摘 要

随着社会经济、人口的不断增长，城市交通问题显得愈发突出。其中，城市交通拥堵问题已成为严重制约城市发展的问题之一。在大数据技术的不断发展的基础之上，结合实时高效的数据，对城市道路拥堵情况进行研究分析成为新兴且必然的趋势。本文在此背景下，以武汉市青山区为研究区域，借助在线地图发布的实时路况信息，运用对比分析法对研究区域的交通拥堵状况进行量化分析，客观分析其交通拥堵在时间和空间上的分布特征。并在此基础上对研究区域提出拥堵改善措施，为未来武汉市青山区的交通拥堵治理提供一定参考。

研究结果表明，在时间上，青山区在工作日表现出较为明显的早晚高峰，期间的交通状况较差，并且晚高峰之后的交通拥堵状况仍然严重；而在周末，青山区交通状况普遍较好，全天的交通状况波动范围相对较小。在空间上，青山区最为拥堵的地方是三环线——武汉天兴洲长江大桥路段、二环线——二七长江大桥路段以及和平大道（武商众圆广场附近路段）。

基于对武汉市青山区的拥堵时空特征分析，本文从提高交通管理水平、优化路网结构、大力发展公共交通三个方面提出了改善研究区域内交通拥堵状况的措施。

关键词：实时路况；交通拥堵；时空特征分析

Abstract

With the continuous growth of the social economy and population, urban traffic problems have become increasingly prominent. Among them, urban traffic congestion has become one of the problems that seriously restrict urban development. Based on the continuous development of big data technology, combined with real-time and efficient data, research and analysis of urban road congestion has become an emerging and inevitable trend. In this context, the Qingshan District of Wuhan is used as the research area. With the real-time road condition information published on the online map, the comparative analysis method is used to quantitatively analyze the traffic congestion situation in the study area, and objectively analyze the traffic congestion in time and space. Based on this, the congestion improvement measures are proposed for the research area, which provides a reference for the traffic congestion control in the Qingshan District of Wuhan.

The results show that, it is obvious that during the rush hours in the morning and evening on working days, the traffic conditions in Qingshan District are poor, and the traffic congestion after the evening peak is still serious. It is also found that on weekend, the traffic conditions in Qingshan District are generally better. The traffic conditions throughout the day fluctuate small. In terms of space, the most congested place in Qingshan District is the Third Ring Road - Wuhan Tianxingzhou Yangtze River Bridge Section, Second Ring Road - Erqi Changjiang Bridge Section and Heping Avenue (the section near Wushang Zhongyuan Square).

Based on the analysis of the time and space characteristics of the congestion in Qingshan District of Wuhan City, this paper proposes measures to improve the traffic congestion situation in the research area from three aspects: improving traffic management level, optimizing road network structure and vigorously developing public transportation.

Key words：Real-time road conditions; traffic congestion; time and space characteristics analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3文献综述 1

1.3.1基于实时路况数据的研究 2

1.3.2交通拥堵方面的研究 2

1.4研究内容 3

1.5技术路线 3

第2章 实时路况数据源的获取 5

2.1相关概念说明 5

2.1.1交通拥堵 5

2.1.2实时路况 5

2.2相关理论基础 6

2.2.1交通供需理论 6

2.2.2城市规划理论 6

2.3实时路况数据源的选择 7

2.4拥堵延时指数 7

2.5本章小结 8

第3章 武汉市青山区交通拥堵时空特征分析 10

3.1青山区交通拥堵时间特征分析 10

3.1.1工作日日拥堵特征分析 10

3.1.2周末日拥堵特征分析 11

3.2青山区交通拥堵空间特征分析 13

3.2.1 工作日空间拥堵特征分析 13

3.2.2周末空间拥堵特征分析 16

3.3本章小结 18

第4章 青山区交通拥堵综合治理措施 19

4.1提高交通管理水平 19

4.2优化路网结构 20

4.3大力发展公共交通 20

4.4本章小结 21

第5章 总结 23

5.1 主要结论 23

5.2 研究的不足与展望 24

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景

随着社会经济、人口的高速增长以及中国城镇化发展进程的加快推进，城市内逐渐出现了一些问题，包括城市人口急剧增长、城市盲目扩大规模、生态环境问题、城市道路拥堵不堪等。这些问题都制约了城市的健康可持续发展。

以交通拥堵为代表的城市交通问题不仅造成了出行环境的恶化，同时也带来了巨大的经济损失。国内外大量的发展经验已经证明，单纯依靠道路设施规划建设的方式来缓解交通拥堵，成本高昂且收益不高。通过传统的方式已经难以解决日益严重的拥堵问题，我们需要从新的角度，采用新的方法来治理这一困扰城市健康发展的问题。

近年来，随着大数据技术的发展，交通行业从业人员已经能够较为准确地掌握实时的交通路况。依靠实时路况为支撑，可以为解决交通拥堵的问题提供良好的思路和方案。

青山区是湖北省武汉市中心城区之一，是武昌的重要组成部分。其地处长江中游南岸，北临万里长江，南靠东湖风景区，西与武昌区毗邻，东与洪山区接壤，同时与天兴洲隔江相望。2017年常住人口54万人。青山区一共有道路110条，其中主干道4条，是连接武汉三镇和通往全国各地的交通枢纽，总长共137.15公里。区域内道路网密度为3.05公里/平方公里，人均占有道路6.5平方米。区内主次道路全部硬化，这些道路构成四通八达的交通网络，客运路线达到31条，营运客车343辆，客运月流量570余万人次。

在此背景下，本文将以青山区为研究区域，利用在线地图发布的实时路况信息，量化分析青山区内交通拥堵的时空特征，提出针对性的拥堵缓解措施，可为青山区交通治理提供参考依据。

1.2研究意义

在大数据加持的背景下，以在线地图发布的实时路况信息为基础开展研究，是一种较新的思路。加强城市交通管理和治理理念的研究，有利于进一步完善和改进交通管理的思路与方法，并使其与时俱进。这对于维护社会稳定和促进社会服务便利化，建立和谐社会具有重要的意义。本文的研究方向可以为城市交通管理创新研究提供了新的研究方式和视角，可以为关于其他城市交通拥堵的研究提供参考。

同时，以实时路况信息为基础，能更为客观地认识研究区域内交通拥堵的情况，科学量化交通拥堵的时空特征，根据实际情况，针对性地提出解决区域内交通拥堵的治理措施，为武汉市青山区后续的交通规划提供一定的参考。有利于挖掘出实时数据对城市交通规划与管理的重要意义和价值。

1.3文献综述

1.3.1基于实时路况数据的研究

赵辉^[1]以交通供需理论、交通需求管理理论作为理论基础，通过百度地图API抓取的通行数据分析北京市交通拥堵的现状和特征及道路交通拥堵的影响因素。

孙秋霞等^[2]基于交通运行指数数据，针对城市商圈交通，从区间特性、时间维度及时空演变等相关角度对青岛的交通拥堵状况进行系列特征分析，为青岛市的城市规划提出针对性建议。

单博文^[3]选取百度地图道路实时路况及热力图数据为研究对象，以哈尔滨主城区为研究对象，分析道路交通随时间、空间变化的迁移规律，提出了缓堵策略。

邹伟^[4]通过采集道路交通指数大数据这一方式，对上海市主城区的交通拥堵状况进行了系列特征分析，从层次聚类、均值时间分布、全局均值以及区域空间等不同的相关角度分别进行了阐述。

孟晓彤^[5]利用高德地图发布的在线实时交通路况信息，对研究区域内的交通拥堵现状进行量化研究，从时间和空间两个不同的度量角度出发，客观分析研究兰州市城关区内交通拥堵分布特征，并提出了针对性的拥堵改善措施。

王芹等^[6]通过百度地图提取西安市实施路况数据，对西安市的交通拥堵进行研究。其研究结果表明了依靠在线地图发布的实时路况数据为基础来研究城市区域交通拥堵在时间和空间上的分布特征是可行的。

张天齐^[7]以天津市滨海新区为例，通过网络实时数据，将核心区的实时路况电子地图矢量化，建立拥堵时间与各类用地之间的相关性模型，对交通拥堵与用地关系进行了研究。

张建旭^[8]等通过抓取高德地图发布的道路实时运行数据，将其转化为道路延时指数，对路网拥堵进行量化，提供了路网实时拥堵状态识别的新方法。

1.3.2交通拥堵方面的研究

林雄斌等^[9]回顾了城市交通拥堵特征及其负面效应，进而从空间结构、交通政策等多个角度介绍应对城市交通拥堵的规划策略。从综合性和多维度的视角理解交通拥堵及其治理策略，提升交通拥堵的效果。

王小平^[10]分析了深圳交通拥堵的现状和成因，探讨了大数据背景下治理交通拥堵的新途径，提出了深圳市治理交通拥堵这一问题时应该注意的问题以及应对策略。

韦伟^[11]对城市道路交通流实测数据的特性进行了探索和分析；根据交通流实测数据特性，提出基于时空自相关的道路交通状态分析方法，考虑交通流的空间不平稳和时空不平稳性，在对交通流进行空间建模与时空建模的基础上，提出基于实测数据的拥巧传巧空间特性及时空过程的分析方法。

Rui Jia等^[12]建立了智能交通预测模型，以数据为基础，对城市交通拥堵的趋势进行了预测，以此改善城市道路拥堵状况。

Tai-Jin Song等^[13]介绍了一种基于数据驱动和车速检测报告的道路瓶颈识别方法，研究了瓶颈的时空特征。

Hongsheng Qi等^[14]提出一种“用户投票法”来研究路网瓶颈的演化过程以及瓶颈是如何移动的，为解决城市道路拥堵提供了一种思路。

尹来盛等^[15]论述了交通拥堵相关文献、理论及实践经验，并以此为基础，具体分析广州市的交通拥堵现状、问题及成因。继而针对性地提出了多项政策建议，其中包括提倡绿色共享出行、推广公交优先政策、推进城市多中心发展、发掘现有运输效能、合理把握机动车数量、优化道路规划建设、发展智能交通管理、提高市民法规常识等。

王振坡等^[16]以天津市为例，从城市居民个体认知视角分析交通拥堵成因、评价治堵措施。

1.4研究内容

本文在国内外关于交通拥堵研究的基础上，利用在线地图发布的实时路况信息，采集青山区实时路况数据并对其进行处理。研究青山区交通拥堵特征并提出相应对策。

（1）交通拥堵的时间分布特征研究

研究武汉市青山区交通拥堵水平在不同时间尺度下的变化特征及其原因，根据拥堵的周期变化趋势，详细分析区域内交通拥堵的时间分布特征。

（2）交通拥堵的空间分布特征研究

以武汉市青山区路网分布结构为基础，分析区域内交通拥堵的空间分布特征。

（3）基于实际情况的拥堵治理对策

根据对青山区交通拥堵分布特征的研究结果，提出能有效缓解交通拥堵的建议及对策。

1.5技术路线

为了达到研究目的、得出研究结论，需要明确全文总体的研究思路，技术路线图见图1.1。具体如下：

明确研究背景、研究内容与方法、研究框架。在国内外已有研究的基础上，界定相关概念，选取评价指标，对相关理论基础进行简要阐述。

以高德地图发布实时路况信息作为数据来源，获取研究所需的实时数据（拥堵延时指数），并对其做必要的处理，以研究区域内道路网分布为基础，对青山区工作日和周末、不同空间位置的交通状况进行对比分析，整合分析青山区交通拥堵时间分布特征及空间分布特征。

基于对青山区交通拥堵时空分布特征的研究，提出合理的拥堵建议措施。

图1.1 技术路线图

第2章 实时路况数据源的获取

为了更好地把握论文的走向，需要明确与论文相关的概念和理论。同时，本文是基于实时路况数据的研究，数据的实时性与准确性对最后得出的研究结论的影响非常大。因此，在面对市面上纷杂的各类实时路况发布平台，选择一个更为可靠的数据源显得尤为重要。

2.1相关概念说明

2.1.1交通拥堵

对于交通拥堵的定义，各研究者从不同的角度出发有不同的定义。其中第一个角度是从交通供需关系方面进行定义，第二是从交通出行成本方面进行定义，第三是从造成交通出行延误的时间方面进行定义。

在本论文中，参考孟晓彤发表的论文，定义城市交通拥堵是指一段时间内城市路网系统的交通供给不能满足交通需求，从而造成局部区域内道路车辆排队和延误的现象。交通拥堵是城市里出现的各类交通问题中非常突出的一类问题，造成交通拥堵的因素也有很多。轻度的交通拥堵只会造成某局部路段或区域出行不畅通，延长道路上通行者的行驶时间。而严重的交通拥堵会从某局部路段向周围产生明显的辐射，甚至使大片路网瘫痪，具体表现为车辆在道路长时间无法移动。

为了对交通拥堵的程度进行划分，需要引入交通运行状态这一概念。交通运行状态指城市中某条道路或某一区域交通运行状况的整体表现，乘客或驾驶员通过实际自身感受对其进行定性描述，如“拥堵”、“非常拥堵”。本论文参考2002年我国公安部公布的相关标准来量化定义城市道路交通状态，具体分为：畅通；缓行；拥堵；严重拥堵。

2.1.2实时路况

广义上，实时路况是用来描述城市交通道路畅通和拥堵情况所提出的一个概念。它能实时反映某一区域内的实际交通路况。交通管理部门以及相关行业的研究者可通过实时路况信息来掌握某一时段内确切的道路通行状况，车辆驾驶员在道路上行驶时可依据实时路况信息来选择对自己最有利的行驶方案和行驶道路。对缓解交通拥堵情况，提升道路的行驶效率有积极作用。具体的实时路况信息是某一时刻道路路况信息的实时反映，在地图中通常使用绿色、黄色、红色代表畅通、缓行、拥堵三种不同的交通状态。

目前，随着技术的进步，社会上出现越来越多的实时路况信息发布商，数据的更新也越来越及时，数据也越来越准确，这对于研究者来说是利好的情况。实时路况信息越多，供相关行业研究者选择的范围也就越大；信息越准确，依据这些信息开展的研究所得到研究结果也越准确。因此，基于实时路况信息所做的研究越来越多，这种研究方式也日益成为行业研究的趋势。

2.2相关理论基础

2.2.1交通供需理论

交通需求的定义是，在社会经济活动的过程中，使用不同的交通方式在一定的时间内完成人、物体在空间上的移动。根据交通需求的定义，可以看到，时间特征和空间特征是交通需求较为明显的特征。交通需求主要包括四个方面的需求：第一，——交通需求的数量；第二，——交通需求分布主要指时空分布；第三，交通需求结构——使用的交通方式；第四，——交通运输过程中需要的费用和时间等。

人的流动就是交通需求的本质，所以交通需求的增加往往会伴随着人口的增加。随着城市规模的逐渐扩大，城市居民对交通的需求也会慢慢增加。现代社会科技不断发展，出行越来越方便，人们会越来越注重出行的便捷性和舒适性，这导致人们对交通的需求实际上是持续增加的。但是依照交通需求理论分析，由于受到多种条件的制约，城市的范围和规模无法像交通需求一样持续增加。与之相反的是，人员的流动性的降低能从根本上导致交通需求的降低。另外，城市内的交通需求受到城市的发展水平、规模、空间格局的影响。

交通供给的定义是为交通出行提供基础设施。当城市发展处于的不同水平，城市居民对交通的需求也是不同的，而与之相对应的，此时需要提供的交通供给也会随之发生变化。只有保持好交通需求和交通供需之间的平衡关系才能形成健康良好的城市环境

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