苏黎世联邦理工学院的研究人员已经证明，我们可以利用城市道路网络的结构来预测其交通容量。这一信息使城市和交通规划者能够量化各项变化将如何影响交通流量。
驾车通勤的人凭借自身经验，大致了解“交通容量”的含义：清晨时分，车流驶入城市，交通流量起初不断增加，直至道路上的车辆数量达到一个临界点。此后，每增加一辆车都会降低交通流量，车辆便陷入停滞或形成交通拥堵。这一临界点代表城市的交通容量，即其可能达到的最大交通流量。
道路网络能够承载的车辆数量因城市而异，而影响这些交通容量差异的因素此前一直未被量化。由交通与运输规划教授凯·阿克斯豪森（Kay Axhausen）和现任职于阿布扎比纽约大学的莫妮卡·门德斯（Monica Menendez）教授领导的苏黎世联邦理工学院研究团队，现已利用数十亿条交通测量数据，揭示了一套规律，使我们能够轻松估算临界车辆数量，进而推算出城市道路网络的交通容量。
对41个城市的交通数据进行分析
在发表于《Scientific Reports》的研究中，研究人员分析了全球41个城市固定交通检测器采集的数十亿条车辆观测数据，包括东京和洛杉矶，以及巴黎、伦敦、苏黎世、巴塞尔、伯尔尼和卢塞恩等众多欧洲枢纽城市。科学家们在简化庞大数据集并将其整理为可用形式后，首先计算了每个城市各自的交通容量。他们专注于汽车，明确排除了其他交通方式。
随后，研究人员对各城市的交通容量进行了比较，并寻找能够解释其差异的特征。结果发现，与道路系统和公交网络相关的某些拓扑特征，可以解释各城市之间观测到的交通容量差异中约90%的部分。
四个具有代表性的网络变量
阿克斯豪森和门德斯领导的研究人员确定了塑造城市道路网络并最终决定其交通容量的四个因素：道路网络密度（以每单位面积的车道公里数计量），以及网络在提供通往特定目的地的替代路线方面的冗余度。红绿灯的频率也产生了影响，与车辆交通争夺路权和通行权的公交和有轨电车线路密度同样有影响（例如信号优先或公交专用道，这在苏黎世十分常见）。
“这四个因素均源自公交/有轨电车网络和道路系统，在解释我们所观察到的各城市之间的容量差异方面，准确度令人惊叹，”阿克斯豪森解释道。这些发现使他们得以巩固一个长期酝酿的理论：该理论源自早期模拟和少量实证数据，认为在各城市车辆密度的影响下，交通流量表现出相似的规律并遵循相同的模式。
“这意味着我们可以利用城市的基础设施来预测临界点，进而推算出网络的交通容量，”卢卡斯·安比尔（Lukas Ambühl）解释道。他是交通工程研究组的博士生，也是该研究的第一作者之一。
计算理想的基础设施
普通人可能认为，网络的形态与其交通容量之间存在联系是相当显而易见的。然而，苏黎世联邦理工学院的交通专家并不认为这是不言自明的：城市交通网络是一个极其混乱的系统，数以千计的参与者各自独立行动，而它在所研究的所有城市中竟真的遵循相同的规律，这一点远非不言自明。这正是他们对这一简单模型尤为着迷的原因。
这些结果也具有实际意义：城市规划者现在可以量化其对规划投资或施工工程将如何提升或限制网络交通容量的预期。例如，修建（或拆除）车道会改变网络密度，而一座关键桥梁因翻修工程无法通行则会降低其冗余度。此外，如果交通运营商安排增加公共交通班次，道路上的公交车数量也将随之增多。
然而，作者也指出了本研究的局限性。他们解释说，涵盖41个城市的样本规模较小，且其中大多数城市位于欧洲。此外，他们并未对路口红绿灯的控制方式进行详细探讨。最后，本研究仅关注基础设施，忽略了需求问题，例如通勤者如何应对变化后的交通状况。
尽管如此，这些结果仍可帮助城市打造理想的基础设施。“我们对城市网络内交通容量的新认识，未必能一劳永逸地消除交通拥堵。然而，它很可能在改善交通状况方面发挥关键作用，”阿克斯豪森解释道。
