蒋怀远

(广东警官学院 治安系，广东 广州 510232)

随着我国城市化进程的加快，城市人口的激增，城市的交通问题越来越严重;而另一方面，城市中的各类突发事件也在不断的频繁发生，我国大城市已经进入突发事件高发期。对于大城市，从交通系统的疏导能力及指挥系统如何从容应对突发事件是当前城市交通管理所面临的一个挑战。

本研究中的突发事件是指任何一起偶发性的能引起车道通行能力减少或需求增加的非正常事件。这样的事件包括交通事故、停滞的车辆、抛洒的货物、特殊的非紧急事件 (例如显著地影响车道通行能力的情况、局面或任何其他的事件)，其中交通事故对交通影响最为显著。

一、突发事件状态下的交通流变化分析

(一)突发事件下的交通流特征

1.短时间内交通流大量聚集

事件发生时，往往在很短时间内聚集大量的车流，并且突发事件产生的交通流量具有辐射效应，随着与事发路段距离的增加，其交通流的辐射强度迅速减弱。

2.时空波动特征

突发事件在局部路网内引起交通流延误，延误流具有明显的时空波动特征，交通流密度高峰像波一样随着时间沿着事件发生路段主要线路向外扩散并消失，不同的路段会在不同的时间段内出现交通量的高峰。

3.疏散车流始终处于跟车状态

由于短时交通需求较大，道路上的车流基本是饱和或超饱和流，驾驶人的驾驶行为受前车约束，基本处于跟车状态，很难找到可接受的间隙超车。

(二)突发事件地点通行能力折减

突发事件对交通的影响主要体现在事件发生处道路部分或完全堵塞，道路通行能力发生折减，形成瓶颈。

1.突发事件下道路通行能力的影响因素

(1)公交车比例

根据我国的国情，私人小汽车还不是非常普及，因此在突发事件情况下将主要依靠公交车来疏散 (比例约占30%)，由于公交车的机动性能不同于小汽车，因此需要对通行能力进行折减。

(2)驾驶行为

突发事件情况下，很多驾驶员可能会由于恐慌而导致行为失常，容易造成判读失误发生交通事故，进而导致通行能力的下降。

(3)车辆故障

突发事件情况下，由于人们仓惶逃窜，可能会忘记给车辆加油，在加上疏散车辆比较集中造成的拥堵，很有可能造成车辆燃油耗尽，坏死在道路上造成通行能力的下降。

(4)行人与自行车的干扰

考虑到我国的国情，应急疏散时可能会有一部分人不能乘车疏散，而是采用步行和自行车等运输效率低下的交通工具，造成人车混行的状况，将大大降低道路的通行能力。

(5)车辆阻塞道路的比例

突发事件对通行能力的影响不仅依赖于突发事件发生点的车道数量，同时也依赖于由于突发事件的发生，车辆阻塞道路的比例。在一条车道阻塞的情况下，通行能力的减少可能要大于简单的由于物体阻塞而造成的原来通行能力减少的比例。当驾驶人行驶到与突发事件平行处时，降低速度去注意突发事件，并且反应缓慢地加速驶过事故区域，因此通行能力产生了附加损失。

当突发事件发生时，好奇观看的因素使得对向交通方向上通行能力的减少，这种影响取决于突发事件的严重性。

2.突发事件地点的通行能力

在整个突发事件状态期间，瓶颈处通行能力的数值是不断变化的。在事件发生时，事件发生点的通行能力降至最低，在交通完全恢复正常时回复至正常通行能力，其通行能力的变化如下图1所示。

图1 .瓶颈处通行能力折减示意图

式中Ta——事件发生，通常能力开始降低;

Tb——通行能力降低至最低值;

Tc——事件排除，通行能力开始恢复;

Td——通行能力恢复至正常值。

突发事件情况下瓶颈处通行能力可表示为:

式中Cb——突发事件情况下瓶颈处通行能力;

Ca——正常状态下路段通行能力;

λ——描述瓶颈处道路堵塞情况的参数，称为堵塞率，当λ=1时，表明道路完全堵塞;当λ=0时，表明道路畅通;

f——修正系数，与交通流中的车辆组成等因素有关。

堵塞率λ的大小与突发事件类型、道路堵塞位置和堵塞程度等因素有关。修正系数f是表示车流组成等因素对瓶颈处通行能力影响的参数。

在突发事件情况下，影响通行能力的因素与一般情况下是不同的。在突发事件情况下车辆的行驶速度比较缓慢，这种情况下车道宽度和侧向净空对通行能力的影响是比较微弱的。在排队队伍通过瓶颈断面处时，对其实际的通行能力产生影响的最为重要的因素是重车所占的比例，原因是重车的加减速性能比较差，而在停停走走的拥挤队伍中却要求车辆经常加速和减速行驶。［1］430

修正系数f可采用下式计算:

式中:p为重车所占的比例;EHV为重车的pcu值，推荐为1.6。

(三)事发路段的延误影响

假设在时刻t0，路段AB上发生突发事件，造成事件点附近通行能力下降，形成交通瓶颈C点，如图2所示。

图2 .路段交通瓶颈

1.当突发事件十分严重时，事件地点的通行能力CC=0，造成事件发生路段断流。这时造成车辆排队，发生交通拥挤阻塞，进而排队向上游蔓延，影响到整个路网。

2.当突发事件占用部分车道时，这时Cc=0，根据事件发生路段的剩余通行能力Cc，交通事件越严重，Cc越小。若事件点上游的交通流量q＞Cc，车辆将以较低的速度通过事发点，不会形成交通拥挤排队，即交通事件对路网的影响仅限于降低路段的通行速度;若上游的交通流量q＞Cc，就会在事发点处产生排队并向上游蔓延，发生交通拥挤堵塞，进而影响到整个路网。［2］120

(四)突发事件地点上游交通流状态变化模型

道路上的突发事件对上游的影响如图3所示。

图3 .突发事件车辆排队对上游的影响

假设路段AB上事件发生点C距离上游A的距离为Xca，事件地点上游的交通量为q，瓶颈处的通行能力为Cc，当时，在Cc＜q瓶颈上游将会产生车辆排队现象，形成高密低速的车流。而在它的下游，车辆离开队伍，形成一个高速低密的车流。在事件持续时间T内产生的车辆排队长度LT，若LT＞Xca，说明车辆排队延伸到A，此突发事件严重影响车流的正常通行。

在突发事件交通组织中，需要比较准确地计算排队长度的变化。如图4所示，可运用交通波理论对突发事件进行交通分析。

图4 .突发事件发生点交通波传播示意图

使拥挤长度 (高密度车流长度)LT最短等价于使队伍长度最短，利用返回波理论讨论其特性。波动理论的队伍长度计算公式如下:

式中:LT为队伍长度 (m);

Uw为排队形成时向上游传播的压缩波速 (m/s);

T为压缩波传播时间 (s);

q1，q0，为流率;

k1，k0，为车流密度。

在事件排除通行能力值恢复后，排队开始消散，这时在队首形成向上游传播的疏散波，当疏散波到达队尾时，排队即告完全消散。

二、突发事件预警管理系统的构建与运行

(一)城市道路突发事件预警管理系统的管理内容与运行模式

城市道路突发事件预警管理系统的管理内容与运行模式，可以用图5来表述。

图5 .城市道路突发事件预警管理系统的运行模式

在该系统围绕着城市交通的内外环境的变化而运转。外部环境，主要是对能引起城市交通突发事件的除交通系统本身以外的其他致灾因素的监测，如天气等自然环境、城市规划建设等政策因素、公共安全等人为因素。内部环境是指城市交通系统本身的管理水平、技术水平和设备水平等的突然变化的监测。通过对这些内外致灾因素的监测、识别与评价，及时发现可能引发突发事件的征兆，采取预控措施。如果行为有效，将使城市交通恢复正常状态;反之，则会发生突发事件，引发交通灾害。如果通过对交通灾害的应急处理取得成功，则城市交通恢复安全状态;反之，如果处理不当或失去控制，则可能引发更大的社会性灾难，从而使城市交通突发事件的性质和范围发生转变，预警管理工作将会升级。因此，必须通过城市交通预警管理系统的有效运作，将交通突发事件控制在有限的范围内，及时地、有效进行预防、预控。而这一过程中的各种结果与数据，必须及时地反馈给预警管理信息系统，通过再次整理和分析，达到优化下一预警活动的目的，从而城市交通预警管理系统形成一个不断优化的循环系统。

(二)突发事件检测

突发事件检测的主要手段有车辆检测器、录像设备、紧急电话、警察现场报告、突发事件自动检测系统 (AIDS)。［1］429

突发事件检测时间的长短，对分析交通流模型是十分必要的，在模型中确定交通流的变化必须考虑事件检测时间。城市道路突发事件检测流程如图6所示。

图6 .城市道路突发事件检测与交通组织流程示意图

三、突发事件应急处置与救援的建议

1.本着安全第一，尽量减少由于突发事件而带来的对交通参与者出行的不利影响，建立突发事件应急处置的各项方案、预案，并从制度上加以落实。在实际工作中，还需要通过实战演练进一步完善，并加以总结、推广。

2.尽快清理现场，恢复道路通行的连续性。

3.在事故清理过程中，利用多种途径发布提示信息，使驾驶人了解当前道路通行情况。

4.全面加强突发事件道路周围的路况监控和路面巡逻，及时排除安全隐患，必要时可采取封闭措施。

5.做好应急通讯保障工作，搞好通讯系统的技术支撑和设备更新工作。

四、突发事件交通组织技术

针对不同类型、不同严重程度和影响范围的突发事件制定不同的交通组织策略，可使得有限的交通设施得到合理利用，发挥其最大的潜力，将疏散车辆在最短时间内疏散至安全区域或者避难场所。突发事件交通组织策略分为三个层次:整体交通组织策略、区域交通组织策略、事件现场及交叉口交通组织策略，如图7所示。

图7 .突发事件交通组织策略层次图

不同层次的交通组织策略可以采用最优化方法得到各个层次突发事件交通组织的最优方案。其最优化模型如下:

s.t.路网的约束条件

路段的约束条件

交叉口的约束条件

其中Q(x)为路网疏散能力函数;T(x)为路网疏散时间函数。

(一)整体交通组织策略

1.同时疏散控制策略

当突发事件严重程度较低，突发事件本身只对特定少数人构成威胁的情况，可以进行有针对性的同时疏散控制策略。

2.分区分阶段疏散策略

当突发事件的影响范围较大，需要疏散的人数较多时，可以进行分区分阶段疏散控制策略。

在制定区域整体应急疏散控制策略时，应根据地区人口分布、人口在突发事件中危害程度以及路网布局结构，将城市分为若干个应急疏散子区域，确定灾害发生时各子区域的疏散次序及疏散时间，并在此基础上对各子区域制定不同的交通组织和控制策略。

(二)区域交通组织策略

1.反向交通组织

反向疏散策略是指在连接突发事件影响区域的各条道路上，通过改变行驶规则使原有的双向交通全部强制转换为驶离危险区的方向，从而提高疏散路网特别是连接危险区域道路的通行能力，从而提高疏散效率。反向疏散策略一般应用在大的城市社区以满足这些区域在疏散时瞬间所产生的交通需求。

反向控制策略在设计时应考虑多种因素，包括:潜在危险区的位置;危险区周边的路网结构;人员及车流疏散的起讫点;疏散道路的出入口等。［3］123

2.交通分流

当交通需求量过大使得道路服务水平下降到低于一定标准以及发生严重交通拥堵时，对上游车辆进行分流是很有效的缓解和改善路况的交通组织方式。在道路上游适当地点处视情况设置分流点，对到达车辆进行劝返或改道，控制进入拥堵路段的车流量从而改善交通状况。

3.应急专用车道

(1)设置应急专用车道的道路

设置应急专用车道，应急车辆具有道路通行权，非应急车辆无通行权。但是非应急车辆有跨越应急车道的权利，为方便路侧单位进出或交叉口右转弯，允许路侧单位或右转弯车辆跨越应急车道，但不得影响应急车辆的正常行驶。

一般应急专用车道都需设置专用时段，而且需要设置和施画应急专用车道的交通标志与标线以说明车道的性质和专用时间。

(2)设置应急优先车道的道路

应急优先车道内，应急车辆有优先权，非应急车辆允许借道通行，借道后立即驶回原车道。应急优先车道一般都设置在道路最外侧机动车道上。［3］125

(3)不设置应急车道的道路

对于绝大多数道路来说，都是未设置应急车道的道路，应急车辆与非应急车辆之间相互干扰较大，行驶秩序混乱。在未设置应急车道的道路上，应急车辆最好在道路最外侧机动车道内行驶，只有当行驶前方出现障碍时，才允许应急车辆向左借道行驶，借道后立即驶回原车道。

(三)突发事件现场的交通组织

为了交通流平稳、安全地越过事件现场，需要在现场建立交通组织。在突发事件道路上设置应急疏散引导标志，变换可变信息板的信息对应急疏散车辆进行实时的交通诱导，改变信号灯配时，以保证应急疏散车辆的优先通行权，对于关键的交叉口派交警现场指挥。

1.由于安全的需要而封闭车道

在涉及伤亡、严重的或多样的受伤、危险品、车辆起火甚至是货物抛洒的主要事件现场时，比较审慎的操作可能是封闭所有的车道或至少封闭车道行驶的一个方向。(1)只封闭那些对保护事件现场管理者和受伤者完全是有必要的车道。(2)将封闭车道的时间减到最少。被封闭车道的数量可能由事件管理和清除努力的状况所决定。

2.事件现场的交通管理

作为交通管理者，有责任记录关于事件清除工作的计划、顺序，他们应该不断地估计事件对交通流的冲击和监视车辆排队的范围。这些信息应与监控中心人员相互沟通，并按顺序，通过司乘人员信息功能提供相关的资讯。数据也可以是从中心传递给现场负责人。这些信息应该用来决定细化当前的交通控制计划。

管理事件现场最重要的一个方面是寻找、使用多样的方法来减少事件每个阶段的持续时间。通过减少车道封闭的数量来降低事件的影响力是很重要的。控制的目标就是要将全部封闭到封闭一部分，或只封闭一个方向的车道，或多车道封闭，或单车道封闭。①美国联邦公路管理局.交通事件管理手册 (Taffic Incident Management Handbook)，2000.减少事件持续时间或封闭车道的数量的方法可能包括:

一旦清除一条车道，即开放这条车道。在一些情形中，当一辆响应车辆离开现场的时候这种情形就会发生。

按顺序清理事件现场，逐渐地有系统地收缩现场并且保持局部道路畅通。

当可能时，鼓励从任何的机构来的第一个响应者来移除意外事件碎片或被抛撒在路上的一小部分物件以清除一或二条车道。有时，简单的扫除打破的前灯玻璃碎片就可以开放一条车道。

需要第一个到达事件现场的清理人首先以一种安全的方式对车道进行全面的清除。

当交警在事件现场进行调查的时候，其本能的趋向应该是立刻封闭车道。但直到适当的现场安全保护措施已经实施后，在保证减少二次碰撞可能性确立之后车道封闭才能生效。直到交警现场的资源调查完毕、准备他们调查的书面部分时，交通流才可以继续流动。

3.封闭车道后的交通疏导

如果道路或车道需要封闭，交通流就需要疏导。圆锥体或闪光标志可能被当作疏导设施来作为车道关闭的装备。箭头指示标志和便携式可变信息板应该被考虑来提供车道封闭的警告。便携式固定信息也可以考虑给关闭运输的车道上的司乘人员提供警示。

如果一个事件将造成非常长期的车道封闭(好几个小时或数天)，更多精细的交通控制措施应该被实现，就像那些需要建设一个建筑或维护工作区域的活动一样。相邻道路可能会用来疏导事件现场的交通流。

(四)交叉口交通组织策略

在应急疏散过程中，疏散车辆一般为饱和流或超饱和流。交叉口交通组织策略的目标就是在体现应急适度优先原则的基础上，减少应急车辆和社会车辆以及应急车辆之间在交叉口处的冲突点，以降低应急车辆在道路交叉口的行车延误，缩短应急出行时间，并尽量减轻应急出行对城市非应急出行的影响程度。［3］126

1.交叉口应急车辆的放行组织

按照应急车辆优先的原则，如果交叉口有条件的应设置应急车辆专用导向车道和应急车辆优先信号。

对于交叉口应急车辆的放行组织，对设有路段应急专用车道的，应规定应急车辆在应急车道内行驶;对未设应急专用车道的路段，应规定应急车辆在最外侧车道内行驶。换言之，在这些车道内应急车辆有通行权和先行权，是主车道。体现出路段的应急车辆优先。

如果路段上设有应急车道，则应与交叉口最外侧直行导向车道相连。该车道作为交叉口应急车辆优先导向车道。

2.交叉口流向禁限

突发事件交通组织中实施交叉口流向禁限是针对非应急交通流，为的是降低应急出行的延误，而各种应急疏散交通流在各流向上具有绝对的通行权。交叉口禁止非应急交通流或次要流向交通流左转弯可以大大提高对向直行车道的通行能力，以减轻直行方向上应急交通流或主要流向交通流的压力。

然而在交叉口进行部分流向的限行后，为了避免新拥堵的产生，交叉口处原有的交通需求还需要通过其他方式得到满足。如图8所示的交叉口处理左转的两种方式和如图9所示的立交平做都是解决交叉口流向禁限后非应急车流或次要流向车流转向问题的有效方法。

图8 .交叉口左转弯两种方式示意图

图9 .立交平做信号灯禁左流向组织

3.交叉口应急控制方式

(1)未设应急专用车道的信号控制疏散方式

在未设应急专用车道的交叉口实行流向优先，当检测到哪个流向有应急车辆来车时，优先启动该流向的信号相位或延长该相位的绿灯时间。此时信号相位数不必增加，但须改变绿灯时间和重新安排相序。

(2)设有应急专用车道的信号控制疏散方式

在设有应急专用车道的交叉口，除实行流向优先外也可以设置专门的应急车辆信号灯，实行车种优先。即一旦应急专用车道或专用左转车道内检测到应急来车时，优先放行应急专用车道或专用左转车道的车辆，或延长来车流向的绿灯信号时间。

(3)让行控制疏散方式

图10 .交叉口让行控制疏散方式

发生突发事件时，非疏散方向上的车辆让疏散方向上的车辆先行，当疏散方向上的车辆有足够的插车间隙时，非疏散车辆由插车间隙通行，如图10所示。发生突发事件时，逆疏散方向上的车辆不允许进入疏散区域，可以把疏散方向上的车道行驶方方向改为同疏散方向上的行驶方向，类似于单行线的方式，如图11所示。

图11 .交叉口让行控制疏散方式

［1］曾松，等.城市高速道路异常状态交通控制与管理策略 ［A］.都市交通运输——新世纪的挑战与对策［C］.成都:西南交通大学出版社，1998.

［2］王长君.高速公路网应急交通组织技术 ［M］.上海:同济大学出版社，2011.

［3］杨孝宽，等.突发事件应急交通规划方法与应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.