城市交通优化方案设计

城市交通方案的优化设计

摘要 本文通过对城市交通拥堵的成因分析，建立了城市交通绩效评价的指标体系，

并运用模糊层次分析法的数学模型和各指标分级定位评价的方法对兰州市一条典型的交通路线BRT的运行状况进行评价与优化。 文中将各二级指标分段制成分级表，相应地给出评价指数，并将所有指数综合起来，依据“优、良、中、差”的评价标准，找出城市交通存在的不足，并针对这些不足提出合理的建议与对策。

关键字 城市交通 绩效评价 层次分析法 分级定位 BRT

一 问题重述

随着城镇化进程的不断加快和汽车工业的快速发展，近年来我国机动车拥有量大幅度增加，尽管政府每年都投入大量资金进行包括道路建设在内的城市基础设施的建设，但是道路建设的速度远远落后于汽车拥有量的增长速度。长期以往，城市交通不堪重负，交通拥堵越来越严重，这种状况已经严重影响到城市的人居环境，也成为制约城市可持续发展的重要瓶颈，自然也就成了大中型城市亟待解决的共同难题。为了治堵，各地政府在进一步加大基础设施投资的同时，越来越多地采用限行、限购、限牌等行政手段限制交通流量来缓解交通压力，这些行政手段在一定程度上的确有限地缓解了交通拥堵，但只能治标，不能治本，当然无法从根本上解决交通拥堵的问题。应该注意到，城市道路的建设速度远远落后于汽车拥有量的增长速度是我国大多数城市面临的一个刚性约束，而且这一约束在未来很长的时间内难以彻底改变。因此，优化城市交通规划和道路交通标线，提高交通效率，就成了缓解交通拥堵的关键所在。

请以兰州市道路交通为研究样本，通过互联网、政府部门、研究院所、新闻媒体等一切可能的渠道广泛收集兰州市道路交通的相关数据，解决下列问题：

（1）通过对交通拥堵的成因分析，进一步健全城市交通绩效评价的指标体系，建立城市交通规划和道路交通标线的优化模型。

（2）基于以上的优化模型，选定兰州市一个典型的交通线路，制定一个详细的具有可操作性的交通优化方案，并运用以上的评价指标体系评价这个优化方案。 （3）给有关部门写一封不超过800字的信，推荐你们的方案。

二、问题分析

长期以来，城市交通拥堵越来越严重，根本原因在于城市道路的建设速度远远落后于汽车拥有量的增长速度，并且政府把大量资金和人力都投入到了城市道路基础设施的建设，而忽略了科学地管理。因此，政府需要根据道路功能、结构，科学地组织、协调和疏导交通流，平衡道路交通流量，充分发挥城市交通网的综合效能，并使道路的通行能力与交通流量基本相协调，从而在整体上缓解道路交通需求矛盾，尽可能创造道路——交通——管理者三者相互协调的局面。供需不平衡是产生交通问题的根本原因。城市空间、土地资源的有限性表明：随着城市的不断发展，单纯依靠交通设施建设提高交通供给的方法对解决城市道路交通问题的效果越来越差，甚至产生事与愿违的效果，发达国家的交通发展历程已经说明了这点。而科学的交通管理能促使交通设施的充分合理利用，增加交通有效供给，合理诱导交通需求结构，促进人、车、路、环境的协调发展。从城市交通建设实践及和谐发展观的角度看：只有在增加建设的同时，不断加大管理的力度，才能治理好城市交通这个大系统，而后者正是现阶段我国城市交通系统的薄弱点，城市交通发展必须尽快从传统的以设施供应为主转向交通系统管理为主上来，未来城市交通问题的解决将主要依赖科学的交通管理。

三、模型假设

（1）假设所有的分级表都符合实际.

（2）假设我们收集的所有数据都准确无误.

（3）假设我们制定的“优、良、中、差”的评价标准与实际完全吻合.

四、模型建立及问题求解

问题1

城

市 交通

绩 效评

价 指标

体 系

道路网密度 人均道路面积 机动车道宽度 道路通行条件指数 单行道设置率 路段平均饱和度 占用道路施工作业交通组织 交通管理设施规范设置率 交通指挥系统完善状况 交通信号协调控制率 交通科学组织管理指数 信号相位设置率 交通事故快速处理率 牌号尾号限制策略 公共汽车万人拥有量 公共交通覆盖率 公共交通分担率 绿色交通发展指数 公共交通专用车道设置率 公共交通服务质量 经济杠杆策略 高峰时段主干道平均车速 高峰期交叉路口阻塞率 交通诱导设施设置状况 道路通行安全指数 学校附近交通安全服务保障 一年内特大交通事故起数 市民交通法规和交通安全知识普及率

以下为各个二级指标的分级表

道路通行条件指数

1.道路网密度 单位km/km 评价标准 ≥9.5 [8.0,9.5) 指数 5 4 2

[6.5,8.0) 3 [5.0,6.5) 2 [1.0,5.0) 1 2.人均道路面积 单位m2/人 评价标准 [11.0,16.0] [8.0,11.0) [6.0,8.0) [4.0,6.0) [0.0,4.0) 指数 5 4 3 2 1 3.机动车道宽度 单位m 评价标准 [14,16] [12,14) [10,12) [8,10) [6,8) 指数 5 4 3 2 1 4.单行道设置率 单位 % 评价标准 ≥50 [40,50) [30,40) [20,30) [0,20) 指数 5 4 3 2 1 5.路段平均饱和度 单位 % 评价标准 [0,20] [20,40) [40,60) [60,80) [80,100) 指数 5 4 3 2 1 6.占用道路施工作业交通组织 主要评价内容：

（1）占路施工作业控制施工设置合理，修建临时便道

（2）施工作业控制区周边道路设置施工预告标志、绕行标志和其他临时指路标志，引导车辆通行

（3）施工作业区周围设置连续封闭的围板、路栏或锥形交通路标等设施 （4）施工围栏上设置高亮度施工警告灯并在傍晚及雨雪雾天气是开启 （5）加强施工监督疏导，在施工现场设置交通引导员

（6）占用道路范围较大、时间较长的施工作业，在施工前制定交通组织设计方案 评价标准 指数 满足六项 5 满足五项 满足四项 4 3 交通科学组织管理指数 满足三项 2 三项以下 1 1.交通管理设施规范设置率 主要评价内容：

（1）交通标志的规范设置率在95%以上 （2）交通标线的规范施化率在95%以上 （3）交通信号灯的规范设置率在85%以上 （4）行人过街设施的规范设置率在80%以上 （5）中央隔离设施的设置率在80%以上 评价标准 满足5项 满足四项 满足三项 满足两项 满足一项 指数 5 4 3 2 1 2.交通指挥系统完善状况 主要评价内容：

（1）具有区域或线协调信号控制功能

（2）利用交通监视系统定期巡视路况，及时发现交通事故和违法行为 （3）建立交通流和交通事件采集系统且有效发挥功能 （4）具有交通信息发布功能

（5）建立具有局部指挥调度控制和诱导功能的勤务指挥室 评价标准 满足五项 满足四项 指数 5 4 3.交通信号协调控制率 单位% 满足三项 3 满足两项 2 少于两项 1 评价标准 ≥70 [60,70) [50,60) 指数 5 4 3 4.信号相位设置率 单位 % 评价标准 ≥80 [70,80） [60,70） 指数 5 4 3 5.交通事故快速处理率 单位 % 评价标准 ≥90 [80,90） [70,80） 指数 5 4 3 6.牌号尾号限制策略实施率 单位% 评价标准 ≥80 [70,80) [60,70） 指数 5 4 3 绿色交通发展指数 1.公共汽车万人拥有量 单位辆/万人 评价标准 ≥12 [10,12) [8,10) 指数 5 4 3 2.公共交通覆盖率 单位% 评价标准 ≥55 [50,55) [45,50) 指数 5 4 3 3.公共交通分担率 单位% 评价标准 ≥36 [29,36) [21,29) 指数 5 4 3 4.公共交通专用车道设置率 单位% 评价标准 ≥20 [16,20) [12,16) 指数 5 4 3 5.公共交通服务质量 主要评价内容：

（1）公共交通车辆高峰平均运行速度在16km/h以上 （2）公共交通车辆的准点率在80%以上

（3）公共交通车辆安全运行间隔里程在100万公里以上 （4）实施合理的公交票价体系

（5）建立公交综合查询和信息服务系统 （6）建立智能公共交通车辆运营调度系统

评价标准 满足六项 满足五项 满足四项 指数 5 4 3 6.经济杠杆策略实施率 单位% 评价标准 ≥90 [85,90） [80,85） 指数 5 4 3 道路通行安全指数

1.高峰时段主干道平均车速 单位 km/h 评价标准 ≥28 [ 25,28 ) [22,25 ) 指数 5 4 3 [40,50) 2 [50,60） 2 [60,70） 2 [50,60） 2 [0,40） 1 [0,50） 1 [0,60） 1 [0,50) 1 [7,8) 2 [35,45) 2 [14,21) 2 [8,12) 2 ＜7 1 ＜35 1 [0,14） 1 [0,8） 1 满足三项 2 [75,80） 2 少于三项 1 ＜75 1 [ 19,22 ) 2 [ 0,19 ) 1 2.高峰期交叉路口阻塞率 单位 % 评价标准 [0,2] （2,5] (5,8] (8,11] ＞11 指数 5 4 3 2 1 3.交通诱导设施设置状况 主要评价内容：

（1）依据重要道路、交叉口、停车场分布情况，科学设置交通诱导可变信息标志 （2）交通诱导可变信息标志设置清晰、连续，设置点位覆盖率高 （3）利用广播、电视等媒体发布交通信息

（4）利用互联网发布交通信息或可以利用手机、语音呼叫中心、车载终端等方式发布交通信息

（5）发布的交通信息包括路况、交通管制、道路施工、停车场位置、停车状况信息等内容

（6）发布的交通信息及时、准确

评价标准 满足六项 满足五项 满足四项 满足三项 少于三项 指数 5 4 3 2 1 4.学校附近交通安全服务保障 主要评价内容：

（1）在校园门前及周边道路至少施化1处人行横道线，至少设置2块人行道标志，交通流量较大的道路设置交通信号灯。

（2）在校园门前两侧50--200米内道路上设置2块限速标志，“注意行人”的警示牌及辅助标志2块。

（3）校园门前两侧各100米范围道路，有停车条件的施化临时停车位，无条件的设立禁停标志。

（4）学生上、下学是将，对校门口接送的车辆进行科学组织、规范管理，设置相关提示标志。

（5）定期对辖区内学校边道路开展交通安全隐患排查整治。 评价标准 满足五项 满足四项 满足三项 满足两项 少于两项 指数 5 4 3 2 1 5.一年内特大交通事故起数 单位 起/年 评价标准 [0,3] 4 5 6 ≥7 指数 5 4 3 2 1 6.市民交通法规和交通安全知识普及率 单位 % 评价标准 [ 90,100 ] [ 80,90) [70,80) [60,70 ) [0,60 ) 指数 5 4 3 2 1 以下为一级指标的分级表，对于四个一级指标都适用. 评价标准 [ 24,30 ] [ 18,24) [12,18) [6,12 ) 等级 优 良 中 差

运用以上分级定位的方法评价城市交通状况，首先根据搜集的数据分别计算出二十四个二级指标对应的值，再到二级指标分级表中查出它对应的指数，指数比较低的应该适当加强。然后将各个一级指标下的六个二级指标的指数相加，得出的指数对应到一级指标分级表中的等级，对于等级为“差”的一级指标需要进行优化. 问题2

我们选定兰州市的一个典型的交通路线是BRT.BRT线路全长9.1公里，起始站为刘家堡广场，终点站为兰州西站，加上起点与终点共有十五个站，途中经过七里河黄河大

桥和兰州交通大学、甘肃政法学院、西北师范大学、兰州四中四所学校。 BRT车辆的安全性能也比常规公交车好，它的缓冲系统可以防止车辆在起步、加速及下雪、下雨天时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。更为重要的是，每一辆BRT快速公交车上都装有GPS定位系统及监控系统，对车速、车况、服务态度、运行时间、客流，可以进行随时监控。对驾驶员的技术、能力是个有效监督，对服务水平也提出了更高要求。与普通公交相比，BRT公交车内还有很多高科技，非常方便。此外，电脑报站器、全程监控录像等设备的应用，给乘客带来非常舒适、安全的乘车感受。BRT的特殊之处还在于它沿线的15个站都有中央岛式乘车站台，并且有些站台与马路两边还有地道相通，从刘家堡广场到西站，平均站与站之间的距离为300米。全程除七里河黄河大桥之外BRT都有它的专用车道，因此几乎不堵车，可是由于为它开辟了专用车道，使其它车辆的行驶车道变窄，再某些交叉路口不得不增设的信号灯也给其它车辆的运行带来了很大的不便。

以下是BRT的线路图，其中包括四个十字路口和三个丁字路口，共设置有十五个交通信号灯，经站点刘家堡广场、世纪大道、桃海市场、费家营、安宁区政府、兰州交通大学、甘肃政法学院、西北师范大学、培黎广场、十里店、幸福巷、七里河黄河桥北、七里河黄河桥南、兰州四中、兰州西站十五个站。其中在世纪大道、桃海市场、费家营、安宁区政府、兰州交通大学、甘肃政法学院、西北师范大学均设有地下通道。

一级指标 指数 等级 良 二级指标 对应值 8.76 12.5 6.23 22.56

指数 4 4 3 2 道路通行条件22 指数 道路网密度 人均道路面积 机动车道宽度 单行道设置率 路段平均饱和度 满足5项 4 交通科学组织管理指数 15 中 绿色交通发展指数 23 良 道路通行安全指数 22 良 占用道路施工作业交通组织 交通管理设施规范设置率 交通指挥系统完善状况 交通信号协调控制率 信号相位设置率 交通事故快速处理率 牌号尾号限制策略 公共汽车万人拥有量 公共交通覆盖率 公共交通分担率 公共交通专用车道设置率 公共交通服务质量 经济杠杆策略 高峰时段主干道平均车速 高峰期交叉路口阻塞率 交通诱导设施设置状况 学校附近交通安全服务保障 一年内特大交通事故起数 市民交通法规和交通安全知识普及率 18.47 5 满足4项 4 满足2项 2 43.3 73.2 30,7 0 10.3 52.25 30.1 93.82 83.67 26 1.7 2 5 1 1 4 4 4 5 3 4 5 满足4项 3 少于3项 1 满足4项 4 1 63.3 5 2

由以上评价结果我们可以看到：四个一级指标中除了交通科学组织管理指数为中以外，其余都为良，说明BRT在道路通行条件、绿色交通发展、道路通行安全这三个方面做得的算不错，但是在交通科学组织管理这一方面还欠佳，这就是我们在问题分析中提到的，中国的交通目前主要发展了道路基础设施的建设，而忽略了道路交通的管理。因此，只有在增加建设的同时，不断加大管理的力度，才能治理好城市交通这个大系统，而后者正是现阶段我国城市交通系统的薄弱点，城市交通发展必须尽快从传统的以设施供应为主转向交通系统管理为主上来。

在各个二级指标中，其中占用道路施工作业交通组织 、信号相位设置率 、公共交通专用车道设置率、高峰期交叉路口阻塞率、一年内特大交通事故起数这五个指标指数为5；道路网密度、人均道路面积、机动车道宽度、交通管理设施规范设置率、公共汽车万人拥有量、公共交通覆盖率、公共交通分担率、高峰时段主干道平均车速、学校附近交通安全服务保障这九个指标的指数为4；单行道设置率、公共交通服务质量、经济杠杆策略 这三个指标的指数为3；路段平均饱和度、交通指挥系统完善状况、交通信号协调控制率、市民交通法规和交通安全知识普及率这四个指标的指数为2；交通事故快速处理率、牌号尾号限制策略、交通诱导设施设置状况这三个指标的指数为1.

（7） 据调查，BRT从今年开始运行到现在共发生车祸不超过五起，由于它有它的专用车道，因此大大降低了BRT与其它车辆发生车祸的概率，也就不用怎么考虑它的事故快速处理率了，但是由于为它开辟了专用车道，使得其它车辆之间发生车祸的概率却大大增加。BRT走的路线是刘家堡广场到兰州西站，这段路大部分属于安宁区，安宁区基本上属于大学城，没有太多的私家车，再加上大学生会比一般的市民更懂得遵守交通规则，因此BRT比较有秩序。在七里河黄河大桥上，BRT没有它的专用车道，因此会出现

短暂的拥堵，兰州西站附近地域比较繁华，大多数车辆都会出现拥堵，由于专用车道的设置BRT不会出现这种状况。我们选择的BRT属于公共交通，兰州市的牌号尾号设置只针对出租车与私家车，BRT中央岛式车站采用高科技红外线感应，每次只能有一辆车停靠，有时有两三辆BRT同时到站，只能一辆先停靠，另外的车在后面等待，这样大大降低了通行效率与经济收益，这是值得注意的地方。此外，交通诱导施设的设置不达标，这也是整个兰州市的交通普遍存在的问题。没有依据重要道路、交叉口、停车场分布情况，科学设置交通诱导可变信息标志，很少利用广播、电视等媒体发布包括路况、交通管制、道路施工、停车场位置、停车状况信息等信息。 问题3

给有关部门的一封信

尊敬的市领导： 首先

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六、参考文献

【1】姜启源 谢金星 叶俊 编著 《数学模型》 高等教育出版社 2003年8月出版

【2】孙家乐 蒋德鹏 《层次分析法中一致判断矩阵的构造方法》 东南大学学报, ,21 (3) :69～75 ，1991