上海市高架路非高峰时段拥堵状态与成因分析
2021年3月 第37卷第2期（总第214期 ）Mar.2021, V olume 37No.2 (Serial No.214)
收稿日期：2020-12-01
第一作者简介：张子寒（1996-），男，汉族，安徽安庆人，硕士，主要研究方向：交通运输规划与管理。
上海市高架路非高峰时段拥堵状态与成因分析
张子寒，石小法
（同济大学  道路与交通工程教育部重点实验室，上海  201804）
  摘 要：为缓解上海市高架路非高峰时段的拥堵，对上海市高架路非高峰时段拥堵状况与成因进行研究。首先，基于百度地图实时数据识别拥堵常发路段及其拥堵特征；其次，基于上海高架路小时流量数据、土地利用数据以及建筑物普查数据，采用线性回归等方法，通过分析上海南北高架路东侧出入口匝道小时流量与其影响范围内土地利用的关系，发现匝道车流量与其影响范围内商业用地、物流用地、办公用地等建筑面积之间存在相关性，高架路拥堵的产生与背景交通量和匝道车流量之间密切相关；最后，针对拥堵原因提出缓解高架路拥堵的相关建议。
关键词：高架路拥堵；匝道车流量；用地类型；建筑面积
中图分类号：U491      文献标志码：A      文章编号：1671-3400(2021)02-0007-05
Status and Causes of Off-peak Congestion
on Elevated Roads in Shanghai
ZHANG Zihan, SHI Xiaofa
(Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China)Abstract: In order to alleviate the off-peak congestion of elevated roads in Shanghai, this paper studies the status and causes of off-peak congestion on elevated roads in Shanghai. Firstly, identifying the frequent congested sections and characteristics based on real-time data of Baidu map. Secondly, based on the hourly flow data, land-use data and building census data, the relationship of the hourly flow of ramp on the east side of the South North elevated road in Shanghai and its surrounding land-use is studied by using linear regression method. It is found that there is a correlation between the ramp-traffic flow and the building areas of commercial land, logistics land, office land and other land within the surrounding scope, and the congestion on elevated roads is closely related to the background traffic volume and ramp traffic flow. Finally, putting forward some relevant suggestions to alleviate the congestion on elevated roads.
Keyword: Congestion on elevated roads; Ramp traffic volume; Land-use type; Building area
速路实测数据，建立速度和流量的统计回归模型，给出我国城市快速路基本路段的通行能力值以及修正系数；王啸君、王宝辉[2]通过分析上海南北高架的运行现状和矛盾原因分析，提出增加道路供给、改善工程设计等对策；赵秀云、王健[3]采用VISSIM 交通仿真软件对调查数据进行分析，出造成高架路交通拥堵的主要原因，提出不同的调控方案，为解决高架路交通拥堵提出对策和相应的建议；翟鹏飞[4]从城市高架路交通瓶颈的识别出发，从匝道控制的角度探讨缓解瓶颈所引发的交通拥堵；朱武全、郝媛、陈恺等[5-7]通过对城市快速路交通状态的分析与研究，提出相应的拥堵改善措施；刘信、张轮、褚日鹏等[8-10]分析高架路的拥堵特性、拥堵时间分布与高架路的交通需求，从改善高架路规划与设计等
0  引言
为有效缓解交通压力，适应城市整体和谐发展，国内许多中大城市选择建设城市高架路来提高车辆行驶速度，提升道路通行能力，满足城市客运、货运的需求。近年来随着社会经济的发展、小汽车拥有量的增多，高架路也愈发拥堵，因而分析高架路的拥堵状态与拥堵成因并提出相应对策显得十分关键。
基于此，钟连德等[1]通过分析北京等城市的大量快
方面提出缓解拥堵的建议。
综上所述，虽然国内对于高架路段拥堵状态的研究成果丰富，但是大部分论文在宏观层面上分析交通现状与拥堵成因，忽视高架路上下匝道车流量对高架路拥堵的影响以及匝道车流量与周边土地利用的关系。
本文对上海高架路非高峰时段拥堵现状进行分析，识别出拥堵常发路段及其拥堵特征，以上海市南北高架路东侧沿线出入口匝道作为研究对象，以最短路径法确定各个匝道口的影响范围，依据匝道小时车流量、匝道周边各土地类型的建筑面积等数据，分析匝道小时车流量与周边土地利用的关系，深层次挖掘高架路拥堵成因，旨在为缓解高架交通拥堵、高架路的规划建设、周边土地利用与开发提出建议。
1  研究对象及数据来源
本次研究对象为延安高架路、内环高架路、南北高架路、沪闵高架路、逸仙高架路，这5条高架路为上海市主要高架路，承担大部分交通量，拥堵较为严重。因此，选取这5条高架路作为研究对象能够很好地反映出上海高架路的拥堵状况。
上海南北高架路东侧起于浦东新区卢浦大桥以南的龙耀路隧道与济阳路交叉口，止于S20外环高速，
是上海市南北走向的主干高架路，全长约22.2 km，途径宝山区、静安区、黄浦区、浦东新区。拥有徐家汇路、威海路、新闸路、天目路立交、广中路、汶水路、呼玛路等8个入口匝道以及徐家汇路、淮海中路、北京西路、永兴路、延长路、临汾路、共江路等8个出口匝道。南北高架路东侧一些典型路段大部分时段处于严重拥堵状态，徐家汇入口匝道、威海路入口匝道、广中路入口匝道小时车流量均较大，周边土地开发密度较高。因此，本文选取上海南北高架路东侧作为分析拥堵成因的具体研究对象。
本文原始数据是2020年7月13日—7月19日的非高峰时段（10 : 00—15 : 00）百度地图路况实时数据，2019年7月1日—7月30日的上海南北高架路东侧路段28 800条小时流量数据，数据覆盖南北高架路东侧各个路段以及所有出入口匝道。此外，研究所用土地利用数据来自上海市规划和自然资源局公示的控制性详细规划图以及建筑物普查数据。建筑物普查数据包括建筑物地理位置、建筑物轮廓线以及楼房层数等，经核查后可用于研究。
2  上海市高架路非高峰时段拥堵状况
由于高架路拥堵状态呈现出时间较长、周期变化的特点，本次百度地图实时路况观察方法选取30 min为一个观测时间段，既能保证全面反映出高架路非高峰时段拥堵状况，又能避免时间段过长导致前后拥堵状况发生较大变化造成观测误差。因此，将非高峰时段划分为如10 : 00—10 : 30等10个时间段，
每天时长为300 min，1周总共2 100 min，将百度地图实时路况中红与黄状态均记为拥堵，绿状态记为畅通，分别观察并记录下每个时间段内高架路的拥堵情况，识别出拥堵常发路段。根据相关指标确定拥堵等级（其中拥堵频率为拥堵时长除以2 100 min的计算值），具体设置标准（见表1）。
百度地图红黄绿拥堵反映出来的是路段的实时拥堵情况，而本次研究目的是识别拥堵常发路段，为了区分出不同拥堵常发路段的拥堵状况，利用4个等级来表示不同路段在1周内的拥堵时长和频率，其中：一级表示该路段在1周内的非高峰时段均处于拥堵状态；二级表示该路段在9成以上的时间均处于拥堵；三级表示该路段在8成以上的时间均处于拥堵；四级表示该路段在7成以上时间均处于拥堵，通过拥堵等级划分，可以明显地看出各个拥堵常发路段的拥堵特性。
研究发现，最为拥堵的路段为延安高架路南侧虹许路出口匝道—延安西路立交桥路路段、内环高架路外圈漕溪北路立交桥—瑞金南路出口匝道路段，其拥堵时长均达到2 100 min，拥堵频率为1，即非高峰时段均处于拥堵状态；逸仙高架路北侧大柏树立交桥入口匝道—同心路路段以及南北高架东侧徐家汇路入口匝道—延安东路立交桥路段均处于较严重的拥堵状态（见表2）。
这与上海既有的拥堵状况略有差异，上海目前拥堵常发路段有南北高架东侧鲁班路立交桥—延安东立交桥路段、延安东路立交桥—天目中路立交桥路段、内环高架路内侧鲁班路立交桥—内环漕溪北立交桥路段等。这是由于目前上海既有的拥堵状况是侧重于研究高峰时间段或全天时间段，而本文侧重于
研究非高峰时间段，说明这些路段在高峰时段与非高峰时段拥堵状况存在明显差异。但有些路段例如延安高架路南侧虹许路出口—延安西路立交桥路段在高峰时段与非高峰时段拥堵状况差异不大。
此外，包括延安高架路南侧虹许路出口匝道—延安西路立交桥路路段、南北高架东侧徐家汇路入口匝道—延安东路立交桥路段、内环内圈武宁路入口匝道—镇坪路出口匝道在内，除了高架本身背景交通量以外，其入口匝道汇入高架的车流量和出口匝道驶离的车流量也是
表1 拥堵等级设置
拥堵指标/拥堵等级拥堵时长/min拥堵频率一级  2 100  1.0
二级  1 890～2 1000.9～1.0
三级  1 680～1 8900.8～0.9
四级  1 470～1 6800.7～0.8
车流量趋于最大。因此，本文选取2019年7月13—7月19日14 : 00—15 : 00的路段小时平均流量数据进行研究。为进一步分析非高峰时段出口匝道和入口匝道小时流量与不同类型用地的建筑面积之间的关系，分别将入口匝道小时流量、出口匝道小时流量作为因变量，将匝道口影响范围内的居住用地、
商业用地、公共管理设施用地、物流用地、办公用地的建筑面积作为自变量，观察部分出入口匝道车流量及其周边土地利用情况，发现徐家汇路入口匝道周边土地利用开发密度明显大于联谊路入口匝道（见表3）。
利用SPSS 软件进行线性回归分析，结果如下：首先，进行相关性分析，分析结果为无关或者相关性不显著的变量予以剔除，在表中以“—”表示；其次，由于出口匝道流量与其匝道位置关系密切，靠近高架路起始段的出口匝道交通量占比不高，在分析出口匝道流量与土地利用关系时剔除掉徐家汇路入口匝道与淮海中路匝道流量数据；再次，进行线性回归分析，表中自变量对应的系数表示单位建筑面积产生的车流量，如“0.000 39”表示在其他变量不变的情况下，商业用地的建筑面积每增加10 000 m 2，入口匝道小时流量增加3辆。相关参数估计（见表4）。
表2 上海高架路拥堵常发路段
一岗双责方案路段名称
所属高架拥堵时长/min 拥堵比例拥堵长度/km 拥堵等级
虹许路出口匝道—延安西路立交桥延安高架南侧  2 100  1.00  3.6一级漕溪北路立交桥—瑞金南路出口匝道内环高架外圈  2 100  1.00  3.2一级柳州路入口匝道—漕宝路入口匝道沪闵高架东侧  2 0400.97  3.2二级大柏树立交桥入口交汇处—同心路
内环高架外圈  2 0100.96  2.3二级延长路—内环共和立交桥南北高架西侧  1 8900.90  1.3二级江苏路出口匝道—华山路入口匝道延安高架南侧  1 8900.90  2.3二级沪闵立交桥—虹梅路立交桥沪闵高架东侧  1 8300.87  1.5三级徐家汇路入口匝道—延安东路立交桥南北高架东侧  1 8000.86  2.0三级武宁路出口匝道—金沙江路出口匝道内环高架外圈  1 7700.84  1.9三级武宁路入口匝道—镇坪路出口匝道内环高架内圈  1 7700.840.6三级延安西路立交桥—娄山关路出口匝道延安高架北侧  1 7400.83  1.0三级延安西路立交桥（虹桥出口）—虹桥路内环高架外圈  1 7100.81  1.8三级中环沪嘉立交桥—中环共和立交桥中环高架南侧  1 7100.81  2.1三级新闸路出口匝道—延安东路立交桥南北高架西侧  1 6800.80  1.1三级吴中路入口匝道—内环漕溪北立交桥出口内环高架外圈  1 6800.80  1.5三级共江路入口匝道—汶水路出口匝道南北高架西侧  1 6200.77  1.1四级外沪青平立交桥—虹许路出口匝道延安高架南侧  1 6200.77  2.3四级内环漕溪北立交桥—蒲汇塘出口匝道沪闵高架东侧  1 6200.770.9四级瑞金南路入口匝道—宛平南路出口匝道内环高架外圈  1 5000.71  2.1四级延安东路立交桥—茂名南路入口匝道延安高架北侧  1 4700.70  1.5四级新闸路入口匝道—永兴路出口匝道南北高架东侧  1 4700.70  1.9四级虹许路入口匝道—外沪青平立交桥延安高架北侧
1 470
0.70
3.0
四级
造成该路段拥堵的重要原因。
3  上海市高架路非高峰时段拥堵成因分析
3.1  匝道口影响范围的确定
本研究基于百度地图，利用最短路径法中最短行驶时间为依据确定匝道的影响范围。以南北高架东侧徐家汇路入口匝道为例，将徐家汇路入口匝道周边任一点设为起点，南北高架路东侧延安东路立交桥路段某一点设为终点，通过百度地图可以得到行程时间最短的路径，例如以衡山公园作为起点，其推荐路线为从延安高架驶入，而以久安小区作为起点，其推荐路线则从徐家汇路入口匝道驶入。因此，确定衡山公园在徐家汇路入口匝道影响范围之外，久安小区在徐家汇路入口匝道影响范围之内。
依此并根据现实地理情况以及保持土地利用性质完整的要求，以道路为边界划分影响范围。可以得到最终的徐家汇路入口匝道影响范围为建国西路、合肥路、河南南路、宛平南路、零陵路以及内环高架路所围成的类矩形区域，区域面积约为8.1 km 2（见图1）。3.2  匝道车流量与不同类型用地建筑面积的关系
由于实际车流量数据呈现以1周为周期的变化特征，在非高峰时段，一般在限行时间截止前匝道口进
出
表3  部分出入口匝道车流量及其周边土地利用情况
地点居住用地/m2商业用地/m2公共设施用地/m2物流用地/m2办公用地/m2匝道流量/（veh/h）徐家汇路入口  1 212 133  4 125 351  1 578 684140 780  2 062 603  2 110
联谊路入口243 232778 23055 756170 406631 566531
北京西路出口787 545  4 315 871665 549187 732  1 531 044  1 408
永兴路出口582 346  1 496 762307 864197 795659 891525
表4  线性回归分析的参数估计
因变量Y/（veh/h）
自变量X/m2常量/
（veh/h）居住用地（X1）商业用地（X2）公共设施用地（X3）物流用地（X4）办公用地（X5）
入口匝道流量Y1—0.000 39—0.002 000.000 25104.2出口匝道流量Y2—0.000 240.000 50——183.4
根据表4，可以得出如下关系式：
Y1 = 0.000 39X2 + 0.002 00X4 + 0.000 25X5 + 104.2 （1）Y2 = 0.000 24X2 + 0.000 50X3 + 183.4 （2）根据上述关系式及现实情况，总结出如下规律：
（1）上海南北高架路东侧入口匝道流量与商业用地、物流用地、办公用地的建筑面积具有显著相关性，而与居住用地、公共设施用地的建筑面积之间没有显著相关性。
（2）上海南北高架路东侧出口匝道流量与公共设施用地、商业用地具有显著相关性，而与居住用地、物流用地、办公用地之间没有显著相关性。
（3）上海南北高架路东侧出口匝道流量与其匝道位置也有关系，南北高架路东侧交通量中长距离交通量占比较高，因而靠近高架路南侧的出口匝道交通量占比不高。3.3  上海南北高架路东侧拥堵成因分析
南北高架路是上海市中心城区南北向交通主动脉。根据其快速路的功能定位，主要服务机动车中长距离的出行，满足车辆连续快速的通行要求。实际上南北高架在满足过境功能的同时，过多承担了区域到发交通，并且承担了区内交通功能。而现状南北通道6～8车道的规模以及通行能力无法满足南北向道路巨大的交通需求。
以南北高架路东侧鲁班路立交桥—延安东路立交桥路段为例。根据路段小时流量数据，2019年7月13日—7月19日14 : 00—15 : 00从鲁班路立交驶入南北高架的平均背景交通量为3 423 veh/h，徐家汇路出口匝道驶出交通量为463 veh/h，徐家汇路入口匝道驶入交通量为2 110 veh/h，淮海路出口匝道驶出交通量为545 veh/h，其中鲁班路立交至徐家汇路入口匝道段为3车道，徐家汇路入口匝道至延安东路立交桥段为4车道，但车道宽度减少，取高架路单车道通行能力为1 800 veh/h，3车道路段修正系数取0.85，4车道路段修正系数取0.75，得到各路段流量、通行能力、拥堵情况等（见表5、图2）。
可以发现，由于南北高架主要承担的是中长距离交通，因而靠近南北高架东侧起始段的徐家汇路以及淮海中路出口匝道驶出流量不大。同时，徐家汇路贯穿城市副中心，周边商业用地以及办公用地开发强度较大，导致徐家汇路入口匝道车流量较大，加上南北高架南向北方向本身存在一定量的背景交通量，致使饱和度接近于1
，进而产生拥堵。图1  徐家汇路入口匝道影响区域图
4  相关建议
通过分析，提出以下建议来缓解非高峰时间段上海市高架路的拥堵：
（1）对于周边土地开发密度高、车流量大的入口匝道如徐家汇路入口匝道，在特定时间段采取限流措施，利用各种媒介，例如微博、手机短信、交通广播等方式，及时向社会公众发布高架路况信息和诱导信息，诱导短距离出行的公众选择地面道路通行而放弃选用高架路路线，以及部分必须经过高架路的长距离出行者选择下游匝道口驶入高架路。
（2）当高架路上背景交通量过大时，对高架路上车辆进行合理引流，及时发布高架路段拥堵信息，诱导部分离目的地较近的车辆提前驶离高架路，通过路面道路到达目的地。而对于离目的地较远的部分车辆，引导其在拥堵路段上游匝道口驶出高架路，通过地面道路，从拥堵路段的下游匝道口驶入高架路，来缓解路段拥堵。
5  结语
爱奇艺没有弹幕本文通过分析上海市高架路拥堵现状，识别出拥堵
             图2  南北高架路拥堵示意图 
单位：veh/h
表5  南北高架路东侧鲁班路立交桥—延安东路立交桥路段流量表
路段名称
长城的全部历史资料车流量V /（veh/h ）通行能力C  /（veh/h ）饱和度/（v⁄c ）拥堵状态
鲁班路立交—徐家汇路出口匝道  3 423  4 5900.74畅通徐家汇路出口匝道—徐家汇路入口匝道  2 960  4 5900.64畅通徐家汇路入口匝道—淮海中路出口匝道  5 070  5 4000.94拥堵淮海中路出口匝道—延安东路立交
4 525
5 400
0.84
拥堵煤矿安全工作总结
常发路段及其拥堵特征。以上海市南北高架东侧为例，分析出入口匝道车流量与其影响区域内不同土地利用类型的建筑面积之间的关系，发现两者存在密切的联系，从而得到出入口匝道周边土地利用性质与高架路拥堵的关系，挖掘高架路拥堵的深层次原因。基于本文对高架路出入口匝道与其周边土地利用之间关系的研究成果，今后在高架路匝道口设置时应根据未来年土地利用因素的变化，综合分析设置匝道口后对整体高架路可能产生的影响，合理确定匝道口位置，为匝道限流、高架限行政策提供依据。
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