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显性与隐性的交通瓶颈分析

Dr. Fabio Sasahara2023-07-12T20:46:54+00:00April 1, 2021|
Dr. Fabio Sasahara
Dr. Fabio Sasahara

交通瓶颈是高速公路上拥堵的重要来源。交通部门因此也投入大量资金来缓解这些交通瓶颈。然而,一个重要的问题随之而来:处理瓶颈是否真的能减少拥堵?要回答这个问题,关键是要理解 "显性瓶颈"和 "隐性瓶颈"的概念,以及如何正确识别它们。

显性瓶颈的特征为需求量大于供给量,而公路的实际供给量是由其通行能力决定的。由于显性瓶颈的这种计量方式,下游环节的设计通行能力会比实际需求小。会存在下游环节的通行能力小于实际需求,但仍大于上游显性瓶颈的供给量的情况。这就是 "隐性瓶颈 "的概念。它不容易被现场测量所识别,但可以使用《公路通行能力手册》的方法来识别。

一个简短的例子演示Highway Capacity Software(HCS)如何识别隐形瓶颈。如图所示的高速公路有六个区段,输入交通需求量为7500pc/h。由于该段高速公路没有匝道,所有路段的需求量也等于7500pc/h。第3段和第5段比其余车道少一条车道,导致它们成为隐形瓶颈。测得1-3段的自由流速度为55英里/小时,4-6段为70英里/小时。

Segment Details

首先,回顾一下有效通行能力的概念。当瓶颈处发生事故时,有效通行能力立刻小于该路段的通行能力(根据全美平均水平,下降7%)。如右图所示,在分析高速公路时,需要将这个加入到输入中。

Queue Discharge Capacity Drop

这段高速公路的通行能力分析结果如图所示。

Segment Details

第3段是汽车在该高速公路中遇到的第一个瓶颈。虽然该段通行能力每小时6750小客车,但该段的实际服务量只有每小时6285小客车。这是因为实际通行能力下降了7%,这可以通过服务量和通行能力的比率(va/c)0.93来验证。因此,第3段是一个 "显性瓶颈",导致排队向上游的第2段蔓延,因此第2路段的服务水平只有F等级。

在第3段的下游,由于瓶颈的限制,之后各段的进入流量都为每小时6285小客车。第5段的通行能力为每小时7200 小客车,因此实际服务量和通行能力之比va/c 为 0.87。即使服务量低于通行能力,仍会导致该路段服务水平为F,因为实际需求(每小时7500 小客车)超过了通行能力(vd/c=1.04)。此外,请注意该段的估计速度为60.7英里/小时,高于第3段。因此,该段是一个 "隐性的瓶颈"。它不会因为上游的显性瓶颈而出现拥堵,但一旦第3段的拥堵瓶颈消除了,它将成为高速公路中的下一个显性瓶颈。因此,拥堵的问题不会得到解决,而只是转移到一个新的位置。

综上所述,为了真正消除拥堵,需要解决所有显性和隐性的交通瓶颈问题。《公路通行能力手册》中提供的分析工具和Highway Capacity Software软件的分析工具都是达到这一目标的有力工具。

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