交通瓶颈是指在城市交通路网中，某路段通行能力小于其两侧或单侧的路段。瓶颈路段的通行能力决定了整个城市道路网络的通行能力。因此，提高瓶颈路段的通行能力对提高整个路网通行能力的效果最明显。

一般来说，形成瓶颈的原因有以下几点。

(1)相邻路段车道数不匹配：瓶颈路段车道数小于两侧或单侧的路段，如快速路驶入匝道的部分。

(2)相邻交叉口间距过小：下游车辆容易溢出至上游交叉口，影响交叉口的正常运行，形成瓶颈。

(3)道路设施条件不佳：如路网结构不合理，局部区域转弯半径过小、坡度过大、车道宽度不足等。

(4)交通运行条件不佳：如路边违规停车、临时占道施工、交通事故等。

提升瓶颈路段的通行能力，核心在于消除造成局部通行能力降低的不利因素。这里提出一些通用性较强的措施，包括道路设施改造、降低瓶颈交通流失效概率如(可变限速控制、匝道控制)等。

1.道路设施改造

针对瓶颈路段通行能力不足的问题，尝试对道路设施本身进行改造以提升其通行能力。对于有条件拓宽的道路，借用周边绿化等空间对道路进行局部拓宽改造。对于因路面设施受损而形成瓶颈的道路(如坑洼积水)，对其进行及时修复，并加强管养。

当然，有些瓶颈路段受限于客观条件难以拓宽，如桥梁、隧道等。对于这些瓶颈，可以从路网层面考虑，修建与其平行的、相距不远的、功能相近的道路，从而对瓶颈路段形成有效补充，缓解瓶颈路段的交通压力。

此外，还有一种对通行能力影响很大的瓶颈类型：断头路。道路修建时期，由于沿线的建筑物拆迁协调不到位，或是周边小区开发未考虑道路的走向、小区围墙拦截在道路上，抑或是因资金短缺导致道路的实际建设未达到规划要求等问题，道路的延续被阻断，形成断头路。断头路的存在使得路网结构残缺，增加了绕行，阻碍了交通流的顺畅运行，从而使路网通行能力下降。对此，应根据断头路成因的具体情况提出改善措施，将不同类型的阻挡物拆除或迁移，使道路通畅，发挥应有作用，具体包括拆除阻挡物或改变道路走向、修建立交道路、在适当位置打通护栏、渠化机动车道等。

2.降低瓶颈交通流失效概率

交通流失效是现实交通系统中广泛存在的现象，是指当交通需求达到或接近路段通行能力时，车流速度出现急速下降。瓶颈作为通行能力骤降的位置，极易发生交通流失效。交通流失效的内在产生机理至今仍不明朗，但多数学者认为，瓶颈失效是交通需求、驾驶行为及设施设计等多因素交互作用的结果。大量实测数据表明，瓶颈失效不是通行能力的确定函数，具有随机特征。

在瓶颈失效处，交通流速度与通行能力双双骤降，为了避免诱发严重拥堵，应想办法降低瓶颈交通流的失效概率。文献[13]针对快速路瓶颈失效的随机特征，提出了快速路瓶颈失效的生存分析模型，利用生存函数描述了失效发生概率与瓶颈通行能力的关系；进一步采用Cox回归模型分析了瓶颈失效的影响因素。Cox模型结果显示，瓶颈通行能力与主线车流量、车速、匝道车流量相关，且3个变量的回归系数均为负，说明任一个变量的值均可降低失效概率。因此，通过调控主线车速及驶入匝道流量可对瓶颈失效起到有效的保护作用，相应的措施为可变限速引导与匝道控制。以下对这两种措施做进一步分析。

1)可变限速控制

可变限速控制的核心思想是通过人为降低上游路段限速值，生成一个低流量、高密度区域，从而控制流入下游瓶颈区域的车辆流率，消除瓶颈区的车辆排队，并将车辆通过流率控制在通行能力状态附近，阻止通行能力下降[14]。

图7-5　通行能力下降的瓶颈区交通流基本图

如图7-5所示，瓶颈流量随占有率(或密度)增加而突然下降表示通行能力下降现象产生。通行能力下降产生前交通流状态具有一定规律，交通流占有率(或密度)达到一定阈值后通行能力下降。因此，交通流占有率(或密度)可作为通行能力是否下降的指示变量。当瓶颈区交通流状态达到阈值时，即出现通行能力下降时，启动可变限速控制系统。

可变限速控制策略如下(图7-6)：

(1)依据历史交通流数据标定瓶颈通行能力下降幅度和下降前交通流阈值。

(2)实时监测瓶颈位置交通流运行状态，判断是否达到通行能力下降阈值。

(3)如无通行能力下降，则进入下一周期继续监测交通流状态；如发生通行能力下降，则启动位于上游位置的可变限速控制。

(4)降低上游路段限速值以减少流入瓶颈的车辆流率，消除瓶颈区车辆排队。

(5)排队消散后，调整限速值维持流入下游瓶颈的车辆流率在瓶颈通行能力附近。

(6)当交通需求变小、路段拥堵状态完全消散后，恢复默认限速值。

图7-6　可变限速控制策略流程(www.daowen.com)

2)匝道控制

这里的匝道控制指快速路入口匝道控制。匝道控制的策略有很多，这里介绍一种易于实施的单点动态控制策略：ALINEA/Q 算法[15]。

ALINEA/Q 算法除了考虑主线占有率，还考虑了匝道排队，以避免匝道排队溢出影响地面交通。算法的相关公式如下：

式中 r(k)——仅考虑占有率的第k 个控制周期的匝道调节率，veh/h；

KR——变换系数，一般可取[70，200]；

O——主线临界占有率，计算公式为

K——道路密度，veh/m；

Lc——车辆长度，m，如4.5 m；

Ld——检测器长度，m，如2 m；

Oout(k-1)——第(k-1)个控制周期的主线占有率；

r'(k)——仅考虑匝道排队的第k 个控制周期的匝道调节率，veh/h；

T——控制周期，h；

w'——匝道最大排队长度，m，如100 m；

w(k)——第k 个控制周期的匝道车辆排队长度，m；

q(k-1)——第(k-1)个控制周期的匝道需求流量，veh/h；

R(k)——最终确定的匝道调节率，veh/h。

匝道控制的步骤如下(图7-7)：

(1)利用检测器采集实时交通流信息。

(2)判断主线占有率是否大于临界占有率，若小于则返回步骤(1)，否则进行步骤(3)。

(3)根据ALINEA/Q 算法计算匝道调节率。

(4)判断计算所得匝道调节率是否小于最小调节率，若小于则根据最小调节率进行匝道控制，否则根据计算所得调节率进行匝道控制。

(5)进入下一控制周期。

图7-7　基于ALINE A/Q 算法的匝道控制流程

此外，还有其他一些保障瓶颈通行能力的措施。例如，加强瓶颈路段的交通管理，高峰时段采取分流、限行措施，诱导车辆绕行至非瓶颈路段，避免对瓶颈造成过大的交通压力而引发失效；完善交叉口信号控制，避免排队溢出等。相关内容在其他章节有详细讨论，这里不再赘述。