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限行政策对道路交通流的影响

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摘要

国内外许多城市开始实施限行政策以来,其效果的有效性一直备受争议。以天津市为例,采用多元线性回归模型定量评价限行政策对机动车车流量的影响。研究了天津市不同路段在限行政策实施前后,机动车在不同时段的流量变化。通过选定不同的自变量与因变量做回归分析,分别研究了限制不同尾号个数的限行政策对工作日车流量的影响,限行政策对不同路口交通流量影响程度的不同以及限行政策对限行前后周末车流量的变化。研究发现,限行强度越大,机动车车流量受到的影响越大;工作日限行,路口车流量减少幅度最大为16%;APEC单双号限行,路口车流量减少幅度最大为27.4%。实施限行政策的工作日,早高峰前路口车流量最大增长了23.7%,这说明限行政策使得人们有采取提早出行的方式来规避限行政策的趋势。限行后周末的车流量增加比例为8%~22%,这表明工作日限行政策的实施,使得人们将一些柔性的出行需求转移到周末,增加了周末出行的需求和欲望。

关键词

交通管理;限行政策;影响评价;多元线性回归模型;尾号限行;单双号限行

引言

19世纪70年代,限行政策起源于布宜诺斯艾利斯。加尔加斯在19世纪80年代引入了相似的限行政策,1985~1991年雅典实施限行政策,墨西哥城在1989年开始实施限行政策,圣保罗、麦德林、圣地亚哥为减少机动车使用也引入限行政策。近几年,我国的一些城市,包括北京、天津、上海、长春、兰州、杭州、贵阳、成都开始利用限行政策来缓解交通拥堵[1]。由于各个城市的具体情况不同,限行政策实施的效果也不尽相同。限行政策作为缓解交通拥堵,减轻空气污染的交通管理措施,受到人们的广泛关注。研究发现限行政策的执行成本较低,并且缓解交通拥挤的效果明显。北京市开始实施“每周少开一天车”“一日高峰限行”等政策,在缓解交通拥堵方面取得了积极效果[2]。高浩然等[3]通过层次分析法研究发现,小汽车尾号限行的最终结果是减少了机动车的使用,加大了对公共交通的需求。DuHa-ohua[4]通过建立交通流特性模型后发现,限行政策实施后,高峰小时机动车速度提高了,道路通畅的可靠性提高了,并且交通拥堵的还原时间缩短了。WangLanlan等[5]用嵌套逻辑回归模型识别限行政策是否或者在什么程度上影响了出行方式选择。与限行政策对公交使用的影响相比,北京的居民在限行政策实施时会减少开车。Sun等[6]以车牌数字偏好为切入点,研究了机动车限行政策对北京交通流量的影响,测算结果表明限行政策有利于缓解交通压力。ZhangWei等[7]指出在工作日的高峰时段有效的限行政策有可能导致居民由私家车向公交车的转换,私家车车流量减少,公交使用率提高。毛保华等[8]指出限行政策对于缓解高峰时段的交通拥堵起到一定的作用,交通流密度越大,限行政策的影响越大。朱建安等[9]指出限行政策削减机动车出行总量,改善机动车出行环境。尾号限行措施通过总量控制,对削减城市机动车的出行效果显著。自北京市“每周停驶一天”的分号限行措施实施以来,道路行驶车辆大幅度减少,拥堵路段也随之减少,机动车出行环境得到很大程度的改善,在“每周一日高峰停驶”限行期间,早晚高峰路网速度均提高15%,快速路达到20%,拥堵时间缩短1h。为了研究限行政策的有效性,苏岳龙等[10]对限行期间交通流变化数据进行了分析,通过对比限行前后交通流参数统计规律的变化特点得到如下结论:作为一种强有力的交通需求管理手段,限行政策能够在一定程度上缓解城市交通拥堵;但是采取严格的限行措施,在数据采集点某些特殊时段的交通压力依然接近或超过阻塞密度,因此其他交通需求管理策略需同步配合实施。邵丹娜等[11]指出限行措施对于交通拥堵成本的降低已经产生了一定的作用,杭州市城区的交通拥堵成本已有所下降。从北京、杭州和成都的实践案例来看,3座城市在开始采取限行管理措施的短时间内,由于机动车使用总量的控制性削减,城市交通的拥堵状况很快能得到较大缓解,拥堵总量、拥堵道路数量、路网平均运行速度均有所改善,可以说这种策略的效果是立竿见影的[12]。但是,限行政策在解决交通拥挤的有效性上存在质疑。谢旭轩[13]提出车主为了适应限行政策,会购置第2辆车、选择在非限行时间出行等行为来规避限行政策,并且这些适应行为对限行政策的抵消作用更多地体现在长期效果上。作者还指出以往研究中每周限行1d导致上路的机动车减少1/5车流量的假设不正确,限行政策只限制了机动车保有量的1/5,但是对实际上路的车辆限制远小于这个比例。FranciscoGallego等[14]发现墨西哥城的限行政策对于减少交通拥堵和减轻环境污染仅仅是在短期内有效的。Eskeland等[15]研究发现限行政策增加了墨西哥城总的出行量;二手车使用的增加以及周末出行率提高都造成了限行政策不好的效果。WangRui等[16]指出墨西哥限行政策没有起到很好的缓解交通拥挤和减轻空气污染的原因可能有:人们购买第2辆车;周末私家车驾驶增加。国内外学者从不同角度研究了限行政策的实施效果,其中一些研究证明了限行政策在一定程度上可以起到缓解交通拥堵,减少车流量的作用,但是对于限行尾号数字的个数与缓解交通拥挤的影响程度关系少有研究,以及限行政策对不同路段的影响是否相同也少有提及。笔者研究了天津市不同路段在限行政策实施前后,机动车在不同时段的流量变化。通过选定不同的自变量与因变量作回归分析,分别研究了限制不同尾号个数的限行政策对工作日车流量的影响,限行政策对不同路口交通流量影响程度的不同以及限行政策对限行前后周末车流量的影响。

1数据来源与研究方法

1.1数据来源

据统计,2006~2012年,天津市机动车保有量由120万辆增加到236万辆,每年增量由7万辆增加到30万辆。天津市于2013年12月16日开始实施限购政策,成为我国第3个直辖市机动车限购城市。天津市交管局指挥中心的统计显示,2000年道路交通早晚高峰平均只有1h,而到2013年平日的早晚高峰时间已扩大为1.5~2h,交通高峰时段全路网平均行驶车速约20km/h,主要路口平均饱和度为0.8左右,常见交通拥堵点127处,主要分布于中环线以内区域和对接滨海新区的放射性出入口道路。为缓解天津市交通拥挤状况,减少机动车尾气污染,2014年3月起,天津市实施了2种限行政策:一是自2014年3月1日至2015年1月10日,实施尾号限行措施,即在外环线(不含)以内道路每个工作日的7时至19时对特定尾号的市内机动车进行限行,机动车车牌尾号分为5组,分别为:1和6,2和7,3和8,4和9,5和0,每13周轮换1次限行尾号的组合。对于外埠机动车,工作日(法定节假日除外)每日7时至9时和16时至19时,禁止外埠牌照机动车在外环线(不含)以内道路通行;二是在APEC会议期间,为了保证APEC期间的空气质量,天津市在2014年11月6日0时至2014年11月11日24时,实施了最高级别的应急减排措施:全市行政区域内道路每日凌晨3时至24时实行机动车单双号限行。为了分析这2种限行措施对路网上交通流量的影响,搜集天津市10个重要路口的小时交通流数据,包括尾号限行前后以及APEC期间单双号限行的工作日和周末数据。SCATS系统采集的原始数据是5min车流量。利用编写的程序,结合实际路口大概的通行情况,将合理有效的数据筛选出来。然后将5min车流量数据进行合并,获得每小时车流量,取自然对数后作为回归模型的因变量。由于交通检测器故障的原因,存在某些路口某些时段数据的缺失现象,通过负值和错误数据的筛选,得到符合要求的数据样本量为79163个,根据不同的时段选取不同的数据进行分析,具体的数据描述见表1。

1.2数据分析方法

基于搜集的数据,运用线性回归模型分析普通限行措施和APEC限行对交通流量的影响。为了研究2种限行措施对工作日交通流的影响,需要分析不同路口限行前后和APEC期间限行时段(07:00~19:00时)、早高峰(07:00~08:00时)和早高峰前(06:00~07:00时)交通流量的变化情况。回归模型见式(1)。Yit=β0+β1×Limitationt+β2×APECt+εit(1)式中:Yit为考察时段车流量的自然对数;Limitationt是二分类变量,取值为1表示实施尾号限行,取值为0表示不实施尾号限行;APECt也是一个二分类变量,取值为1表示实施单双号限行,取值为0表示不实施单双号限行;εit为回归模型中的随机误差项;β1和β2为尾号限行和APEC单双号限行对私家车流量变化的影响程度。由于Yit是车流量的自然对数,严格来讲,exp(β1)和exp(β2)才是精确表示由于尾号限行和单双号限行引起的车流量的变化比例。除了APEC期间,公休日和节假日是不实施尾号限行的,那么限行措施实施是否也会对周末私家车的出行产生影响?通过以下模型来验证限行措施对周末交通量的影响。Yit=β0+β1×PostPeriodt+εit(2)式中:PostPeriodt是二分类变量,取值为1表示限行实施后的周末,取值为0表示限行实施前的周末。同样,exp(β1)表示由于限行措施的实施引起的周末车流量的变化比例。

2数据分析

2.1限行对工作日车流量的影响

根据限行前后和APEC期间工作日的车流量数据,对式(1)所示模型进行估计。鉴于1d中不同时段的小时车流量数据差异甚大,一般根据车流量的大小可分为早晚高峰、平峰和低峰等时段,而且普通尾号限行措施的实施时段是07:00~19:00时,限行措施对不同时段车流量的影响可能存在差异。因此,笔者分别分析了限行对工作日早高峰时段(07:00~09:00时)和早高峰前(06:00~07:00时)小时车流量的影响,以及限行对工作日的限行期间(07:00~19:00时)车流量加和的影响。尾号限行和单双号限行在不同路口和不同时段对车流量的影响见表2(红旗长江路口在工作日的数据缺失较多,未选入分析)。由表2可见,在早高峰时段,尾号限行对海光寺和南门外福安2个路口的车流量几乎不产生影响,回归估计得到的系数为正数且不太显著,而在其他路口,由于尾号限行使得车流量均减少,减少幅度最小的是南京营口,减少的比例约为1.8%,减少幅度最大的是白堤湖境路口,约减少30%。APEC期间单双号限行使得所有路口的车流量都显著减少(白堤湖镜、海光寺和南门外福安3个路口的数据缺失),南京营口减少的比例最小,约7.2%,而鞍山南丰减少的比例较高,约为37.9%的车流量。全天限行时段的车流量同限行前相同时段的车流量相比,车流量的减少与高峰时段车流量的变化类似,说明限行政策并没有对早高峰产生较大影响。值得注意的是限行措施对早高峰前车流量的影响,尾号限行对早高峰前车流量的影响基本上是增加的,除了长江青年和鞍山白堤2个路口,其中长江青年路口流量显著减少了6.7%,鞍山白堤路口系数不显著,可认为无明显变化,其他路口的车流量都显著增加或无明显变化,其中显著增加最多的是白堤湖镜路口,增加比例约为23.7%。这说明,随着限行措施的实施,出行者为了避免由于限行而不能驾驶私家车出行而选择在限行时段开始前就完成必需出行,即提早出行。单双号限行措施对早高峰前车流量的影响均为显著减少,这是因为APEC期间的限行时间从03:00时开始,早高峰前06:00~07:00时属于单双号限行时段内,车辆减少比例较大,如鞍山南丰路口流量减少比例高达64.6%。通过观察工作日的尾号限行和单双号限行在高峰时段和限行时段对交通流的影响系数发现,尾号限行对交通流量的影响程度小于单双号限行。限行政策的影响力度与限制的机动车尾号数字个数有一定的关系。限制尾号数字越多,理论上可以上路的机动车辆数就越少,恰好用数据也论证了这一点。限行政策对不同路口的车流量影响程度不同。不同路口在尾号限行或者是单双号限行2种政策下的系数是不同的。这可能是由于不同路口的交通特性不同,导致政策效果不同。限行政策可以减少道路交通流量。通过观察工作日2种限行政策对路口交通流量的影响,发现回归系数并没有一致的变化。可以看到复康网球馆、白堤湖镜、鞍山南丰、卫津电台、长江青年、鞍山白堤、南京营口在尾号限行政策下的回归系数是显著负数,也就是尾号限行使得这7个路口的车流量显著减少。根据分析结果,海光寺、南门外大街与福安大街交口2个路口不同限行措施与交通流量不存在显著相关。产生这一现象的原因可能与其路口特征有关,上述2个路口为双向主干道,其交通流量大幅超过其他路口。进一步推测产生这一现象的原因可能在于限行政策实施后,虽然限行时段可以使总的车流量降低,但由于部分路网的关键节点在出行者出行路线的选择中会被优先考虑,因此其交通流量可能取决于其承载能力而非限行措施。在早高峰前回归方程中,复康网球馆、白堤湖镜、鞍山南丰、卫津电台、南门外福安、南京营口这6个路口的回归系数为显著正数,表明在尾号限行时,早高峰前的车流量是增加的。其他限行城市也出现类似现象,人们为了规避限行政策,选择提前出发满足自己通勤的交通需求。

2.2限行对周末车流量的影响

由于周末全天时段都不限行,基于限行前后的周末全天车流量数据,对式(2)所示模型进行估计,得到周末各路口的回归结果。由表3可见,总体看来,限行措施实施后的周末车流量有增加的趋势,除了鞍山白堤路口的周末车流量显著减少,减少比例约为8.3%,以及南京营口、长江青年和红旗长江3个路口的车流量变化不显著,其他路口的周末车流量都显著增加,增加比例从8%~22%左右。这说明由于工作日限行措施的实施,人们把积累的出行需求移到了周末,增加了居民周末出行的欲望和必要。对于周末交通车流量在限行政策影响下的变化,复康网球馆、白堤湖镜、鞍山南丰、卫津电台、海光寺、南门外福安这6个路口的回归系数是显著正数,表明限行政策实施以后,周末车流量有增加的趋势。天津市的工作日与周末的出行需求不同,工作日有明显的早晚高峰,周末全天交通量比较平滑。由此可以看出,在工作日实施限行政策以后,人们可能会将一些柔性的出行需求转移到周末,进而实现了缓解工作日高峰时段交通拥堵的政策目标。除此之外,部分路口周末的交通流量变化未体现出增长的趋势,其中长江青年路口,南京营口和红旗长江无显著变化,鞍山白堤有小幅降低的趋势。在前文的分析中,长江青年与鞍山白堤2个路口在工作日高峰前也体现出与其他路口不同的趋势。这2个路口的地理位置较为接近、所在路段均为次支路,因此存在一定共性,但与其他路口交通流量变化呈现不同趋势的具体影响因素尚待进一步研究。

3结论与讨论

笔者对天津市限行政策的实施效果进行了实证研究。通过对数据的回归分析估计了限行政策对城市道路交通流的影响,以及人们为了规避限行政策采取的措施。通过多元线性回归模型实现对城市道路交通流变化的估计,内生变量是不同时段的道路小时交通流量(实际计算时取自然对数),外生变量作为解释变量是分类变量,分别评价了限行政策对不同时段,不同路段道路交通流量的影响。笔者研究了2种限行政策对天津市交通流的影响,一种是平时工作日实施的限行政策,每天07:00~19:00时,对2个尾号数字进行限制。另一种限行政策是APEC期间实施的单双号限行政策。LouisdeGrange等[17]研究发现限行政策起到了减少交通流的作用,但是实际减少值低于理论研究值,这可能是由于某些家庭不止拥有一辆私家车,在限行日会使用不同私家车出行;居民会通过早出晚归或者直接违规出行来规避限行政策;并且人们有从私家车转向公共交通的趋势,LouisdeGrange基于当地的公共交通发展状况,通过研究当地地铁和公交客流量变化,发现人们更多地转向地铁而不是公交,这是由于在圣地亚哥地铁的服务水平远高于公交,地铁出行时间短,可靠性高,安全性好。研究的结果也验证了限行政策导致车流量减少的实际值少于理论值,同时在限行日早高峰前和晚高峰后的车流量有增加的趋势。另外,通过研究限行前后周末车流量的变化,发现周末车流量有增加的趋势,这虽然对于环境污染没有太大缓解作用,但是减轻了工作日的交通拥挤,这种限行政策对于人们出行方式的改变有可能会对人们的出行模式选择形成长期的影响;研究发现限行政策对不同路段的交通流量影响不同,路段的交通特性影响限行政策的实施效果,在实施限行政策时应谨慎考虑当地的交通环境。朱建安选择了路段流量、路段车速、拥堵报警次数、公交车速等衡量指标对比分析了北京、杭州和成都的限行政策效果。研究发现限行后路段流量减少,车速提高,拥堵报警次数减少,公交车速也提高了,这4个衡量指标的变化说明了限行政策对交通最直接的影响力,限行政策对于缓解城市交通拥堵起到了立竿见影的效果。笔者除了发现限行政策在限行时段减少了城市道路车流量,回归分析的结果显示限行的数字越多,缓解的交通拥堵的效果越好;但是如果不采取其他措施,比如大力发展公交来帮助转移限行这部分的交通需求,就会影响到限行政策的接受度。笔者还分析了限行政策对不同时段的车流量影响;限行政策实施以后,早高峰前的道路交通车流量有所增加,人们有通过提早出发规避限行政策的趋势。政策制定者要谨慎制定限行政策的实施细则,限行不是目的,而只是一种手段。笔者研究发现限行政策对于缓解交通拥堵有一定的效果,但是实际效果低于理论预期值;并且结果显示限行的数字越多,缓解交通拥堵的效果越好;但是不能任意限行,在确定限行数字的个数时,不仅仅要根据具体交通需求,还要根据当地具体的交通环境,限行后人们是否能够通过其他的交通方式实现出行需求。在实施限行政策的同时,若不采取其他措施,比如大力发展公交来帮助缓解限行这部分的交通需求,那就会影响民众对限行政策的接受度。限行政策对不同路段的影响有差异,本文研究结果是限行政策对城市主干路交通流量的影响较小,对次干路交通流量影响较大,可能意味着限行对于缓解主干路的交通拥堵作用有限,因此在主干道还必须辅以其他交通政策,比如公交优先政策,尽量将限行的这部分交通需求引导到公共交通上来。由于限行政策的有效性因具体的交通环境而异,实施时要具体路段具体分析;本文的研究结果发现工作日的限行,可能会将人们平时的柔性出行需求转移到周末,致使周末的交通流量增加;或者是选择在工作日提早出发来规避限行政策,这种限行政策引起的人们出行行为的变化,可能就会形成长期的影响,必须从行为转化的角度探索人们在政策影响下出行行为的具体变化,具有什么样特质的人群会由私家车出行转向公交;什么样特质的人会坚持私家车出行。这种对于居民出行行为变化的研究为政策制定提供了理论依据。笔者的研究也有一定的局限性:①选取的路口数量较少,如果可以采集到更多路段的城市交通流数据,可能会有更深入的结论;②采用的线性模型较简单;③限行政策对交通流量的影响是短期的,其长期性效应还需进一步研究。在后续的研究中将继续收集更大范围、更长时间尺度的数据,对比限行政策对不同城市交通流的影响;关于限行政策时效性的研究,也需要采集限行政策实施后不同时间段的交通流数据,进行研究分析;采用多元回归模型从客观上评价了限行政策对交通流的影响,继续探求新的方法研究限行政策如何影响人们的出行方式选择。

参考文献

[1]华家丽,杨坤.国内外限行政策绩效评价研究述评[J].学术论坛,2013(22):188-190

[2]张溪,温慧敏,高永.城市交通需求管理政策效果评价技术方法:以北京市尾号限行政策为例[C].第九届中国智能交通年会,广州:中国智能交通协会,

作者:杨雨 李庚 王蓉 邱鹏 贾宁 单位:天津大学管理与经济学部 日照市技术监督信息研究所

限行政策对道路交通流的影响责任编辑:沈应婷    阅读:人次
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