在新冠病毒大流行期间，由于人们呆在家里，交通堵塞可能已经从我们的道路上消失了，但我们有信心他们会回来。几十年来，科学家们一直在研究交通和拥堵问题。
我们知道很多关于交通堵塞是如何形成的，它们是如何从一条路蔓延到另一条路的，我们也知道如何阻止它们的发生并帮助城市恢复。
我们的研究表明，交通拥堵像疾病一样在城市中蔓延。利用这一观点，我们在传染病模型的基础上建立了一个简单的模型，该模型通常用于预测疾病的传播，该模型产生的结果很快，可以帮助交通管制员对交通堵塞作出实时反应。
这项研究是由加州大学伯克利分校和约翰霍普金斯大学的同事共同完成的，发表在今天的《自然通讯》上。
交通历史
美国研究人员布鲁斯·格林希尔兹（Bruce Greenshields）于1933年发表了第一篇基于观测的交通流简单描述。这仅仅是1908年福特第一辆T型车生产后的25年。
Greenshields使用电影摄影机以固定的时间间隔连续拍摄照片，以测量交通流量。从那时起，大量的数据收集和建模技术已经发展起来。
如今，测量和监控城市交通的最先进方法是使用来自移动电话的匿名位置数据以及复杂的数学和计算机模拟模型。这种强大的数据源和分析技术的最新例子是谷歌最近发布的社区流动性报告，该报告显示由于COVID-19的传播，世界各地城市的流动性发生了变化。
大流量，大计算
现有的许多交通模型都能很好地描述交通流，但计算量大，难以实时地用于交通控制。在大城市地区，这些模型通常需要数十分钟或数小时才能运行，甚至使用基于云计算和其他高性能计算技术。
虽然这听起来对交通规划来说并不是什么大事，但实际上这是它们在交通运营和控制实践中应用的最大障碍之一。为了克服这一挑战，科学家们最近开始寻找更简单的方法来描述和预测城市交通拥堵。
交通堵塞具有传染性。了解它们如何传播有助于减少它们的普遍性
该模型显示了拥塞和恢复是如何通过交通网络传播的。
交通堵塞具有传染性
科学家使用传染模型来描述传染病在人群中的传播，以及诸如计算机或手机病毒通过互联网的传播以及新闻或错误信息在社交媒体上的传播。
我们已经证明了一个类似的建模框架可以用来描述交通堵塞在城市中的传播。我们采用了流行中常用的SIR模型，并将其应用于悉尼、墨尔本、纽约、芝加哥、蒙特利尔和巴黎的交通拥堵。
在传统的模型中，流行病学家将人群分为易感人群、感染人群和康复人群。在我们的研究中，我们将道路网分为自由流动道路、拥挤道路和恢复道路。
网络中的每一条道路都属于这些类别中的一种，每一条道路上的交通状态都会随着时间的推移而变化。随着时间的推移，自由流链路可能会变得拥挤，而拥挤的链路可能会恢复。
我们的新模型表明，交通拥挤的扩散可以用一个类似于基本再生数的通用测度来描述，在传染病模型中称为R0。这个数字表示拥堵在城市中蔓延的速度，与城市的拓扑结构、城市形态和网络结构无关。
我们用Google的交通数据和墨尔本市区的计算机模拟模型对我们的结果进行了实证验证。
传染模型有何帮助
研究结果可用于城市交通拥堵的自适应和预测控制。虽然该模型没有指定哪些街道拥挤，但它提供了网络中拥挤的链路百分比的聚合信息。
这些信息可用于制定控制策略，以减少拥堵持续时间，或将拥堵道路的数量保持在可接受的阈值以下。
从这些发现中受益的潜在拥堵缓解策略包括城市中心周边交通控制、改善信号配时和消除瓶颈。
如何缓解城市交通堵塞？
低资本投资
1.优化交通灯管理
诸如SCOOT的城市交通管理控制（UTMC）系统可以通过改变交通信号灯的时间来实时匹配需求，从而在最大化道路通行能力方面非常有效。当所有灯光都根据需求进行协调时，可将导致死锁的“后退”（卡在路口的车辆）的发生率降至最低。交通规划人员还可以准备程序并为程序建模，以应对特定情况（例如干道上的事故），然后可以在需要时立即将其加载到UTMC中。
UTMC可以通过将光相位与总线的运动同步来帮助确定总线的优先级。现代系统甚至可以查看公交车是按计划运行还是按时运行，并相应地更改其给予的优先级（例如，通过限制交叉路口的绿灯时间）。
交通“流量”与“延迟”之间关系的非线性意味着流量的相对较小的减少（例如10-15％）可以导致拥塞的极大减少。在剑桥，这被称为“半学期效应”：在学校放假期间流量减少不到15％，导致高峰时段几乎没有拥堵。
2.使用CCTV监控路况
在交叉路口使用CCTV，交通管理人员可以查看故障，碰撞和其他拥堵原因。结合与英国公路局，警察和主要道路使用者（例如机场，火车站，零售公园）的良好通信系统，可以确保交通管理人员收到会影响其网络的问题的预警。
安装的任何CCTV设备均应符合支持法律执行所需的最低标准。
3.实施现行的道路交通法规
非法停车，等待，装卸车辆会阻塞交通，降低交叉路口的通行能力，阻塞公交车，并增加步行或骑自行车的人的危险。封锁路口（在有黄框的情况下是非法的）会在整个道路网络中造成僵局。
以不适当的速度驾驶，闯红灯或通过限制区域驾驶均会导致死亡，伤害和人们不愿走路或骑自行车的意愿，或者使他们的孩子无人陪伴。
目前有一种接受的看法，即使有更安全的选择，送货车辆也可以停在商店外面的人行道上。送货司机的便利性超过了行人，轮椅使用者和婴儿车的便利性和安全性。
政府目前正在审查有关人行道停车的法律。它可能决定将伦敦存在的禁令扩大到该国其他地区，但这仍然需要执行。当前针对非法卸货发出的罚款通知单仅被视为做生意的成本，因此也许应该考虑对屡次违法的行为逐步提高罚款。
《 2004年交通管理法》第6部的启用将允许民事执法，以对广泛的轻微移动车辆犯罪进行执法，目前，警察既没有资源也没有激励措施来执行。
政府和地方当局需要“出售”执法，作为帮助负责任的道路使用者的积极努力，而不是“对驾车者的战争”。
4.改善对公交车的认知
有一种看法（部分与阶级相关）是电车比公共汽车更具吸引力。而不是顺应这种偏见（可能要付出巨大的代价），而是要检查为什么存在这种看法是有意义的。一些常见的反对意见是：
柴油发动机的污染会危害健康，并且气味和噪音令人反感。
具有静音，电池驱动的电动机的全电动公共汽车将在十年之内变得司空见惯，因此电车的这种优势将逐渐消失。
门票通常是在登上电车之前购买的，否则需要进行非接触式付款。
伦敦的交通运输已证明，巴士没有理由与众不同。
电车通常有多门寄宿处。
目前有两门和三门公交车可供选择，公交运营商更喜欢单门公交车，因为它们具有更高的座位容量，并且更容易防止逃票。拥有更多门的优势（尤其是简化了票务后）的优势在于，可以大大减少停留时间，从而允许公交车更频繁地运行，增加每小时的载客量，而开销却仅有少量增加。
电车路线更容易理解和查找。
一致，清晰的地图和指示牌，实时乘客信息显示以及在线应用程序（例如CityMapper）可以使公交旅行更加便捷。命名路线也可以提供帮助。
在电车上的乘坐质量更加顺畅，使其更舒适，更易于在笔记本电脑/平板电脑上阅读和使用。
公共汽车的行驶质量在很大程度上取决于道路的质量：公共汽车路线上的道路可以按照与电车轨道相同的标准进行重建，从而减少了磨损并提高了所有车辆的燃油经济性。
人们经常看到电车的设计和装饰更具吸引力。
公交制造商面临的挑战是提高比赛水平！
冬季，车窗玻璃经常凝结成水。
公交车应装有热能回收通风系统，该系统可抽出温暖的潮湿空气，并将热量传递给从外部吸入的凉爽干燥的空气。
公交车经常在潮湿的天气从道路上捡拾更多的污垢。
这可以通过在非高峰时段通过洗衣机运行总线来解决。
要求公交车司机收取车费，核实车票和通行证，记下所有已赚钱的钱，而临时收费的推托员给他们的工作增加了很大的压力，并增加了停靠站的停留时间。取而代之的是，运营商应聘请专业的税收保护官员，有权当场罚款。公共汽车上的闭路电视提供了一种手段，可以发现并瞄准屡犯者。
5.扩大居民停车区
在大多数城镇中，只有中心的街道具有全面的停车控制，通常包括居民停车和收费显示或限时停车位的混合。交通拥堵，高昂的停车费和公共交通票价的上涨正在鼓励越来越多的人在受控的停车区之外开车和停车。然后，他们沿着剩下的路走，或者有时骑自行车。
随着越来越多的通勤者四处寻找停车位，这加剧了城市的拥堵和污染。这反过来使居民的步行和骑自行车变得不那么愉快和安全。它也没有留给游客（包括提供健康和个人护理服务的人）停车的空间，也没有留出运送车辆安全停车的空间。
答案是将停车控制以协调的方式扩展到远离城市中心的位置。零星增加新居民的停车区只会将问题推到新的领域。通过协调扩展，可以有一个小时的居民停车区，可由一个或两个民事执法人员巡逻。可以通过连续的一小时限制来设计巡逻路线：一个区域上午10点至11点，下一个区域中午11点，下一个区域中午1pm，依此类推。结合ANPR（自动车牌识别）技术，可以快速，廉价地执行。
引入新的停车控制的挑战是政治上的：要从那些认为自己面临额外成本和不便而不是收益的人那里获得支持。获得大众认可的步骤是：
收集有关通勤停车及其影响的数据
确定停车控制可以解决的本地问题，并在计划提案的早期阶段将其包括在内
通过使用适当的技术（例如虚拟许可证）进行有效执法，将居民的成本降至最低
提供方案有争议的方面的试用版（使用实验性交通管制命令）。如果在例如9个月后举行的协商中显示的支持少于50％，请提前采取行动以删除或更改该计划。
作为停车位分配总体审查的一部分，应为游客分配短期停车位，并为运送货物分配停车位。
6.工作场所停车收费
就业地点的免费停车吸引了交通，因此间接导致了交通拥堵。诺丁汉率先引入了工作场所停车税（WPL）。对拥塞的影响相对较小，但意义重大。更重要的是，它激励雇主帮助其雇员找到替代的上班方式。措施可能包括：
重新为单车泊车分配停车场
设置或加入汽车共享计划
当无法共享汽车时，为出租车付费作为后盾
提供财政援助（例如贷款）以购买火车或公共汽车的季票
建立更衣室和淋浴间
协助补贴公共巴士服务以延长营业时间
在没有（几乎）没有合适的公共巴士服务的地方，请运行工厂巴士。
WPL还鼓励雇主重新评估其土地使用情况。企业释放当前用于停车的城市土地并将其开发，而不是用于新的办公室或房屋，将具有明显的经济和环境效益。
从政治上讲，WPL比拥堵收费更容易引入，并且可以为地方当局提供收入来源，以投资于公共和主动交通方式。
中等资本投资
7.改善自行车基础设施
“建造它，它们就会来”对于自行车道和道路一样适用-只要它们在人们想要旅行的地方之间提供连续的连接，而没有危险的交叉路口或道路交叉口。
吸引所有年龄和能力的人的优秀设计的关键是：
建立受保护的自行车道，与繁忙的道路以及与行人的距离应尽可能远
在繁忙路口设计隔离的人行横道，将汽车，自行车和行人之间的潜在冲突减少到最小
引进转弯的公路法规的简化和内在规律（主要是，转弯车辆和周期必须让所有的汽车，循环和行人继续直行）建议，由英国自行车中，AA和RAC基金会
创建并签署直通路段，以创建连接住宅区，学校，图书馆，商店和其他设施的安静路线网络
清除物理障碍，尤其是在需要人们下车的情况下。学者雷切尔·阿尔德雷德（Rachel Aldred）的研究发现，许多行动不便的人骑自行车和三轮车出行，却无法协商步伐。
8.改善巴士服务
自2008年以来，巴士的乘客量一直在持续减少。补贴撤退的恶性循环导致服务减少，这使服务的便利性降低，乘客量下降，需要进一步减少服务量。
公交运营商试图通过设计尽可能靠近许多房屋的circuit回路线，使他们的服务在商业上可行。这可以使5英里的旅程花费一个小时的大部分时间，这对通勤者来说尤其没有吸引力。
答案（至少在高峰时段）是运行快速服务，该服务沿着直达路线停靠很远的地方，更像火车服务。这些站点包括下面第9节中讨论的旅行枢纽。
在非高峰时间，在如何路由总线方面需要更大的灵活性，以提高效率。例如，在P＆R和乡村服务所服务的路线上，乡村服务可以通过在途中呼叫来代替某些P＆R服务。
互换
单一的农村公共汽车服务仅能为少数人提供服务，他们的旅程恰好在公共汽车路线附近开始和结束。与其他服务的互换对使更多人使用公共交通至关重要。上述旅行枢纽可以提供快速和传统农村停靠服务（实际上是接驳服务）之间的互换。
在城市内部，交通规划人员需要设计公交路线，以方便换乘。典型的模型是轮辐式：所有公交车都进入中央公交车站，乘客可以在此换乘另一辆公交车。但是，通常这个中心位置非常拥挤，几乎没有建立新的公交优先措施的空间。
另一种模式是环行辐射型，其中公交车绕内环线行驶。这实际上使其成为一个大型枢纽：您可以在任何地方下车，然后乘坐前往城市其他地区的巴士。德国的奥尔登堡使用此模型。
工车
在公司提供工作巴士服务的地方，这通常会与公共服务竞争并损害其生存能力。因此，对于公司而言，最好是代替公共服务补贴（使其可能为工人使用）所需的时间或频率（并且可能更便宜）。希望《公交服务法案》将使这种安排更容易组织。
9.发展和完善停车换乘
停车和乘车（P＆R）现在已成为公认的交通管理工具。然而，研究发现了两个有害的副作用：
与乡村巴士服务的竞争，在那儿有车的人更喜欢使用P＆R，而不是乡村巴士服务。（在一个剑桥P＆R站点上，从农村公共汽车和火车服务转换为“抽象”的人的比例约为20％。）这几乎不可避免地导致农村公共汽车服务的减少，从而伤害了依赖它们的那些人（处于不利地位的人）
随着P＆R变得越来越流行，进场道路上会出现拥堵，导致公交车和其他交通（包括不驶向城市的车辆）延误。
该模型需要改进，部分是通过不同方式适应本地和长途交通。
那些从本地旅行的人最好在离家不远的地方乘坐快速巴士。为了使这项工作有效，公交车需要像火车或长途汽车那样行驶。公交车无需在多个路边停靠站停靠，而需要在沿途每个农村中心的一个连接良好的旅行枢纽停靠。
P＆R将继续为那些从更远的地方出发的人提供最佳服务。他们不太可能会放弃远离城市的汽车，因此站点必须靠近城市边缘。但是，为了最大程度地减少交通拥堵，还需要将站点设置在不靠近战略道路网出口的位置，并使用专用车道将汽车快速汇入P＆R。
旅游枢纽
农村中心的旅行中心应通过人行道和自行车道与周围的房屋和便利设施连接良好。本地公共汽车（在商业上可行的地方）和社区交通工具应提供前往更广阔区域的链接。
在大多数这样的枢纽上，大型停车场既不理想也不是必需的：许多繁忙的火车站几乎没有停车位，大多数人走路，骑自行车或下车。但是为汽车分配的空间可以用于公共活动，例如农民市场，手工艺品展览会，以及移动社区服务的提供者（例如县图书馆，NHS健康检查，警察和消防部门，CAB建议）中心）。
停车费用
为了激励人们使用公共交通工具，进入城市的交通需要进行等级划分，在城市中（通常），在市中心开车和停车的费用最高，开车和使用P＆R的费用更低，甚至更低从附近到家坐公共汽车很昂贵。
建设和维护P＆R站点的成本是巨大的，应由用户而非本地纳税人承担。应使用公共资金来补贴所有人可用的公共交通工具，而不是用于停车的交通工具，停车场仅适用于那些有驾驶能力和负担能力的人。
10.使用入站流控制
入站流量控制（我们的术语为“门控”或“队列重定位”）是一种有效管理早晨高峰交通流量的技术，可提供公交优先权，而无需在城市中建立公交专用道。
这个想法是，通常会排在城市某个地方的队列中的某些流量暂时在边缘被阻止。这里通常存在环境或遗产价值相对较低的土地，可用于加宽道路以排挤交通，并为公交车（以及紧急服务和可能的其他授权车辆）提供旁路。
排队区前应有清晰的路标，以告知驾驶员预计的排队时间，并将其引导至最近的停车换乘处。
车辆以与道路流出速度（即车辆能够分散的速度）相匹配的速率从“大门”处释放。这样可以确保所有流量都可以自由通过闸门。这消除了对公交专用道的需求，并缩短了所有道路使用者的出行时间。
11.合理分配和交付
商业运输量的增长正在撤销减少城市汽车运输量的努力。城市交通量增长最快的是轻型货车（从2012年到2015年增长了13.5％），用于将在线订购的商品和杂货运送到家庭，以及及时运送到商店。
解决方案是使用合并和重新分配仓库，并减少在城市中进行“最后一英里”交付和收集的车辆数量。这是邮政总局模型的预先解除。
市政府应该鼓励那些希望建立和运营仓库的公司，并找到激励物流公司开始使用它们的方法。他们还应该探索各种方法来限制在该市运营的送货公司的数量，也许可以通过对“仅授权车辆”设置访问限制，并设置获取访问许可的费用和条件。通过这种方式，当局还可以激励使用低排放车辆。
一旦建立了仓库和“最后一英里”的送货公司，节省成本本身就是一个很大的动力，因此地方当局将能够退后一步。
剑桥是拥有成熟且成功的周期物流业务的少数几个城市之一，可以从靠近A14交叉口的仓库运送小包和包裹。
允许使用更大的电动辅助货运自行车的立法变化有所帮助。地方当局还可以通过确保自行车道足够宽以容纳载货自行车来提供帮助，首先是对大门，夹点和其他用具的检查，这些措施对安全性的影响要比以前认为的要小。
高资本投资
12.现有的铁路网
现有的重型铁路网络在像剑桥这样的城市中具有运行地铁式服务的潜力。铁路是一种真正的大众运输方式，能够每小时高效地运送数千人。在已经存在铁路基础设施并可以为大量新人口提供服务的地方，商业案例对于增加车站和增加线路容量（可能限制了更频繁的本地服务的提供）的需求会很大。
车站停车
在大多数城市，火车站是高度拥挤的道路网络的中心。因此，逐渐减少所提供的停车位的数量，减少拥堵并腾出一些最有价值的发展土地是有意义的。
在车站提供高质量，安全的自行车停放和短期自行车租赁服务，可减少对停车场的需求，并减少进入车站的私人和租赁汽车的流量。
城市外的车站和战略道路网附近的位置，是停车加乘车或大路站的理想位置。这些可以为更广泛的农村人口提供服务，否则他们将进入城市。
13.轻轨
轻轨可能很受欢迎，并且在政治上具有吸引力，但是成本很高，在大多数情况下，改善公共汽车服务将比安装街头电车有更大的好处。
导轨和电源的安装（架空线或路面下方的感应环路）非常昂贵且破坏性很大
在现有的市区，所需的空间通常会损害其他交通方式（包括步行和骑自行车）的可用空间
从电车网络以外旅行的人仍然必须乘坐公共汽车，并可能在途中换乘电车
铁路必须避免陡峭的坡度和急转弯，排除公交车可以完美管理的路线
铁路运输无法适应临时性干扰，例如道路工程，交通事故，街头事件
有轨电车对骑自行车的人有危害。
铁路运输适用于以下情况：
需要在主要中心（例如交通枢纽和市中心）之间移动大量人员（每小时约10,000人）
可以将线路完全隔离以使服务快速，可靠和安全地运行
有一个大型的新开发项目，可以围绕交通基础设施进行设计。
14.战略性道路网的应变能力
战略性道路网络上的事故和工程常常导致大量交通转向城市和乡村道路，从而给包括公交服务在内的当地交通造成了长时间的延误。英格兰公路协会应优先考虑使战略性道路网更具弹性，即能够更好地适应部分或完全封闭的道路。
应该从减少路途时间和减少战略道路网的延误，以及减少拥堵和延误到当地道路网的延误的角度来衡量，在路口投资以改善连通性的好处。
剑桥周围有一个三角形的双车道：M11，A14和A11。从理论上讲，如果三角形的一侧被阻塞，则交通可能会绕过另一侧，从而最大程度地减少了本地道路网的延误。为了使理论成为现实，A11两端的路口需要额外的连接，即M11北部和A14西部。
A14，M11和A428相遇的Girton交汇处也提供有限的连通性。这会导致本地道路拥堵：通过交通必须使用本地道路（A1303）在A428和M11之间移动；从东方去往剑桥西北的交通必须尽早离开A14并穿过城市的北部。Girton立交处的额外连通性将通过减少将交通转移到本地道路上，以及通过在接近完美的位置创建停车换乘站点来减少本地道路上的交通和拥堵（请参见上面的第9点）。
15.道路定价
毫无疑问，道路收费行之有效：例如，在新加坡，收费门槛高的“门”网络成功地遏制了交通拥堵。但是围绕设计和实施道路定价存在一个复杂的辩论：社会，政治和技术挑战是巨大的，将需要数年才能解决。该过程需要立即开始。
紧迫性部分源于以下事实：政府将从燃油税和增值税中损失约300亿英镑的收入：电力（目前VATable为5％）正在取代汽油和柴油作为汽车燃料。这种转变几乎肯定会在未来五年内达到临界点，届时全电动汽车的总拥有成本将低于汽油/柴油汽车。从那时起，几乎所有售出的汽车都是全电动的。
最明显的相似之处在于相机：从胶卷到数码相机的过渡开始缓慢，并在2000年代达到了转折点，此后胶卷相机的销售迅速下降。
当我们认真对待它们所造成的有害污染的健康成本时，将有很大的压力要报废已经在路上的汽油和柴油车辆。世界卫生组织估计，每年有40,000人死于污染（相比之下，道路交通事故有1,800人）。因此，一旦开始加速，燃油税收入的下降可能会非常严重。
燃油税与能源消耗保持一致，因此大致与行驶距离和基础设施的使用保持一致。在最基本的情况下，公路定价可以模拟这一点。通过按一天的时间更改收费，道路收费可以减少交通拥堵。但是机会远不止于此：设计一种在社会上也是进步的税收。
仅基于支付能力或支付意愿的系统将是回归式的。即使将道路定价收入用于改善公共交通，总会有差距，由于个人情况或工作性质，许多人别无选择，只能开车。许多社会有价值的服务是由最低工资的人（例如卫生和社会护理工作者）提供的，或者他们的服务需要通过低薪来负担，例如锅炉维修和为家庭提供食物的人。我们认为，需要在征询公众意见的前提下设计道路价格，以考虑到以下因素：
实物成本（修建，维修和更新道路及相关基础设施）
环境成本（污染，噪音，引起的振动）
社会成本（例如，导致拥堵，延迟其他司机）
驾驶员提供的社会福利（例如，卫生工作者）
驾驶员需要使用车辆（例如，与健康有关或无法使用公共交通工具）
驾驶带来的商业利益，尤其是在高峰时段
还需要围绕所需的基础设施进行辩论。有监控系统：我们应该为每辆车安装与中央系统通信的“智能仪表”，还是安装ANPR（自动车牌识别）摄像头网络？还有计费系统：应该由政府集中管理，还是由私人公司或地方政府去中心化管理？
如果系统不是集中式的（也许是出于隐私方面的考虑），那么至少必须有国家认可的标准，以确保驾驶员的无缝体验。而且，如果将其集中化，地方当局必须能够设定地方保险费，以管理地方化的需求并增加收入（这与教区，市议会和区议会可以制定自己的议会税法的方式非常相似）。议会还可以考虑在希望鼓励贫困地区复兴的情况下减免国家道路定价费用。