据只是现实数据的一种近似，因而得出的结果可能与现实情况有一定的差距。
2、交通拥挤受多种因素综合作用的影响，包括偶然事故。
虽然样本较大，但是时间不够长，对揭示规律有其局限性，有待今后更进一步的观察研究。
3、在建立模型时，忽略的一些客观事物的存在和客观现象存在。
4、每个道路的指示灯红灯更不相同，还有一些道路发生交通意外等等，考略不够全面。
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