北京市交通拥堵特征分析

摘要
摘要
伴随着人口的增长，经济的高速发展以及城市化水平的提高，城市机动车保有量急剧增长，城市交通拥堵状况也随之日益严峻。

交通拥堵给居民的生产和生活带来了诸多不便，严重制约城市的可持续发展。

拥堵问题始终是诸多学者和专家关注的焦点。

而交通拥堵问题主要由交通供给和交通需求不均衡导致的。

北京现阶段交通需求的特点：一是出行需求总量巨大超过了现阶段的道路供给水平；二是出行方式结构不合理，私家车占比过高，公共交通占比有待提高。

本文以北京市为实证研究对象，阐述北京的交通拥堵特征，为北京交通拥堵治理和城市交通规划提出建议，也为其它特大城市乃至全国的交通规划提供参考和借鉴。

本文以交通供需理论、城市交通发展理论、需求管理理论作为理论基础，在总结相关理论和文献的基础上，首先对交通需求特征、交通供给特征进行分析，从宏观层面介绍北京市交通供需现状。

然后依据抓取的数据对北京市道路拥堵特征进行了定性分析和描述性统计分析，分析了北京市交通拥堵的时间特征和拥堵的空间特征以及其他一些拥堵特征。

最后采用多元对数回归模型，以线上抓取和实地调查的数据为基础，对道路拥堵与车辆数的关系以及道路交通拥堵的影响因素进行模型实证分析。

通过实证分析得出如下结论：一是在道路很通畅的情况下，车辆数的增加对拥堵几乎没有影响；之后伴随着车辆数的增加，拥堵呈现边际递增；在达到一定的车辆数之后，拥堵随着车辆数的增加呈现边际递减，并逐渐达到饱和。

二是道路沿线是否有地铁对道路拥堵程度的影响不显著，公交站密度和公交专用道加重了高峰期的道路拥堵状况，人均GDP和常住人口对道路影响是显著的，这部分决定了出行需求总量。

最后针对实证结论，本文提出应对交通拥堵的关键在于控制交通需求总量，优化出行结构，减少小汽车出行数量和比例，为了削减道路上行驶的车辆数，可以考虑征收拥堵费，利用经济杠杆，从总体上消减小汽车出行数量，限制特定时间特定路段的交通流量，调节交通流量的时空分布，达到缓解交通拥堵的作用。

征收拥堵费的同时，需要相应的配套保障措施，提升公共交通的服务水平是必须的。

关键词：交通拥堵拥堵特征影响因素治理对策
ABSTRACT
With the growth of population, the rapid development of economy and the advancement of urbanization, the quantity of motor vehicles is increasing rapidly, and the traffic congestion is becoming more and more serious. Traffic congestion has brought a lot of inconvenience to urban residents' work and life, which has seriously restricted the sustainable development of the city. Traffic congestion has been the focus of attention of many scholars and experts. Urban traffic congestion is mainly caused by the imbalance of traffic supply and traffic demand. The characteristics of traffic demand in Beijing : firstly, huge amount of travel demand exceeds supply road level ; secondly, residents travel structure is not reasonable, the proportion of car trip is too high and the proportion of public transport needs to be improved. This paper takes Beijing city as the research object, describes the characteristics of traffic congestion in Beijing City, put forward the proposal for the Beijing city traffic congestion management and traffic planning and provide reference for other large city and even the country's transportation planning-center.
Based on the theory of traffic supply and demand, urban traffic development theory, demand management theory. based on summarizing the relevant theory and literature. Firstly, this article analyzes characteristics of traffic demand and traffic supply and introduces the status quo of traffic supply and demand in Beijing city from the macro level. Secondly,this article carries on the qualitative analysis and descriptive statistical analysis of the road traffic congestion in Beijing City; also the time characteristics of traffic congestion and the spatial characteristics of congestion in Beijing are analyzed. Thirdly, based on the data of the online grab and field survey, this article uses the polynomial regression model and the multiple regression model to analyze the relationship between the traffic congestion and the number of vehicles and the factors influencing the traffic congestion in Beijing city.
Through the analysis of the sample data, this article drawn the following conclusions: Firstly, in the frist stage, the increase of the number of vehicles on the road is very smooth, it has no effect on the number of vehicles; in the second stage, with the increase of the number of vehicles, the traffic congestion is increasing; in the third stage, after reaching a certain number of vehicles, the traffic congestion is decreasing and gradually reach saturation. Secondly whether there is a subway line along the road has no significant effect on road congestion degree; bus station and bus lane density
increased road congestion during the peak period; per capita GDP and the resident population determines the total travel demand. Finally, according to the empirical conclusion, control traffic demand is the key to deal with traffic congestion. optimizing travel structure, reduce the number and proportion of car travel are also needed. In order to cut the number of vehicles traveling on the road, we can consider the use of economic levers-congestion charge.Regulate the temporal and spatial distribution of traffic flow to ease traffic congestion effect. Inorder to carry on congestion charges, we must enhance the level of public transport services at the same time.
KEYWORDS：traffic congestion, congestion characteristics, influence factor, countermeasure.
目录
摘要 (I)
ABSTRACT (II)
1引言 (1)
1.1研究背景及意义 (1)
1.1.1 研究背景 (1)
1.1.2 研究意义 (2)
1.2研究思路及论文结构 (2)
1.2.1 主要研究思路 (2)
1.2.2 论文结构 (3)
2相关理论及文献综述 (4)
2.1相关理论 (4)
2.1.1 交通供需理论 (4)
2.1.2 城市交通可持续发展理论 (6)
2.1.3 交通需求管理理论 (7)
2.1.4 交通拥堵相关概念 (8)
2.2文献综述 (11)
2.2.1 国外文献综述 (11)
2.2.2 国内文献综述 (13)
3特大城市交通拥堵特征 (15)
3.1交通供需特征 (15)
3.1.1 交通需求特征 (15)
3.1.2 交通供给特征 (16)
3.2交通拥堵特征 (17)
4北京市交通拥堵特征现状分析 (18)
4.1北京市交通的供需特征 (18)
4.1.1 北京市交通需求现状 (18)
4.1.2 北京市交通供给现状 (21)
4.2北京市交通拥堵特征 (23)
4.2.1 数据介绍 (23)
4.2.2 时间分布特征 (25)
4.2.3 空间分布特征 (30)
4.2.4 其他拥堵特征 (32)
5北京市交通拥堵特征实证分析 (35)
5.1道路拥堵与车辆数关系 (35)
5.1.1 数据获取 (35)
5.1.2 模型设定 (36)
5.1.3 数据实证分析 (37)
5.1.4 实证结果 (38)
5.2路段拥堵影响因素分析 (38)
5.2.1 指标选取 (38)
5.2.2 模型建立 (39)
5.2.3 数据实证分析 (39)
5.2.4 实证结果 (42)
6北京市交通拥堵问题的解决措施 (44)
6.1现有治堵措施及效果总结 (44)
6.2交通拥堵的解决措施 (45)
6.2.1 交通需求管理 (45)
6.2.2 控制小汽车出行的必要性 (46)
6.2.3 控制小汽车出行的措施 (47)
7结论与建议 (49)
7.1研究结论 (49)
7.2政策建议 (50)
参考文献 (53)
1引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
伴随着人口的增长，经济的高速发展以及城市化进程的推进，在我国许多特大型城市出现了严重的交通拥挤及堵塞现象。

交通拥堵会导致很多严重的后果，包括浪费时间、提高成本、费用增加、噪音和污染等等一系列的严重问题，给人们的生产和生活带来很多的不便。

北京作为人口超过2000万人、机动车突破500万辆的特大城市，交通拥堵、交通与城市发展、交通与环境等一系列问题，严重影响了居民生活水平的提高和城市的可持续发展。

2004年到2015年间北京市机动车年均增长率高达13.2%。

直到2011年施行限购政策起，汽车增速才明显放缓。

到2015年底北京市机动车数量已达561.9万辆，居全国首位。

特大城市正面临着城市快速发展带来的交通拥堵困境，城市道路建设和现阶段采取的各种治堵措施并没有有效缓解交通拥堵。

机动车增长状况如图1-1所示。

图1-1 北京市机动车数量
Figure 1-1 Beijing motor vehicle ownership
随着工业化的推进，汽车的价格越来越低，在惠及民生的同时也造成了私家车的数量急剧扩大，在最初的城市规划的过程中，没有考虑到私家车的数量会如此庞大，所以无论从道路建设还是停车场建设方面，都没有做好充足的准备。

直接导致了对于路面道路资源，私家车过度使用的问题，经常可以看到私家车侵占公交专用道、非机动车道、甚至是人行道等公共资源，在有限的公共资源供给情况下，私家车的司机也非常无奈。

这些现象不仅损害了社会公平，也严重影响了交通效率。

近些年来，国内的很多大中型城市都投入了巨额的资金来建设公共交通，这部分投入大多是地铁和公交车的建设。

但是公共交通的发展速度远远赶不上城市交通需求的增长，迫使部分城市推出了限号、摇号等措施。

在公共交通的发展过程中，也会有很多的问题，例如耗费了太多时间在等车、两端步行和换乘上，导致了乘车体验不好。

除此之外公共交通的舒适性和准时性也需要大力提升。

1.1.2 研究意义
特大型城市拥堵有其独特性，我们通过研究特大型城市的拥堵特征，有针对性的提出解决特大型城市交通拥堵的对策。

北京属于特大型城市，面临的解决交通拥堵问题的措施要复杂于一般城市。

对一般城市适用的方法，对北京不一定适用。

对于一般城市可以通过道路改善等快速缓解拥堵问题，而对于北京这样的特大型城市，道路建设对交通拥堵的改善作用已经微乎其微了。

对于特大城市而言，交通拥堵状况日趋严重，而传统意义上的治堵措施在这种规模的拥堵面前显得手足无措，需要新的更加有效的措施才能缓解拥堵。

（1）城市拥堵是现代城市面临的一大难题，应当针对城市不同拥堵特征制定不同的交通运输政策。

本文通过对影响城市拥堵的因素进行多方面综合研究，利用百度地图API的数据对北京市的交通运行状况进行评价分析，深入探讨北京市交通供需现状和特征，然后定量分析北京市交通拥堵特征；实证分析拥堵与车辆数的关系，得出拥堵与车辆数的变化关系。

道路拥堵影响因素的实证分析，从供需两个方面阐述路段拥堵的影响因素。

通过更有针对性的研究北京市交通拥堵特征，给政策制定者提供参考。

（2）对影响城市拥堵的因素需要进行多方面综合研究，目前文献这方面的研究还不多。

然后对拥堵的评价指标、定义、分类、影响因素进行系统总结分析，所以本文也有一定的理论意义。

（3）对于北京这样的特大型城市面临的解决拥堵问题非常复杂。

根据实证研究结果，本文提出治理交通拥堵，减少小汽车的使用量是缓解交通拥堵的关键，优化出行结构，提升公共交通的出行分担率。

对于如何提出具体方案，针对特大城市的研究的文献还不够多，本文针对北京市交通拥堵特征，探讨治堵对策，具有一定的政策参考意义。

1.2 研究思路及论文结构
1.2.1 主要研究思路
图1-2 论文研究路线图
Figure 1-2 research Roadmap
1.2.2 论文结构
城市交通拥堵是现代城市面临的一大难题，拥堵累计到一定程度后会出现边际拥堵不断加剧递增效应。

本文重点研究北京市交通拥堵的特征，在交通拥堵不断加剧的背景下，解决城市拥堵仅依靠道路建设不能满足需求，并且道路增长空间非常有限，增加道路供给不是最佳选择，重点应该从需求管理的角度入手，控制小汽车使用强度，提升公共交通的出行比率，优化出行结构。

本文主要框架如下，由六个部分组成：
第一章，绪论。

针对本文选题背景、意义、论文结构、研究框架和内容等进行描述和概括。

第二章，相关理论和文献综述。

本章首先总结相关理论，包括交通供需理论、可持续发展理论、需求管理理论等，作为文章的理论指导。

然后对国内外相关文献进行研究综述，描述不同文献的研究内容、研究观点等，得出目前研究的一般方向和不足之处；对文献中的实证方法进行总结归纳，了解当前研究的进展。

第三章，特大型城市交通拥堵特征分析。

首先分析特大型城市交通供需特征，然后从拥堵道路结构、拥堵空间分布、拥堵时间分布和强度、拥堵的影响因素等几个方面分析特大型城市普遍存在的交通拥堵特征。

第四章，北京市交通拥堵现状分析。

从交通供需的角度，分析北京市交通需求特征和供给特征，需求特征包括出行量、出行目的、出行方式、出行距离等；最后分析特大型城市交通拥堵特征，主要从拥堵的时间分布特征，空间分布特征以及其他的一些拥堵特征，揭示北京市的交通拥堵特征与规律，为更好的研究拥堵现状以及研究治堵对策提供参考依据。

第五章，北京市交通拥堵特征的实证分析。

首先总结归纳拥堵指标，确定本文采用的拥堵衡量指标。

然后再选取模型和数据进行实证分析。

本章首先研究拥堵和车辆数的关系，得出拥堵与车辆数间存在“S”型规律，在道路很通畅的情况下，车辆数的增加对拥堵几乎没有影响。

之后随着车辆数的增加，拥堵呈现边际递增，在达到一定的车辆数之后，拥堵随着车辆数的增加呈现边际递减，并逐渐达到饱和。

随后对道路拥堵影响因素的实证分析，得出各影响因素对拥堵程度的的影响机理和大小，为政策建议制定提供依据。

第六章，北京市交通拥堵问题的解决措施。

首先总结现有治堵措施及其效果，总结经验与不足。

然后分析交通需求结构和路权分配的矛盾和特大型城市控制小汽车出行的必要性，提出解决拥堵问题的关键是控制小汽车的出行量。

第七章，结论及政策建议。

对于北京市交通拥堵现状，出行总量是刚性的，但出行方式是可以调节的。

在发展公交的同时必须实行以调节或限制小汽车为核
心的需求管理。

一方面坚持不懈地实行公交优先，提升服务水平；另一方面综合运用经济和行政手段，实行以调节或限制小汽车为核心的需求管理。

也可以考虑其他措施，比如优化城市空间结构和功能布局，合理配置优质的公共资源，交通与城市协调发展，有效疏解中心城区人口等。

2相关理论及文献综述
2.1 相关理论
2.1.1 交通供需理论
供给与需求是微观经济分析的基本工具。

需求表现的是消费者的选择形成过程，而供给则变成生产者的选择，描述了人们在市场上的相互交易行为。

供需则说明了均衡价格的形成和价格机制的作用，并考察价格及相关因素的变化对于供给和需求所产生的影响。

普遍认为，对城市交通问题最早进行研究的学者是庇古，他是英国的经济学家，他提出了关于交通拥堵的经济学理论，除此之外他还提出了拥堵费用理论。

他认为，交通系统和交通的供给和交通的需求都有关系，但是这种供求关系又不同于一般商品，对于交通而言，供给是基础设施，是能通过的车辆数，需求是人们对于出行的需求，这个需求是十分复杂的，它牵涉到很多问题。

他的拥堵费用理论还认为道路的拥堵情况越严重，社会的边际成本与个人的边际成本差距会越大。

亚当斯提出了“需求趋势大于供给趋势”的定律，这个定律从根本上否决了通过增加道路基本建设来解决交通拥堵的方法。

上世纪末期，交通方面的专家开始意识到这一定律的正确性，为此提出了需求管理（TDM）理论，他们认为，不能单纯通过增加交通供给来环节交通拥堵，需要从供求两个方面进行协调。

我国的研究主要有：交通供给、交通需求、公交优先。

（1）交通供给理论
交通供给理论认为交通供给是交通的基础设施，例如交通场站、交通枢纽、专用道、交通设施、交通道路等。

在不同的时期，交通需求是不同的，处在不同的阶段，供给的情况也不尽相同，供给与需求之间必须保证适当的比例关系，从而保证交通秩序和城市环境。

但是在实际的交通供给设计的过程中，往往会遇到很多问题，例如人为的因素。

最为明显的问题是历史原因，部分大型城市具有很
悠久的历史，这些城市的道路格局基本形成，很难有进一步提高的空间。

在此基础上，交通供给理论更加倾向于路网系统的改善，并以此来提升整体的效率，郭春安等针对线网规模提出了布局方面的建议，他们认为，应采取中高密度的线网规划方法。

朱玉琴等建立了结构化的优化模型，搭建了多级阶梯图，并对主要因素做了线性回归，确定了交通线网模型。

陈旭梅等研究了路网规模的主要因素，并以此认为对路网规模影响最大的是资金投入的比例。

（2）交通需求理论
交通需求理论认为增加交通需求的最主要原因是人口的增加，除此之外交通需求还与居民的活动范围有很大的关系，以及人们更倾向于使用的交通工具，随着城市的不断发展，居民对交通的需求增加十分明显，交通需求理论认为，人们都是贪婪的，城市的规模的扩展无法永远进行下去，但人们的交通需求却是永无止境的增加，在缺少交通工具的时候居民认为只要能出行即可，在备选方案增加的时候，居民会考虑其经济性，在解决了基本的温饱问题的时候，居民开始考虑出行的舒适性。

但这从本质上并没有任何的问题，以人为本是公共事业提供者的最高追求。

交通需求的实质就是人员的流动，减少人员的流动能能够从根本上降低交通的需求。

综上所述，优化城市空间结构，多中心建设是解决交通需求的根本方法。

王明生等人认为城市规模、城市经济发展水平、城市形态都对交通需求有明显的影响。

这些影响之间有交错影响了交通路网的规模。

李耀忠认为应该预测交通的需求量，防止出现规划的随意性，防止出现随着规划和整改的深入，导致拥堵程度更大规模的严重。

（3）公交优先理论
公交优先理论最初源于西欧国家法国巴黎，然后很快在世界很多发达国家推广开来，这成了大城市解决交通拥堵的有效手段。

二战后，小轿车成了法国的最重要的交通工具之一。

人们在选择出行方式的时候也从原来的优先选择公交车改变为优先选择私家车，但是碍于历史原因，巴黎的城市想要大规模发展交通已经不太现实。

到了1970年代，巴黎市内交通接近崩溃的边缘，所以开始采取公交优先的策略。

这种措施的好处不言而喻，既方便了人们的出行，有降低了排放，最重要的是还保护了巴黎的城市的古朴典雅的装修建筑风格。

很多的发达国家都经历过这种阶段，在各种备选方案中，公交优先也成了最好的备选方案之一。

我国在公交优先方面的研究相对于世界上的发达国家要略微晚一些，最早的研究是1985年，国家发布了中国技术政策蓝皮书，指出公交优先战略。

我国有很多学者针对公交优先问题，提出了自己的主张。

顾尚华等（1993、1994）分析了国内和国外城市的结构性差异，倡导建设高效交通系统，大力推及公交事业的发展，并针对这一主张提出了具体的措施。

他们还认为，随着城市规模的不断扩大，
交通问题不断出现，相对于私家车，公共交通事业占地少而且效率更高。

排污更少、也节约汽油。

有研究指出，在全国范围内，如果有10%的居民乘坐公共交通而不是私家车，每年就能节省8亿升燃油。

具体的体现有以下三个方面：一是政府的政策支持和经济支持；二是城市规划中的公交先行。

三是管理上确保公交先行。

王亚飞认为，公交先行的理论应深入到城市规划之中，在城市进行规划的时候就考虑公交系统的建设，而且在进行规划的时候就要把公交先行放在重要的位置。

马荣国认为，真正要把公交先行落到实地，首先要保证技术的可行性，其次要保证政府的政策的支持和资金经济政策的扶持。

陈学武等提出了基于经济发展的交通结构影响的预测，他们认为交通的发展势必和经济社会的发展相契合，合理限制私家车，优先发展公共交通事业。

詹运洲基于实际情况，从不同规模的发展趋势出发，研究了公交先行的发展。

余力军基于经济学中的规模效应的考量，他认为大城市特别是特大城市的交通发展必须通过合理限制私家车的出行来进行调整。

上述多位学者的出发点可能不同，但是得到的结论大致相同，他们都认为城市交通的发展应该综合考虑不同的效应，涉及多个学科和知识体系，最终都认为应该限制私家车的同时优先发展公共交通事业。

2.1.2 城市交通可持续发展理论
交通的可持续发展在上世纪九十年代被广泛关注，并逐渐发展起来，世界环境与发展委员会中将可持续发展阐述为：我们当前的经营和发展，要同时满足当代人和后代人的需要。

该理念要求经济、社会和资源环境均衡协调发展，现如今已经成为国际社会的共识。

世界银行在上世纪末期正式提出“可持续交通”的概念，将其作为开发交通和改善交通的美好前景。

1993年，约翰.怀特莱格等基于可持续发展框架提出了未来城市交通发展建议。

城市交通可持续发展理论，首先，在经济上要确保交通运营、维护和管理的效率，保证合理的成本负担，节约资源。

其次，在社会层面要为人们的出行提供多样的选择，权衡好效率和公平的关系，维护社会和谐发展。

最后，要减轻交通对资源的消耗和环境污染，树立绿色交通发展理念。

城市交通可持续发展理论是建立在可持续发展理念上的，有三个特点：1.发展交通事业的同时需要保证合理利用有限的土地资源，而且还要保护好环境。

2.规划网络路径和交通的相关管理一定要结合起来。

3.交通的规划与发展需要同时考虑到现在的需求，需要满足当前需求，也不能不为未来考虑，需要满足未来对于城市
发展的需要。

交通拥堵问题的影响绝不限于交通本身，而是涉及整个社会甚至是后代的发展。

治理交通拥堵要与城市建设、土地利用、环境保护、能源消耗、社会公平等方面相协调，促进城市交通有序健康可持续的发展。

在进行城市的规划阶段，需要进行交通规划建设时，需要将交通规划与人口数量是否会产生增长、资源利用是否合理和环境保护相结合，进行系统全面的考虑。

城市空间发展理论，交通问题不可避免的与城市空间结构及其发展交织在一起，该理论为解决拥堵问题提供了很好的思路。

1981年穆勒（Peter Muller）和1999霍尔（Peter Hall）等人讨论了城市空间多中心形态，认为多中心能缓解交通拥堵。

2.1.3 交通需求管理理论
在上世纪初，欧美一些国家刚刚进去汽车社会，城市交通治理主要集中在增加供给方面，比如修建新道路和拓宽原有道路。

在上文中已经提出了亚当斯定律，而且这个定律很快被各个国家的实际情况所印证。

20世纪70年代后，美国率先提出交通系统管理（TSM），强调要加强对现有道路系统的管理，而不是一味地增加道路供给修建道路。

强调从控制和管理需求入手治理交通拥堵。

早在上世纪中叶，新加坡就就成为首先开始实施交通需求管理（TDM）的国家，包括道路收费、增加小汽车进口附加税、公交优先战略、系统的土地利用规划等。

不久后逐渐被欧美很多国家采用。

上世纪后叶，交通管理的重要组成部分就包含了TDM。

直到20世纪80年代，学术界提出了“交通需求管理”（TMD）的概念。

交通需求管理的核心是通过政策、技术、法规等各种管理手段，减少交通出行量，从而缓解交通拥堵。

托斯弗（Peter R. Stopher,1981）等都系统讨论了实施交通需求管理的措施，比如，通过增加购车税、燃油税以及道路收费等提高小汽车使用成本，控制小汽车的拥有和使用；倡导绿色交通，改善公交服务，倡导公共交通。

公交系统是最节省资源的方式，而与之形成鲜明对比的是私家车，私家车是最浪费资源的出行方式。

所以应该大力倡导公交先行，减少小汽车的使用。

20世纪80年代中期开始，有专家学者开始研究智能车辆道路系统（IVHS），到90年代国际上统一称为智能交通系统（ITS），专家学者们期望通过高科技的应用治理交通拥堵。

中国作为发展中国家，城市化和工业化发展相对较晚，治理交通拥堵的研究在20世纪90年代才逐渐兴起。

徐东云（2007）、陈旭梅（2004）等综合介绍和阐。