北京市交通拥堵影响因素分析

刘思远　吴天遂　陈清玉　郭衍培

摘 要：交通拥堵是绝大多数城镇普遍存在的问题，特别是以北京、上海、广州和深圳为代表的大城市交通拥堵问题尤其突出，直接影响人们的生活质量。该文基于北京市1995—2015年的城市发展、交通需求、交通供给的18项基本数据和实时调查的交通数据，利用统计分析方法定性和定量地分析了交通拥堵问题的成因。然后利用层次分析方法给出了交通改善的长期应对策略和可操作的解决方案。

关键词：北京市 交通拥堵 相关分析 回归分析 层次分析

中图分类号：F29 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0177-03

城市交通堵塞，是指一种车多拥挤且车速缓慢的现象，通常在假日或上下班高峰等时刻出现。此情形常出现于世界上各大都市区、连接两都市间的高速公路，及汽车使用率高的地区[1]。北京被大家戏称为“首堵”。近年来国家和北京市政府不断出台各种治理交通拥堵的政策和方法。2005年，北京市确立了公共交通优先的发展战略；2008年，施行單双号临时管理措施到尾号限行措施；2009年，北京市新尾号限行措施正式实施；2010年，北京市治理交通拥堵综合措施正式对外公布，明确今后北京将合理调控小客车增长，必要时重点路段高峰实施单双号限行，择机收取拥堵费，实行错峰上下班等措施缓解交通。2011年1月起，摇号购车，出台“28条措施”，4月起，北京大幅提高停车费。近年来，北京不断推出新措施治理交通拥堵，在2016年“两会期间，北京市提出了包括加密轨道交通网线、地面公交进一步优化、智能交通将广泛应用、提升道路的通行效率、大力整治停车秩序、打造微循环道路、完善路网结构、改善自行车、步行交通条件等措施来缓解北京的交通拥堵[2]。近年来，对交通拥堵问题成因和交通改善策略也是理论研究的热点问题之一。一方面是基于一些有效的理论模型对交通拥堵的评价指标、交通流预测、交通拥堵状态预测、交通拥堵评价模型、交通拥堵影响因素进行了分析论证[4-9，15]。另一方面是基于社会学角度研究了北京市交通拥堵的原因和对策[10-14]。

该文将讨论如下问题，第一，通过分析北京市1995—2015年城市发展、交通需求、交通供给的各项指标，提炼出18个可能与交通拥堵相关的指标数据，利用相关分析的方法，定性讨论了影响北京市交通拥堵的主要因素，然后利用回归分析进行定量研究，并利用观测到的实时数据进行验证。第二，利用层次分析法，讨论了北京市交通改善的应对策略和可行的解决方案。第三，针对上述问题，给出进一步的研究计划。

1 北京市交通拥堵的主要因素分析

1.1 相关分析

根据文献[1-12]，结合北京市的具体情况，从城市发展、交通供给、交通需求方面选取1995—2015年的18个影响因素指标：常住人口密度、GDP、人均GDP、机动车增长率、城市道路长度、城市道路面积、公共电汽车运营线路条数、公共电汽车运行线路长度、公共电汽车运行车辆数、公共电汽车年客运量、轨道交通运营线路、轨道交通运营里程、轨道交通运营车辆数、轨道交通年客运量、出租车数量、出租车年客运量、汽油平均价格、五环内晚高峰主要路网平均速度。详细数据见附录。首先根据18个影响因素指标的柱状图进行直观分析：

近年来，北京市常住人口密度、城市道路面积呈缓慢增长的趋势，人口密度的缓慢增长主要得益于北京市一系列控制人口数量的政策的贯彻实施。GDP、人均GDP、轨道交通的各项数据呈持续快速增长的特点，公共电汽车运行车辆数2002年前呈快速增长，之后增长速度变缓。出租车的数量变化较小，客运量2015年呈下降趋势。其他指标在缓慢增长的过程中有小幅的震动。然后，计算18个影响因素指标的相关系数矩阵。其中，影响因素与五环内晚高峰主要路网平均速度之间的相关系数计算结果如表1。

我们发现，五环内晚高峰主要路网平均速度与机动车数量年增长率负相关，说明机动车数量年增长率越高，五环内晚高峰主要路网平均速度越慢，所以北京市合理调控小客车增长的相关政策是合理的。五环内晚高峰主要路网平均速度与出租车年客运量、汽油平均价格弱相关，说明这两个因素对路网平均速度的影响很弱，这是因为北京市近年来一直值严格控制出租车数量并采取加密轨道交通网线、地面公交进一步优化、完善路网结构等措施加强公共出行能力。五环内晚高峰主要路网平均速度与其他因素均高度正相关，例如与人均GDP高度正相关，人均GDP的增加，决定了投资能力与城市经济发展程度的增加。北京市交通环境的畅通与否与交通基础设施建设投资力度有关。经济发达程度越高，城市交通建设能力越强，公共交通越发达，北京市拥堵治理的成效即路网运行速度也会越高。另外，北京市出台的控制人口、加强公共出行能力等一系列举措是合理和必要的。

人口密度除了与机动车数量年增长率，出租车数量和出租车年客运量几乎不相关外，与其它指标均高度相关，这与北京市控制机动车和出租车数量增长的相关政策实施有非常密切的关系。

机动车年增长率与出租车年客运量、汽油平均价格弱相关外，与其它因素均负相关，这个结果也是得益于控制机动车和出租车数量增长的相关政策的实施，并且说明这一政策已经取得显著成效。

公共电汽车的相关数据与轨道交通的相关数据均高度相关，反映了北京市政府近年来确实大力加强了公共交通的投入。轨道交通的年客运量只与公共电汽车的年客运量几乎不相关，说明在北京市公共电汽车和轨道交通应该同时发展，人们可以根据自身情况选择合适的交通工具出行。

特别值得注意的是，轨道交通数量和公共电汽车运营数量与机动车年增长率负相关，说明北京市需要大力加强轨道交通和地面公交的建设，从而可以降低机动车的需求量。

由于衡量道路是否拥堵的主要指标之一五环内主要路网机动车的平均速度除了和出租车的相关数据相关性弱，与机动车的年增长率高度负相关，与其它指标均高度正相关。这说明城市规模的不断扩大势必会影响道路交通的通畅程度，结合2016年12月16日晚6：00～7：30在北京市海淀区海淀黄庄十字路口调查的相关数据（见附录），尤其是机动车数量的不断增多是引起交通拥堵的主要原因之一。我们进一步利用逐步回归对机动车拥有量做定量分析，得到如下结论。

（1）

其中，y表示机动车数量，x表示人均GDP。由于方差和参数的显著性检验p值均小于0.001，R2=0.9381，所以我们可以认为拟合效果良好。（1）式表明，人均GDP每增加一元，如果不加以控制，机动车会增加120万辆。

综上，我们可以认为，北京市人口密度的加大，城市规模的不断扩大，机动车拥有量的不断增大都是引起交通拥堵的主要原因。另外，北京市近年来出台的各种解决交通拥堵的政策法规，尤其是严格控制城市人口规模、控制机动车数量对缓解直至解决交通拥堵起到了十分显著的作用。

2 交通改善的应对策略和可操作的解决方案

根据上述18项影响因素，我们已知北京市近年来实施的解决交通拥堵的政策法规，包括尾号限行，摇号购车、加密轨道交通网线、地面公交进一步有优化、智能交通将广泛应用、提升道路的通行效率、大力整治停车秩序、打造微循环道路、完善路网结构、改善自行车、步行交通条件等措施是非常科学的，这些措施使得城市交通拥堵得到了有效地改善，但是否还有其他可行的措施需要我們去调研探索，我们基于2016年12月16日北京市海淀区黄庄路口调查结果发现行人非机动车违反交通规则的情况非常严重，几乎每个红灯等候的时间行人都走到了机动车道路上等候，这就导致右转车辆行驶非常缓慢，而且非机动车闯红灯现象非常严重，大大降低了机动车的通行速度，甚至会突然急刹车，引起交通事故，带来严重的交通拥堵。虽然每个路口都有两名交通协管员，但有些人仍然违反交通规则。下面我们利用层次分析法进一步探讨行人非机动车的这种行为是否对交通拥堵产生影响。

（1）首先建立层次分析模型的层次结构。

目标层：A：缓解交通拥堵。

方案层：C1：引进更先进的智能交通C2：宣传教育C3：加强交通管理。

（2）建立两两判断矩阵并利用归一化的方法计算评价单元的权重向量。

所以通过一致性检验，判断矩阵的一致性是可以接受的。

因此各方案的优劣顺序为C2>C3>C1，说明方案C2优于其他方案，也就是，宣传教育是缓解交通拥堵的重要手段之一。

由于我们调查的数据来自于北京市海淀区海淀黄庄路口，这是一条重要的交通主道路，周围有中学、大学、医院、写字楼等，路口交通非常繁忙，而且行人和非机动车驾驶人绝大多数是年轻人。我们调查发现，红绿灯的持续时间是有变化的，绿灯持续时间有90 s、120 s、180 s、200 s几种情况，红灯持续时间为30 s、40 s两种情况，黄灯持续时间为4 s，说明交管部门已经采取智能方法根据车流量控制了红绿灯时间。各方向路口的非机动车行人违章情况非常严重，所以，针对这样的地区，应该利用各种手段加强对公民的遵守交通规则的教育，尤其是在校学生。今后我们可以通过建立交通宣传栏，建立专题交通宣传月，交警走进校园对中学生进行交通法规的教育，通过公众号、手机APP传送交通规则宣传视频等方法加强宣传教育力度。另外，还需要加强违反规则的惩罚力度，双管齐下，就可以使违反交通规则的现象尽快消失，使道路更加通畅。

3 结语

该文基于北京市1995—2015年的城市发展、交通需求、交通供给的18项影响因素指标和实时调查的交通数据，利用相关分析和回归分析的方法讨论了北京市交通拥堵的主要影响因素，我们认为人口密度的增大，城市规模的扩大和机动车拥有量是引起交通拥堵的主要因素。并且得出北京市近年来实施的改善交通拥堵的一系列措施，包括尾号限行，摇号购车、加密轨道交通网线、地面公交进一步有优化、智能交通将广泛应用、提升道路的通行效率、大力整治停车秩序、打造微循环道路、完善路网结构、改善自行车、步行交通条件等是非常科学的有成效的。然后结合调查数据的特点，利用层次分析法得到了加强宣传教育、加强交通管理也是交通改善的应对策略和长期可操作的解决方案。最后我们指出，除了北京市政府进一步加强控制交通拥堵的政策的实施外，还需进一步对行人非机动车驾驶人员加强交通法规的宣传，使他们知法守法，有助于缓解北京市交通拥堵的压力。

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