交通中不可能与不一定的常识

交通中不可能与不一定的常识

交通领域中存在许多看似简单却容易被忽视的常识，这些常识往往与人们的直觉相悖。从自动驾驶与交通拥堵的关系，到信号控制、区域协调等具体问题，本文将为您揭示交通工程中的一些基本规律，帮助您更好地理解这个复杂而重要的领域。

交通行业是个挫败感极强的领域，经常陷入“一说就会、一做就错”的困境，许多听起来十分高大上的蓝图与方案最终的结果往往不尽人意。始于豪情万丈、信誓旦旦，终于行意阑珊、心灰意冷，几乎成了行业常态。

究其原因就在于，交通是每个人都有切身体验的领域，每个人都能凭直觉感受讲出一番道理、给出一些想法的领域，更是遇到交通问题时每个人都跃跃欲试的领域。但科学的认知往往是反直觉的，许多直观朴素的认知与决策往往是经不起科学的实践检验。

交通工程百余年来的发展总结发现了很多基本规律，这其中有很多“不可能”与“不一定”的结论或许与很多人的“直觉常识”相悖，甚至可能会难以接受。大量失败的教训告诉我们，只有正确认识并尊重这些最基本的常识，才能更准确发现问题、科学决策、选对行动路线，并且能不断复制成功，迭代升级成功。违背这些基本规律，就可能南辕北辙，越努力越失败。每一个交通行业的从业人员，无论是交通工程师还是交通管理者，都应该了解这些最基本的常识。

自动驾驶与交通拥堵

自动驾驶是近年来交通行业的最热门话题之一，无论普通用路人还是行业从业者都对自动驾驶充满了各种期待，其中最美好的愿景就是“有了自动驾驶就能彻底解决交通拥堵”。这是真的吗？

要回答这个问题，首先要对交通拥堵的本质有一个清醒的认识：拥堵是需求与供给矛盾的结果，当需求超过供给时，拥堵必然产生。我相信未来自动驾驶一定会更加成熟并得到普遍应用，并且必然会在一定程度上提升整个交通系统的服务能力。

但是，一方面服务能力受到最基本物理规律的限制不可能无限增长；另一方面，服务能力提升并不能代表服务水平一定提升。随着通行能力的提升，必然会刺激产生更多的出行需求，最终的结果必然是以达成某种新的平衡点结束，影响这个平衡点的关键因素就是出行成本（包括资金成本、时间成本等等）。经济学中所谓的“需求是价格函数”说的就是这个道理。

这个最基本的交通常识就是最著名的当斯定律。早在1962年，在论文“高峰期高速公路的拥堵法则”中，当斯先生分析了高峰期交通拥堵以及交通拥堵与交通平衡理论之间的关系，提出“高峰期交通拥堵的当斯定律”。该定律的核心观点是，新建的道理设施会诱发新的交通量，而交通需求总是倾向于超过交通供给。这个道理放在自动驾驶这种新的交通工具上同样适用。

脑洞一个玩笑：如果先进交通工具能避免拥堵，那么在遥远的史前社会，那个没有汽车、甚至没有马车的时代应该是交通最拥堵的时代。

有一种观点认为，在未来自动驾驶到来后，我们就可以人人共享自动驾驶汽车进而消灭私人汽车，最终缓解交通拥堵、减少对停车空间的需求。但是这真的能做到吗？

汽车进入我们生活之后，已经成为每个人、每个家庭私人生活空间不可缺少的一个重要组成部分。我曾经做过一个简单的调查，一般情况下一辆私人汽车里能找到少则十几件、多则几十件的个人物品，这就是我们的生活。

未来也许我们可以不用自己驾驶汽车，但一定还会拥有自己的私人汽车，即使这辆车也是自动驾驶的。汽车之于现代人的意义已经远远不止于从A点到B点的交通工具，它还承载着个性化偏好、私密空间、资产属性、社会身份属性等很多意义。即使仅从通勤交通角度看，受供给与需求总量的制约，也很难放弃私人交通工具而完全采用共享的自动驾驶来满足需求。

用自动驾驶消灭私人汽车的念头无异于让所有人都穿上统一制服、住标准化公寓、吃一样的食物，这是我们想要的生活吗？这种乌托邦式的未来交通畅想实在荒唐可笑。

黄灯问题

黄灯问题是道路交通控制领域最基础问题之一。某种程度上看，对黄灯的理解体现了一个人、一个群体、甚至一个国家道路交通的总体认知与管理水平。尽管相关研究已经连篇累牍，但时至今日，在很多管理部门发布的交通事故案例中仍然把“闯黄灯”当成分析事故成因、判定事故责任的重要依据，这实在是一件荒唐事。

当交通信号由绿灯变黄灯时，车辆从当前速度到刹车停止需要一定时间，也必然会继续运行一段距离，这是学过初中物理都了解的常识，是不受驾驶人意志影响的物理常识。而此时道路上的车辆可能运行于距离停止线的任何位置，所以必然会有一部分车辆因无法停车而进入路口。

无论怎样宣传，无论怎样处罚都做不到，决定因素不是驾驶人素质和水平，而是我们这个世界的物理规律。换句话说黄灯就是用来闯的，很多时候不闯黄灯是不可能的。

换句话说，黄灯只是用来表达道路使用权即将过度的信号，要解决路口冲突清空，需要设计专门的全红清空时段完成。这个道理不仅适用于机动车信号，对于非机动车和行人也同样存在类似问题。

“声光电”警示设施

不知始于何时，道路上出现了大量“声光电“为代表的警示类设施，其初衷是期望通过强刺激信息提醒用路人主意观察、避让危险或唤醒疲劳。但这些设施真的能起到预想的作用吗？基本的人因常识告诉我们，人的信息感知能力、决策判断能力、身体运动能力等方面都是有极限的，并且会受到自身的年龄、性别、体能、受教育程度、所处环境灯多方面因素限制。越是简单清晰、符合预期的信息越容易被用路人认知、理解、执行；越是突然发生、强刺激、复杂的信息越会造成认知反应时间增加，进而带来更多的风险。

以复杂的发光智慧斑马线（实在看不出智慧在哪儿）为例，发光的地面灯光会严重干扰驾驶人和行人对交通信号灯状态的观察，带来认知反应时间的增加，必然会带来冲突碰撞风险的增加。

再以高速公路的彩色激光警示灯为例，其本意是期望通过强刺激灯光唤醒疲劳驾驶中的驾驶员。但这只是一厢情愿，一则这个措施会分散正常驾驶人对路面观察的注意力；另一方面人在高度疲劳的情况下，强刺激信息不仅不能起到唤醒作用，反而会拉高感知底限，造成驾驶人对其他正常交通信息无感，进而带来更严重的安全隐患。

信号控制与拥堵

不可否认的是，优秀信号控制方法、先进信号控制系统都能极大提升一个路口或一个区域路网通行能力的利用率，在一定程度上改善城市交通整体运行效率。但是，最终决定道路系统能力上限的是路口、路段、路网的通行能力，以及使用这个道路系统的需求总量。

《Advancing Metropolitan Planning for Operations》（推进大都会城市运营规划）中总结了城市道路交通拥堵的主要成因，包括路网瓶颈、交通事故、施工作业、恶劣天气以及交通信号，其中与交通信号控制直接相关的拥堵只占5%。

不可否认，目前交通信号控制应用总体水平还有很大进步空间，还有大量的问题需要解决，路网中的瓶颈点也可能就是低水平的信号控制造成的。目前情况下，与大范围实施道路工程相比，优化信号控制似乎是见效最快、成本最低、最容易推进的解决路径，许多沉疴顽疾也能够得到一定程度的缓解。但是，必须清醒认识到信号优化的能力是有上限的，不可能成为解决拥堵问题的唯一救命丹药。靠交通信号控制不可能解决拥堵问题。

在解决交通拥堵的工具箱中，我们还有很多工具可用：包括路网结构梳理、道路通行能力分析、主动交通需求管理、精细化的渠化设计等等。

区域协调

“区域协调”是出现在很多论文、招标文件、技术方案、产品说明中频度最高的几个词语之一。不幸的是，愿景与现实总是一个在天一个在地。直至此时此刻尚未见到真正有足够说服力的、正在运行的实践案例。这件事情太难了，要想实现真正的区域协调，我们要能够实时掌握整个区域交通运行情况、动态预测未来交通演进趋势、更要解决底层理论上选择合理优化目标与求解的难题。

交通控制优化不仅仅要解决安全与效率问题，还要面对交通公平、交通舒适、成本最优等很多优化目标。在一个区域中，各种不同交通需求的背后隐藏的是交通优化目标的巨大差异。仅以降低路口、干线延误为目标的优化方法为例，目前能够达到优化目标的协调控制已经需要面对各种困难，并且需要以牺牲各种次要交通需求为代价。

也许未来很长一段时间，对于区域协调要保持冷静的认知，在当下实现区域协调仍然只是一种奢望。

道路建设与拥堵

面对城市交通拥堵，最简单直接的解决思路就再投一些钱、再多修一些道路，但这种大力出奇迹的思路真的未必正确。

一方面，前文提到的“当斯定律”指出，新建的道路设施会诱发新的交通量，而交通需求总是倾向于超过交通供给。简单来说就是，新建道路会使出行变得更加便捷，从而可能会导致原本不选择驾车出行的人也开始驾车，或者原本因交通拥堵而减少出行的人又增加了出行次数，这样就会使道路上的车辆很快又增多，重新达到甚至超过原来的拥堵水平。

另一方面，著名的交通网络流理论-布雷斯悖论指出，指在司机独立选择最短路径通行的情况下，开通某些路段反而导致整个交通网络出现拥堵，通行能力下降的现象。

通俗的说，就是在一个交通路网上增加一条路段反而会使网络上的旅行时间增加，这一附加路段不但没有减少交通延误，反而降低了整个交通网络的服务水平。这个结论可能与大多数人的直观认知不符，但这就是不得不接受的现实。

绿波控制

一段时间以来，绿波似乎就成了交通信号控制的不二法门，甚至手段编程目标，有些地方提出了建设绿波城市的口号。绿波控制虽然在一定程度上可以让特定流向的车辆在特定路段上顺畅地通行，降低部分流向交通延误。但这个优化方法是有适用条件的、控制收益是有代价的。其中就包括对部分路口甚至整个路网通行能力与服务水平的影响。

一方面，随时空条件的变化，面对不同的交通需求与交通场景，交通管理与交通控制的目标也要及时调整。比如，在饱和拥堵时段以发挥路网最大通过能力、实现最大吞吐量目标；在中等饱和度时段，以降低主要交通流延误为目标；在低流量时段，以保障安全、减少空等空放为目标。在城市主干道路以干线交通流高效运行为优化目标；而在居民区、校区则应以安全宁静为目标，交通流速度必须得到有效抑制。

另一方面，绿波控制需要一系列条件的配合，比如道路条件相对、交通流分布相对均衡稳定等。即便如此，在连续通过多个协调控制路口后，车队必然会出现离散现场，进而必然造成路口通行能力的利用率降低。同时，为了保障主要交通流的连续运行，部分路口不得不牺牲次要方向的通行能力，进而造成非协调方向更大的交通延误。

所以绿波并不一定能提高通行能力，也不一定能缓解交通拥堵。

信号控制与事故

虽然，交通信号从诞生那一天开始就承载着分离冲突、保障安全的使命，实践结果也证明交通信号控制可以有效防止直角碰撞等恶性事故发生。但与此同时，由于交通信号的设置也引发了一些新的交通事故，甚至会造成事故总量增加。权威统计数据发现，路口在设置了交通信号灯后，有三类事故会明显增加。

一类是机动车追尾事故会明显增加；这其中很大一部分发生在通行相位信号黄灯期间，由于前车急刹车造成后车追尾。当前后车辆运行工况特性存在明显差异时，这种事故的发生频率与造成的伤害尤其明显（前车为小型汽车、后车为重载卡车）。这类问题的解决方案包括设置合理黄灯时间；通过宣传教育树立对黄灯的正确认知；采用感应控制手段为困境区车辆提供信号保护等等。

另一类是与非机动车相关事故增加；非机动车启动特性、速度特性、运行轨迹特征与机动车存在明显差异，天然具备起步快、清空慢、易抢行的特点。在没有非机动车专用信号的路口，非机动车遵循机动车信号运行就会带来很多额外的冲突风险，进而引发交通事故。

第三个方面是与行人相关的事故，由于行人信号与机动车信号具有不同信号指示与控制含义，加之很多路口许可左转与不受控的右转机动车交通流，因此在信控路口很容易发生行人相关交通事故。这类问题可以通过优化行人信号控制方式加以解决（如行人提前放行LPI、设置左右转机动车保护相位等）。

信息化与安全

信息化是现代社会的重要标志，对交通领域的影响十分明显。现代感知技术让以往看不到的现在可以看到了、原来无法跟踪的现在可以跟踪了；丰富的信息传递手段让过管理与控制信息可以直接推送到用路人的面前；这些在带来便利的同时也必然会产生新的问题。我们不得不认真思考一个问题：一股脑推到面前的海量交通信息会对驾驶人产生怎样的影响？浸泡在信息环境下的驾驶人真的能更安全吗？

研究这些问题的基本方法其实很早就有，回答这些问题其实也不难，答案是确定的。但是如何正视这些问题的影响，并采取适当的措施与行动才是至关重要的。

速度与安全

关于交通安全，我们一直以来的宣传“一慢二看三通过”“十次事故九次快”等等，但慢真的能保障安全吗？

交通安全常识告诉我们，引发交通事故的原因有很多，其中很多与速度有关的往往并不简单因为快，更多是因为“快”“慢”混杂形成的速度差，以及由此带来的用路人之间的互动失败。交通流中不一致的速度会造成频繁的车辆轨迹改变、剧烈的速度变化，增加交通流中车辆之间的互动复杂性，增加驾驶任务负荷。

最基本的交通工程常识告诉我们，道路交通设施在设计时是围绕某个设计速度开展的。以路口为例，信号控制路口的路口视距、停车视距、信号黄灯时间、路口全红清空时间等等与安全紧密相关的设计要素全部是围绕设计速度计算设置的。

如果车辆不按这个速度运行，一味强调“慢”，必然导致所有设计参数失效，不仅会严重损失道路通行能力，还会因慢速导致路口清空失败进而引发严重的交通事故；对于非信号灯空路口，“停”“让”是主要控制方式，寻找并选择恰当时机快速穿越冲突交通流、或与主要交通完成合流才是保障安全的最合适操作，符合设计符合所有用路人预期的速度才是最安全的选择，也是保障可靠“预判与被预判“的前提，这种情况下“慢”不仅会干扰主要交通流的正常运行，还会酿成致命事故。

类似的问题其实还有很多，包括：增加车道并不一定增加通行能力；速度引导不会改善交通运行服务水平；路口待转区待行区不一定提升通行能力；倒计时既不能提升通行效率也不能改善安全；限号限行不一定能缓解拥堵等等。

这些基本常识虽然与大多数人第一直觉有些不一致，但其背后的原理都很简单、不难证明。不幸的是，随着近年来新技术新方法的大量涌现，这些基本常识似乎突然间被遗忘了。对新技术技术解决一切问题的贪念，与大力出奇迹的狂妄是非常值得警惕的苗头。只有了解这些常识，才能静下心来认真研究问题，抑制盲目的冲动，尊重常识守正才能创新。