交通控制信息物理系统导论
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1.2.2 交通系统运行面临的问题

交通出行是现代社会生活中不可缺少的一部分,没有人可以离开交通而生存于现代社会,也没有商品能够不需要交通能实现其价值,道路交通系统运行自然就成为最重要的社会活动。所谓交通就是人和货物在道路上有目的地移动,是一种社会行为表现。现代交通的基本特征是广泛使用机动车作为交通工具。在经济高速发展、规模不断扩大的城市里,尽管道路占用的土地等城市资源越来越多,人和物的交流越来越频繁、机动车猛增导致交通拥堵、交通事故频发和交通环境恶化等交通运行问题还是日益突出。道路交通系统要素众多、结构复杂、规模巨大,运行起来的景象更为壮观。但是在这个系统运行中,经常发生许多问题,严重困扰着系统运行的安全和效率。

从宏观角度看,道路交通存在着矛盾的两个方面:一是道路交通只是社会或城市生活的一部分,分配给道路交通的土地、能源、空间等资源是有限的,不可能通过占用更多的资源来无限制地扩大道路宽度、增加里程来拓展交通供给来改善交通状况。二是随着生活水平的提高和商品流通的增加,对交通出行在质量上的要求也越来越高,这是社会发展进步和人们生活水平提高的必然,不可能通过抑制这种需求来改善交通状况。这就决定了道路交通系统是一个运行在有限空间的系统,矛盾、冲突、困难、问题不可避免。归结起来,供需的不平衡导致了交通系统存在交通安全、交通效率和环境与能耗问题。

1.交通安全问题

解决交通安全问题,就是在对道路交通事故进行充分研究并认识其规律的基础上,由国家行政机关根据有关法律、法规和标准规范,采用科学的管理方法,在社会公众的积极参与下,对道路交通系统的人、车、路、环境等各要素进行有效的组织、协调、控制,以防止事故发生,减少死伤人数和财产损失,以道路交通安全畅通为目标的管理活动。它规范了道路交通行为,保障了道路交通安全,改善了道路交通畅达性,稳定了社会秩序。

2.交通效率问题

造成城市交通效率低下的原因有很多,如城市交通基础设施建设速度远远跟不上交通需求的增长速度、城市规划和土地利用不合理、路网规划不完善、城市公共客运发展滞后等。适时地对驾驶员进行引导式的行为控制,是提高道路交通系统运行效率的基础之一。

3.环境与能耗问题

相关研究表明,交通部门的碳排放量占全球碳排放总量的25%左右。发展低碳交通发展对于缓解交通堵塞状况,节约城市地面空间,改善大众健康状况等都有着积极的作用。

从保护环境、降低交通碳排放的角度出发,控制交通出行总量,通过技术、管理、政策等手段控制交通需求的增长是手段之一,通过相应的行为控制方法,有效控制小汽车的总量和使用频率,提高城市交通资源的利用效率,降低城市交通碳排放水平。

4.交通问题的具体表现

交通问题的具体表现主要体现在以下几个方面。从信息应用角度观察,许多交通问题与信息作用有着一定关系。

1)道路拥堵

随着交通的发展及供需情况的变化,局部道路、部分时间内经常会出现一定程度的交通拥堵现象。这种现象在大城市的交通运行中较为常见。交通拥堵一般发生在通行瓶颈区域,如交叉口、高速公路出口处等位置;发生在交通需求较大的集中时段,如早晚高峰时段。如果从城市道路网络流动性看,造成拥堵的主要原因是路网上的交通量不均衡,使得一些道路上的车辆接近道路饱和程度而发生拥堵,而另一些道路上的车辆却较少,十分畅通。究其原因就是信息不畅:驾驶员不知道哪些路段畅通无阻。因此,需要借助交通信息进行调节,如通过区域交通信号等配时调整,借助可变信息标志装置发布实时路况信息、车载行驶路径诱导等措施来均衡路网交通流量,缓解局部交通拥堵。

2)交通瘫痪

城市路网发生大范围交通拥堵,车辆无法通行且没有路径可选,此时表现为交通瘫痪。导致交通瘫痪的原因通常是交通量超出路网承载能力,如雨雪等恶劣天气导致道路通行能力大幅度降低,停电导致交通信号灯失效等。因此,这种情况下,首先通过交通信息发布阻止交通流量继续增加,可以通过信号灯等控制方式限制外围车辆进入瘫痪区域,增大拥堵区域出口的通行能力,利用信息疏导拥堵区域的车辆快速离开瘫痪区域。

3)通行混乱

通行混乱主要是由于机动车辆对于通行权的争夺而导致的秩序混乱,也有人、车混行,机动车、非机动车的混行争夺通行权所造成的混乱。通行混乱主要因为相关控制信息措施不明确、无效。即交通工程硬件设施可以有效隔离通行空间,消除混乱,而交通法律和管控信息措施无法有效隔离通行空间,消除混乱。

4)交通突发事件和交通事故

交通需求突然增加或道路能力的突然降低,构成了影响交通运行的突发事件。突发事件具有时间和空间上的随机性,同时影响范围无法直接确定,发展态势也无法预测。交通突发事件导致大范围车辆延误,使得出行者无法按时到达出行目的地。导致交通突发事件的原因往往不能被提前发现,同样的原因是否能够成为造成交通拥堵的突发事件经常无法事先确定,只能在发现交通突发事件后,采取措施,快速启动交通控制预案,在时间和空间上减少突发事件对道路交通所产生的影响。

道路交通事故是无法避免的,且发生的时间和地点无法预知。交通事故除导致生命财产损失外,还会对道路交通产生影响,特别是发生在交通流量较大的时段和地点,对道路交通有显著影响。虽然无法彻底消除交通事故的发生,能在发现交通事故的第一时间,迅速启动相应交通管控应对措施,也可以减少对交通的影响。交通事故排除得越早,影响道路范围就越小,影响车辆就越少。自动探测发现交通事故、传递事故信息,是典型的信息获取和信息流动问题;而应对交通事故,自动调整交通控制方案,发布实时诱导信息,则是信息计算和决策过程。

5)个体行为与群体交通违法行为

个体行为与群体交通违法行为降低道路交通运行效率,也可能造成交通事故,引发交通拥堵。导致交通违法行为原因很多,广泛涉及目的、动机、认知等诸多方面。信息对违法交通行为具有调节作用,改善违法行为的信息反馈作用,可将交通管理措施提升为交通行为控制的手段。交通信息系统对检测到的违法行为进行快速提示、警告、反馈(光亮、颠簸、震动、气味),可抑制违法交通行为的发生。

6)交通能耗与排放增加

导致交通能耗与排放增加的直接原因是道路交通拥堵和低效运行。同时,不合理的出行方式选择、不科学的交通组织、不完善的道路交通基础设施都在宏观层次上加剧了道路交通系统运行的二氧化碳排放。在引导人们选择便捷高效的公共出行方式,优化公交车辆线路配置,完善道路交通基础设施的软件设施等方面,都离不开信息的广泛、精细应用。