时空行为视角下道路拥堵机制与策略研究——以上海翔殷路隧道为例

道路拥堵作为典型的时空问题，源于交通供给与出行需求间的时空失衡。现有缓解策略主要从空间供给和需求管理两方面展开，虽取得一定成效，却未能充分考虑时空维度的交互作用。这主要是因为多数分析将时间和空间视为独立维度，虽简化了问题，但忽视了二者的内在联系，限制了对交通现象的全面理解。

近年来，时空行为与规划研究得到快速发展。这一视角将行为视为时空问题的“纽带”，通过分析人们的行为决策及其所在时空环境制约，解析问题成因及影响，为制定更具针对性和精细化的策略提供依据。文章以上海翔殷路隧道为例，运用这一视角分析隧道经过人群的时空行为特征及模式（行为合理性、影响效果及调整难度），探讨拥堵形成机制，提出并比较缓堵策略的特点和效果，以期为认识和优化复杂拥堵问题提供新的思路。

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研究案例和数据

选择翔殷路隧道作为案例有以下3个原因：一是其作为越江通道的典型结构易导致交通拥堵；二是周边干扰少，手机信令数据能准确反映经过情况；三是新建或扩建越江通道成本高，需要低成本、可持续的缓解方案。研究使用了2019年5月上海联通智慧足迹数据，分析早高峰（7:00-10:00）期间的出行信息，以探索其时空规律和约束特征（图1）。  

  ▲   图1  |  翔殷路隧道的区位

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隧道拥堵的时空特征及成因

2.1 隧道及其经过人群的时空特征

在早高峰期间，翔殷路隧道处于拥堵状态，并在7∶30出现中度拥堵，持续近1h。以通畅行驶状态为基准，早高峰拥堵造成的时间浪费约为7 min，占经过隧道时长的41%，这一结果凸显了拥堵对通行效率的影响。  

经过翔殷路隧道的人群可分为惯常工作出行者和随机生活出行者两类。   惯常工作出行者频繁使用隧道，日均经过量大（53%），出行模式规律性强，对隧道拥堵产生决定性且持续的影响。   相比之下，随机生活出行者仅偶尔或临时经过，日均经过量小（47%），虽出行模式不定，但整体流量分布较为平稳，对隧道拥堵影响有限。由此可见，惯常工作出行者的行为特征与隧道拥堵特征高度一致，研究认为该群体是导致翔殷路隧道早高峰拥堵的主要原因，并将其作为深入分析隧道拥堵形成机制和制定缓解策略的核心对象。  

2.2 隧道拥堵的时空成因解析

从时间约束角度，隧道在不同时刻受到不同上班时间的影响，且程度有所差异   （图2）。以拥堵最严重的小高峰（7∶40-7∶50）为例，主要受8∶00和8∶30上班时间的共同影响，分别占该时段经过流量的75%和20%。此外，   不同上班时间对隧道流量分布形态也有影响：早上班时间约束下的流量分布峰值较高，分布更加紧凑，表明其对居民出行时间选择有更强的约束性；晚上班时间约束下的流量分布呈现更加扁平的形态特征，意味着晚上班导致时间选择更加灵活   。  

▲   图2  |  上班时间约束对翔殷路隧道经过人群的时间和流量影响

从空间约束角度，出发地分散、目的地集中的空间分布特征，可能使居民倾向于选择翔殷路隧道作为越江的首选通道（图3）。因为翔殷路隧道及其沿线道路较为便捷，无需考虑其他越江选择，符合有限理性的决策方式，但这也导致即便存在更优路径也难以被采纳。  

▲   图3  |  翔殷路隧道经过人群的出发地和到达地分布

从时空整合角度，以拥堵最严重的小高峰（7∶40-7∶50）为例，出行过程分为3个阶段：（1）在7∶10-7∶40期间，大多数居民开始出发；（2）在7∶40-7∶50期间，居民汇聚至隧道附近并形成明显的时空聚集；（3）在7∶50-9∶00期间，隧道流量逐渐消散。在同一时刻经过隧道的居民，其上班时间与上班地到隧道距离呈圈层递增关系，而出发时间与距离呈圈层递减关系（图4）。  

▲   图4  |  翔殷路隧道经过人群的时空约束特征——以拥堵小高峰2为例

2.3 时空行为视角的拥堵机制认识

总结道路拥堵的形成机制（图5）。根据不同时空关系的流量分布叠加效果，归纳为4种类型：  

（1）峰叠加态：不同流量分布在峰值位置相互叠加，最大程度加剧隧道拥堵；  

（2）腰叠加态：不同流量分布在数量较高位置叠加，同样加剧拥堵；  

（3）尾叠加态：不同流量分布重叠较少，几乎不加剧拥堵，但可能延长拥堵时间；  

（4）不叠加态：不同流量分布间“时空距离”过大而不发生叠加，不影响隧道拥堵程度或时长。  

此外，不同到达地与隧道距离差，与其上班时间差之间存在等效转换。严重拥堵形成的主要机制来自于峰叠加态下的“同时同距”或“不同时不同距”经过等效时空距离转换后的叠加 。  

  ▲   图5  |  单一路段拥堵形成机制的示意

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时空行为视角下缓堵策略和潜在效果

基于上述拥堵形成的认识，针对不同群体的时空特征提出差异化策略（表1）。时间维度上，对刚性出行群体（34%）实施错峰间隔干预，对弹性出行群体（19%）采取出发时间引导。空间维度上，以合理路径引导为主（27%）。这些策略旨在平衡各群体需求，同时缓解交通压力（图6）。  

▲   图6  |  不同时空行为特征人群的策略选择

针对刚性人群提出了两种错峰间隔方案：增加10 min和20 min。比较显示， 随着错峰间隔增大，策略在缓解拥堵方面的效果更为显著，这源于隧道流量分布的叠加状态从峰、腰叠加逐渐转向尾叠加 。然而，错峰调整可能因接近下一个时间约束的流量分布而导致新的叠加，加剧隧道拥堵。尽管存在这一潜在风险，隧道流量分布呈“前高后低”特征，“削前补后”的时间优化方案与之相契合，恰好能有效改善拥堵状况。  

针对弹性人群，提出个人最优出发时间引导和最优越江路径引导两种策略。比较表明， 二者在拥堵时段流量削减方面效果相似，都旨在降低高峰期交通流量 。时间引导通过调整经过时间避开高峰拥堵，而路径弹性策略则引导居民选择其他越江通道分散交通流。 但是，部分时间弹性人群可能已采取错峰出行，削减了时间策略的优化潜力，使得路径引导策略表现更佳 。  

研究探讨了针对不同人群的时空组合策略。刚性人群的干预策略通过调整主要拥堵贡献者的上班时间，实施简单但需政策支持，系统韧性有限。弹性人群的引导策略则通过路径和时间两个维度鼓励居民主动参与拥堵治理，效果显著，但实施复杂。这两种策略可以互补，根据具体情况组合应用，可能产生协同的拥堵治理效果，为城市交通管理提供全面且灵活的解决方案。

  ▲   表1  |    不同人群的策略选择及潜力比较

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总结与展望

本研究从时空行为视角出发，揭示道路拥堵的复杂时空互动机制。通过分析不同人群的出行模式，发现 惯常工作出行人群的活动规律与拥堵状况高度相关，多组该人群的交通流叠加是拥堵形成的主要原因 。基于这一认识，提出针对不同人群特征的差异化缓解策略，如错峰调整、时间或路径引导等。这些 策略不仅考虑了潜在效果，还兼顾了不同群体的时空约束特性，提高了策略的可接受度 。  

尽管本研究的案例存在局限性，其策略还需在更大尺度路网中验证策略的适用性及社会适应性，但其揭示的拥堵认识与优化思路，能为类似的复杂时空问题提供参考。融合时间、空间和行为维度的综合分析方法，不仅有助于理解城市空间的复杂性，更为应对多元化城市问题提供新的视角。  

本文撰稿： 胡杨  王德  任熙元  陈子浩  张扬帆