馬生元,馬爭鋒,朱海燕,關(guān)宏志

(1.青海民族大學(xué) 交通學(xué)院，西寧 810007;2.北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院,北京 100124)

交叉口調(diào)查數(shù)據(jù)分析與城市道路交通運(yùn)行特性研究

馬生元1,馬爭鋒1,朱海燕1,關(guān)宏志2

(1.青海民族大學(xué) 交通學(xué)院，西寧 810007;2.北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院,北京 100124)

通過建立數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用分類、關(guān)聯(lián)等數(shù)據(jù)分析方法，研究了西寧市中心城區(qū)高峰時(shí)段道路交叉口交通量、進(jìn)駛向交通量分布、交通運(yùn)行特性以及典型道路交叉口進(jìn)駛向交通量之間的相關(guān)關(guān)系。得到的結(jié)論對(duì)于深入研究和改善城市道路交通狀況有實(shí)際指導(dǎo)作用。

交叉口;交通調(diào)查;數(shù)據(jù)分析;運(yùn)行特性

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，交通擁堵已經(jīng)成為我國大城市普遍存在的問題，緩解交通擁堵也已成為包括西寧市在內(nèi)的我國二三線城市道路交通的共同難題[1-3]。交通擁堵現(xiàn)象在各個(gè)城市表現(xiàn)形式有所不同，準(zhǔn)確把握城市交通運(yùn)行特性，尤其是高峰時(shí)期運(yùn)行特性，是對(duì)癥下藥，緩解一個(gè)城市道路交通擁堵的基礎(chǔ)和前提。

ITS技術(shù)發(fā)展到今天，取得城市道路交通流量數(shù)據(jù)的方法日新月異[4]，但是基于傳統(tǒng)交通調(diào)查和數(shù)據(jù)庫調(diào)查數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)ITS技術(shù)運(yùn)用還不成熟的中小城市的交通管控實(shí)踐依然十分重要。西寧市地處我國西部地區(qū)和青藏高原東部，具有十字河谷形的特殊地理?xiàng)l件，城市道路交通擁堵日趨嚴(yán)重。本文以西寧市中心城區(qū)內(nèi)的59個(gè)平面交叉口為觀測點(diǎn)，分別對(duì)早晚高峰(早7∶30至9∶00，晚17∶30至19∶00)交通量進(jìn)行了調(diào)查。通過建立數(shù)據(jù)庫，用分類、關(guān)聯(lián)等方法對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析[5]，研究了西寧市中心城區(qū)交叉口高峰時(shí)期主要交通運(yùn)行特性，對(duì)于深入研究和改善城市道路交通運(yùn)行狀況有實(shí)際指導(dǎo)作用。

1 調(diào)查與實(shí)施

1.1 調(diào)查內(nèi)容

調(diào)查范圍包括東起湟中路，西至海湖路，南起昆侖路，北至祁連路共59個(gè)道路交叉口，具體如圖1所示。調(diào)查對(duì)象包括機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車，機(jī)動(dòng)車又分為小客車、出租車、中客、大客、公交、小貨、大貨和摩托車，其中出租車調(diào)查又分別記錄載客和空載兩種形式，非機(jī)動(dòng)車為自行車。

圖1 調(diào)查交叉口及編號(hào)

1.2 調(diào)查方法

采用人工調(diào)查法，調(diào)查時(shí)間選擇周一至周五早高峰(7∶30 - 9∶00)和晚高峰(17∶30-19∶00)時(shí)段。具體調(diào)查在交叉口進(jìn)口道進(jìn)行，各類車輛分左、直、右三個(gè)駛向和每5min計(jì)數(shù)一次，每個(gè)路口連續(xù)調(diào)查90min，按時(shí)序共分為18組具體數(shù)據(jù)。由于城市道路交通組成比較復(fù)雜，各種車型所占用的道路空間不同，在統(tǒng)計(jì)分析時(shí)可將各種車型換算為當(dāng)量車型[6]。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，西寧市早晚高峰各類車輛交通比例如表1所示。

分析表2數(shù)據(jù)，西寧市城市交通以小汽車為主，若包括出租車，小汽車交通量占總交通量的85.5%，其中小汽車67.2%，出租車為18.3%，其他車輛占14.5%?？梢姡∑囀俏鲗幨薪煌ǖ闹黧w，所以在后期分析中實(shí)際車輛交通量和當(dāng)量車輛交通量分布趨勢基本一致。

表1 西寧市早晚高峰各類車輛交通量分布(%)

2 交叉口交通特性分析

2.1 統(tǒng)計(jì)分析方法

交叉口交通量是指在指定時(shí)間內(nèi)通過指定交叉口車輛的總數(shù)。設(shè)指定交叉口l第k個(gè)進(jìn)向第i駛向在j時(shí)序中通過的m種車輛數(shù)為vkmlij，則交叉口l在調(diào)查時(shí)段內(nèi)通過的m種車輛總量數(shù)Vlm為：

(1)

式中：K、I、J分別為交叉口l的總進(jìn)口數(shù)、駛向數(shù)和時(shí)序數(shù)。據(jù)此，可以計(jì)算該交叉口的分車型的實(shí)際交通量、當(dāng)量交通量等，其實(shí)際交通量(或當(dāng)量交通量)Vl為：

(2)

式中M為調(diào)查車輛的類型數(shù)；cm為m種車輛換算系數(shù)。為了便于比較，還計(jì)算了交叉口高峰小時(shí)交通量，計(jì)算方法為：

(3)

式中：Vl’為高峰小時(shí)交通量；T為調(diào)查時(shí)段長度，計(jì)算中取值為1.5。

交叉口進(jìn)向平均交通量是指將調(diào)查范圍內(nèi)所有交叉口同一進(jìn)向的平均交通量，用下式計(jì)算：

(4)

式中：Vkm為通過第k進(jìn)向；m類型車輛的平均交通量；L為調(diào)查交叉口總數(shù)。

交叉口各進(jìn)向k中駛向i高峰小時(shí)交通量比例用百分?jǐn)?shù)Pki(%)表示：

(5)

2.2 交通量分布

根據(jù)式(1) ～(3)，匯總調(diào)查數(shù)據(jù)，各交叉口在早晚高峰時(shí)的實(shí)際交通量、當(dāng)量交通量以及高峰小時(shí)交通量分布如圖2所示。

(a) (b)圖2 各交叉口早晚高峰交通量

由圖2(a)，在早高峰7∶30至9∶00的90min調(diào)查時(shí)間段內(nèi)，通過交叉口的實(shí)際車交通量和當(dāng)量交通量超過10000輛的交叉口有8個(gè)，即昆侖路與南大街十字(026)、昆侖路與同仁路十字(042)、同仁路與勝利路十字(045)、同仁路與祁連路交叉口(046)、昆侖路與新寧路十字(047)、新寧路與祁連路十字(051)、昆侖路與冷湖路十字(052)、昆侖路與南小街十字(059)。其中昆侖路與南大街十字的實(shí)際車輛流量和標(biāo)準(zhǔn)車輛流量均超過了15000輛。

分析圖2(a),昆侖路與南大街十字(026)、昆侖路與同仁路十字(042)的早高峰小時(shí)車流量也超過了10000輛。編號(hào)為046、047、045、052、059、051等6個(gè)交叉口高峰小時(shí)車流量超過7000輛，而編號(hào)為050、058、033、001、037、044、043、005、040、057、056、023、030、039、028等15個(gè)交叉口高峰小時(shí)車流量超過5000輛。

分析圖2(b)，晚高峰實(shí)際交通量和當(dāng)量交通量超過10000輛的交叉口有9個(gè)，即編號(hào)為026、042、045、046、047、051、052、057、059的交叉路口，與早高峰編號(hào)為026、042、045、046、047、051、052、059的交叉路口的情況基本相同，晚高峰海湖路與五四大街交叉口(057)的交通量也超過10000輛。早晚高峰小時(shí)交通量分布如表2所示。

表2 西寧市中心城區(qū)早晚高峰小時(shí)交通量分布

序號(hào)縱向12345678橫向道路名稱昆侖路夏都大街八一路(東西大街、西關(guān)街)五四大街勝利路七一路濱河路互助路(祁連路)9黃河路038039◆040◆04110同仁路042▲043◆044◆045●046▲11新寧路047▲048049050◆051●12冷湖路052●05305405513海湖路056◆057◆058◆

表中：①▲表示高峰小時(shí)交通量大于9000輛；●表示高峰小時(shí)交通量大于7000輛；◆表示高峰小時(shí)交通量大于5000輛；其余高峰小時(shí)交通流量小于5000輛。②其中數(shù)字為交叉口編號(hào)。

分析表2，縱向看，交通流量最大的是昆侖路，然后是祁連路和勝利路，西關(guān)大街、五四大街、七一路中段交通流量也比較大；橫向看，交通流量最大的是同仁路、新寧路、南北大街，其次是長江路、海湖路、花園五一路?？傮w看，南小街以西交通量大于南小街以東。

3 交叉口進(jìn)向交通特性分析

3.1 進(jìn)向交通量分布

西寧市中心城區(qū)早晚高峰各交叉口各進(jìn)向高峰小時(shí)交通分布如圖3。其中(a)、(b)分別為早晚高峰東西進(jìn)向高峰小時(shí)交通量分布，(c)、(d)分別為早晚高峰南北進(jìn)向高峰小時(shí)交通量分布。從各交叉口進(jìn)向交通量分布看，無論東西還是南北，早晚高峰同一交叉口同一進(jìn)向交通量分布基本相似。

(a) (b)

(c) (d)圖3 各交叉口早晚高峰南北進(jìn)口高峰小時(shí)交通量

3.2 進(jìn)向交通特性分析

從西寧市中心城區(qū)路網(wǎng)早晚高峰交叉口高峰小時(shí)交通量調(diào)查結(jié)果以及由4式計(jì)算早晚高峰交叉口各進(jìn)向平均交通量，計(jì)算結(jié)果如表3?？梢钥闯觯?/p>

(1)西寧市中心城區(qū)早晚高峰東西兩個(gè)進(jìn)向的交通量大于南北兩個(gè)進(jìn)向。如東、西、南、北四個(gè)進(jìn)向平均高峰小時(shí)平均交通量大于1000(輛/h)，分別為1469、1501、1111、1095(輛/h)，晚高峰也大于1000(輛/h)，分別為1557、1488、1057、1124(輛/h)，顯然早晚高峰東西進(jìn)向平均交通量均大于南北。

(2)早高峰時(shí)，西進(jìn)向的平均交通量大于東進(jìn)向，南進(jìn)向平均交通量大于北進(jìn)向，而晚高峰時(shí)，正好相反。如早高峰小時(shí)平均交通量西進(jìn)向?yàn)?501(輛/h)大于東進(jìn)向1469(輛/h)，南進(jìn)向1111(輛/h)大于北進(jìn)向1095(輛/h)，而晚高峰，東進(jìn)向1557(輛/h)大于西進(jìn)向1488，北進(jìn)向1124(輛/h)大于南進(jìn)向1057(輛/h)。

表3 早晚高峰交叉口各進(jìn)向平均交通量

(3)在早晚高峰中，西進(jìn)向早高峰交通量(如高峰小時(shí)交通量為1500)大于晚高峰(1488)，南進(jìn)向早高峰(1111)大于晚高峰(1057)，相反，東進(jìn)向晚高峰(1557)大于早高峰(1469)，北進(jìn)向晚高峰(1124)大于早高峰(1095)。

4 交叉口駛向交通特性分析

根據(jù)式(5)，計(jì)算得到早晚高峰各進(jìn)向駛向交通量百分比如表4所示。

表4 早晚高峰各進(jìn)向駛向

從表4可以得到：

(1)早晚高峰交叉口東西進(jìn)向直行車輛占東西進(jìn)向車輛總數(shù)的60%左右，而南北進(jìn)向直行車輛數(shù)占南北進(jìn)向車輛總數(shù)的45%左右。

(2)早晚高峰交叉口，在東西進(jìn)向中，右轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)大于左轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)，右轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)占東西進(jìn)向車輛總數(shù)的23%左右，左轉(zhuǎn)彎車輛占東西進(jìn)向車輛總數(shù)的17%左右。

(3)早晚高峰交叉口，在南北進(jìn)向中南進(jìn)向左轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)占南進(jìn)向車輛總數(shù)的32%左右，右轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)占22%左右，而北進(jìn)向左右轉(zhuǎn)彎的車輛比例基本持平，約占北進(jìn)向車輛總數(shù)的27%左右。

(4)從車輛駛向分布圖(略)可以看出，南進(jìn)向左轉(zhuǎn)彎車輛超過1000輛的是編號(hào)為034、042和046的交叉口，分別是長江路與五四大街交叉口、昆侖路與同仁路交叉口以及祁連路與同仁路交叉口，北進(jìn)口左轉(zhuǎn)彎車輛超過1000量的是昆侖路與新寧路交叉口(047)。

5 典型道路交叉口進(jìn)駛向交通相關(guān)性

5.1 典型縱向道路交叉口進(jìn)駛向交通相關(guān)性

由表2，縱向編號(hào)為1、3的昆侖路和八一路(東西大街及西關(guān)街)，由于其貫穿東西，并且在8條縱向道路中交叉口交通量較大，對(duì)其交通關(guān)聯(lián)性進(jìn)行重點(diǎn)分析。

圖4是昆侖路各交叉口東西進(jìn)向及駛向交通量分布。圖中，(a)為早高峰各交叉口東進(jìn)向總當(dāng)量交通量以及直行、右轉(zhuǎn)彎交通量分布，(b)為東進(jìn)向總當(dāng)量交通量與該進(jìn)向直行、右轉(zhuǎn)交通量之間的相關(guān)關(guān)系圖，(c)為早高峰調(diào)西進(jìn)向總當(dāng)量交通量以及直行、右轉(zhuǎn)彎交通量分布，(d)為東進(jìn)向總當(dāng)量交通量與該進(jìn)向直行、右轉(zhuǎn)交通量之間的相關(guān)關(guān)系圖。

分析圖4，從(a)、(c)兩圖可以看出，無論東進(jìn)向(a)還是西進(jìn)向(c)，進(jìn)口交通量與直行交通量的變化趨勢基本一致，從進(jìn)向總當(dāng)量交通量與該進(jìn)向直行、右轉(zhuǎn)交通量之間的關(guān)系圖(b)、(d)也可以看出，進(jìn)向總當(dāng)量交通量與該進(jìn)向直行交通量的線性相關(guān)性也比較好(相關(guān)系數(shù)分別為0.80、0.58)，而與右轉(zhuǎn)交通量的線性相關(guān)較差(相關(guān)系數(shù)分別為0.183、0.29)。該道路在3、4和8、9、10等交叉口是立體交叉口，除10交叉口外，其余交叉口的交通量均比較小。由圖(a)、(c)兩圖還可以看出，昆侖路早高峰交叉口西進(jìn)向交通量大于東進(jìn)向。

(a) (b)

(c) (d)圖4 昆侖路早高峰各交叉口東西進(jìn)駛向交通量分布

圖5為八一路(包括東西大街及西關(guān)街)各交叉口早高峰東西進(jìn)向及駛向交通量分布。圖中，(a)為各交叉口東進(jìn)向總當(dāng)量交通量以及直行、右轉(zhuǎn)交通量分布，(b)東進(jìn)向總當(dāng)量交通量與該進(jìn)向直行、右轉(zhuǎn)交通量之間的相關(guān)關(guān)系圖，(c)為西進(jìn)向總當(dāng)量交通量以及直行、右轉(zhuǎn)交通量分布，(d)為東進(jìn)向總當(dāng)量交通量與該進(jìn)向直行、右轉(zhuǎn)交通量之間的相關(guān)關(guān)系圖。

(a) (b)

(c) (d)圖5 八一路早高峰各交叉口東西進(jìn)駛向交通量分布

分析圖5,從圖(a)、(c)看，對(duì)于八一路這條處于市中心東西走向的主干道，無論東進(jìn)向(a)還是西進(jìn)向(c),各交叉口東西進(jìn)向交通量與相應(yīng)直行、右轉(zhuǎn)交通量之間的關(guān)系比較復(fù)雜，早高峰東進(jìn)向交通大于西進(jìn)向。從圖(b)看，東進(jìn)口交通量與相應(yīng)直行、右轉(zhuǎn)之間的相關(guān)系性相似(相關(guān)系數(shù)分別為0.45、0.45),表明交叉口進(jìn)向交通量對(duì)直行和右轉(zhuǎn)交通量影響相似。而從西進(jìn)向(d)看，進(jìn)口交通量對(duì)其直行和右轉(zhuǎn)交通量的線性影響較弱(相關(guān)系數(shù)分別為0.07、0.37)。

表5是昆侖路、八一路各交叉口東西進(jìn)向各駛向平均交通量比例情況，平均看，對(duì)于昆侖路東西進(jìn)向車輛直行的比例約為60%左右，東進(jìn)向右轉(zhuǎn)比例(32.2%)大于左轉(zhuǎn)(9.8%)，而西進(jìn)向左轉(zhuǎn)比例(26.4%)大于右轉(zhuǎn)(13.3%)。表明昆侖路東西方向左右轉(zhuǎn)向交通中前往市區(qū)方向交通量明顯大于非市區(qū)方向。對(duì)于處于市中心的八一路東進(jìn)向直行交通量比例小于西進(jìn)向，無論東西右轉(zhuǎn)交通量比例均大于左轉(zhuǎn)。

表5 昆侖路、八一路各交叉口東西進(jìn)向各駛向平均交通量比例(%)

5.2 典型橫向道路交叉口進(jìn)駛向交通相關(guān)性

由表2，在所有橫向道路中，編號(hào)為8的長江路不僅貫通南北，而且東西方向的道路在此連接，所以，對(duì)其關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。圖6為長江路早高峰各交叉口交通量分布及與進(jìn)向、駛向交通量之間的相關(guān)關(guān)系，其中圖(a)、(c)分別是長江路南、北進(jìn)向各交叉口進(jìn)向、直行、右轉(zhuǎn)交通量的分布，圖(b)、(d)是南、北進(jìn)向交通量與相應(yīng)直行、右轉(zhuǎn)之間的相關(guān)關(guān)系。

(a) (b)

(c) (d)圖6 長江路早高峰各交叉口東西進(jìn)向及駛向交通量分布

對(duì)于長江路從圖(a)、(c)看，早高峰各交叉口南進(jìn)向交通量大于北進(jìn)向，但無論南進(jìn)向還是北進(jìn)向，進(jìn)口交通量與直行交通量的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)分別為0.40、0.38)好于與右轉(zhuǎn)交通量的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)分別為0.0004、0.17)。

表6 長江路各交叉口東西進(jìn)向各駛向平均交通量比例(%)

表6是長江路各交叉口東西進(jìn)向各駛向平均交通量的比例，平均看各交叉口直行交通量大于左右轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)大于右轉(zhuǎn)，南進(jìn)向直行比例大于北進(jìn)向。

6 結(jié) 語

綜上所述，西寧市中心城區(qū)道路交叉口高峰交通運(yùn)行呈現(xiàn)以下基本特征：

(1)縱向看，交通流量最大的是昆侖路，然后是祁連路和勝利路，西關(guān)大街、五四大街、七一路中段交通流量也比較大；橫向看，交通流量最大的是同仁路和南北大街，其次是新寧路和海湖路?？傮w看，南小街以西交通量大于南小街以東，縱向交通流量大于橫向交通流量。

(2) 早晚高峰，總交通量超過10000輛交叉口有9個(gè)，分別是昆侖路與南大街、昆侖路與同仁路、同仁路與勝利路、同仁路與祁連路、新寧路與祁連路、昆侖路與冷湖路、海湖路與五四大街、昆侖路與南小街等交叉口。

(3) 西寧市中心城區(qū)早晚高峰東西兩個(gè)進(jìn)向交通量大于南北進(jìn)向。早高峰時(shí)，西進(jìn)向的交通量大于東進(jìn)向，南進(jìn)向的交通量大于北進(jìn)向，而晚高峰時(shí)，正好相反。在早晚高峰中，西進(jìn)向早高峰交通量大于晚高峰，南進(jìn)向早高峰大于晚高峰，相反，東進(jìn)向晚高峰交通量大于西進(jìn)向，北進(jìn)向晚高峰交通量大于早高峰。

(4) 早晚高峰東西進(jìn)向直行車輛占東西進(jìn)向車輛總數(shù)的60%左右，而南北進(jìn)向直行車輛數(shù)占南北進(jìn)向車輛總數(shù)的45%左右。早晚高峰在東西進(jìn)向中，右轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)大于左轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)，南進(jìn)向左轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)多于右轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)，而北進(jìn)向左右轉(zhuǎn)彎車輛數(shù)基本持平。

(5)早高峰典型道路交叉口進(jìn)向交通量，縱向看昆侖路西進(jìn)向大于東進(jìn)向，其東西進(jìn)向交通量與直行交通量的相關(guān)性也較好；八一路進(jìn)向交通量東進(jìn)向大于西進(jìn)向，東進(jìn)向交通量與直行、右轉(zhuǎn)交通量相關(guān)性相似，而西進(jìn)向右轉(zhuǎn)交通量相關(guān)性好于直行。橫向看長江路南進(jìn)向大于北進(jìn)向，無論南北，進(jìn)向交通量與直行交通量的相關(guān)性好于與右轉(zhuǎn)。

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Study on the Survey Data of Intersections and Road Traffic Operation Characteristics

MA Sheng-yuan1，MA Zheng-feng1，ZHU Hai-yan1,GUAN Hong-zhi2

(1.School of Traffic，Qinghai Nationalities University，Xining 810007，China；2.School of Architectural and Civil Engineering， Beijing University of Technology，Beijing 100124，China)

Based on investigating 59 intersections traffic flow in certain urban districts of Xining at the morning and evening peak time, using classification method and correlation analysis，the survey data was analyzed by establishing the database，and the characteristic of overall traffic flow distribution main traffic characteristics of entrance and export traffic flow, correlation of entrance and export traffic flow between typical road intersections in certain urban districts of Xining were studied.The research methods and conclusions have great practical significance to further study and improveurban road transportation condition.

intersection；traffic survey；data analysis；operation characteristics

2017-04-02

青海省重大科技專項(xiàng)(2015-SF-A5)

馬生元(1960-)，男，青海大通人，教授，E-mail：msyu1988@126.com。

U491.11

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2017.02.009

1671-234X(2017)02-0040-09