白鴻宇，周文華，鄭淑妮

浙江省交通運(yùn)輸科學(xué)研究院，浙江杭州 310000

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，出行需求與交通基礎(chǔ)設(shè)施的主要矛盾不斷深化，交通擁堵也越發(fā)嚴(yán)重。交通狀態(tài)預(yù)測(cè)一直是交通工程領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向之一，城市交通狀況評(píng)價(jià)中，國內(nèi)外大城市多采用交通運(yùn)行指數(shù)作為評(píng)價(jià)城市交通運(yùn)行狀況的綜合性指標(biāo)[1-6]。交通運(yùn)行指數(shù)是對(duì)交通擁堵在時(shí)間、空間、強(qiáng)度等特征的綜合化、簡(jiǎn)單化的描述[7]。美國聯(lián)邦公路局的擁擠程度指數(shù)(congestion severity index，CSI)和日本的擁擠度(degree of congestion，DC)是國外交通運(yùn)行指數(shù)的典型應(yīng)用[8]。北京、上海、杭州等國內(nèi)大城市先后在城市交通運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)規(guī)范指導(dǎo)下，從行駛時(shí)間、延誤時(shí)間、擁堵里程等多角度明確了各地交通運(yùn)行指數(shù)的測(cè)算方法。目前交通運(yùn)行指數(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在實(shí)時(shí)和集成2個(gè)方面。實(shí)時(shí)交通運(yùn)行指數(shù)主要表征城市交通運(yùn)行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，用來反映交通運(yùn)行的瞬時(shí)性特征；集成交通運(yùn)行指數(shù)主要表征城市交通運(yùn)行的時(shí)期特征，用來反映交通運(yùn)行的階段性特征。目前對(duì)交通運(yùn)行狀況的分析均集中于大城市，且對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的覆蓋全面性和迭代周期性要求較高。

縣級(jí)城市是我國城市體系的基礎(chǔ)支撐和關(guān)鍵組成，是我國新型城鎮(zhèn)化的主力軍。截至2018年底，我國城鎮(zhèn)化率達(dá)59.58%[9]，浙江省等東部沿海省份城鎮(zhèn)化率達(dá)近70.00%[10]，趨于城市化中期至后期的臨界階段。此階段縣級(jí)城市交通基本特征為：1)城市融合發(fā)展進(jìn)一步加深，人員及貨物流動(dòng)更趨頻繁；2)城市居民收入水平持續(xù)提高，民用汽車保有量處于持續(xù)快速增長(zhǎng)期；3)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度相對(duì)較慢，交通供需矛盾進(jìn)一步激化，且呈現(xiàn)地域和時(shí)間分布的不平衡性[11-14]；4)城市普遍缺乏完備的交通運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和分析設(shè)備，缺少對(duì)交通運(yùn)行狀況的研判方法。

本文采用經(jīng)典類比分析法，構(gòu)建縣級(jí)城市的交通運(yùn)行指數(shù)計(jì)算模型，以期較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)縣級(jí)城市的交通運(yùn)行狀況。

1 類比分析法

1.1 類比分析法簡(jiǎn)介

類比分析法是通過對(duì)被類比對(duì)象B的研究分析，尋找和發(fā)現(xiàn)類比對(duì)象A遵循的規(guī)律和原則，并運(yùn)用這種規(guī)律和原則預(yù)測(cè)類比對(duì)象A未來發(fā)展規(guī)律的一種推理方法[15]，該方法在科學(xué)創(chuàng)新、工程實(shí)際、交通發(fā)展等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

經(jīng)典類比法理論的各態(tài)歷經(jīng)假說認(rèn)為，在充分大的空間內(nèi)，同一區(qū)域內(nèi)不同斷面的時(shí)序譜，有可能從同一時(shí)間不同區(qū)域斷面的空域譜中獲取。文獻(xiàn)[16-20]以情景映射類比遷移構(gòu)建類比分析邏輯。文獻(xiàn)[21-23]將類比分析法應(yīng)用于公路隧道等工程項(xiàng)目。文獻(xiàn)[24-28]將類比分析法應(yīng)用于公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高速鐵路客流預(yù)測(cè)、交叉口信號(hào)相位設(shè)計(jì)等方面。

本研究認(rèn)為，縣級(jí)城市交通運(yùn)行狀況與所在地級(jí)市的交通運(yùn)行狀況之間存在時(shí)空譜系的耦合關(guān)系，且共有屬性越多，耦合結(jié)論越可靠，所以假設(shè)縣級(jí)城市與所在地級(jí)市主城區(qū)的交通運(yùn)行狀況存在可類比的相似特征。

1.2 可測(cè)度類比模型

可測(cè)度類比模型是表征類比對(duì)象之間相應(yīng)類比因素乘積差最小的類比模型。實(shí)現(xiàn)方法是構(gòu)建由先導(dǎo)元素組成的線性規(guī)劃模型并求解，使類比變量的誤差最小，從而得出滿足類比條件的對(duì)象。本文使用枚舉法列出交通運(yùn)行指數(shù)的宏觀影響因素，通過地級(jí)市的交通運(yùn)行指數(shù)與因素的相關(guān)性分析，篩選與交通運(yùn)行指數(shù)相關(guān)的各宏觀指標(biāo)，分別從省級(jí)、地級(jí)市2個(gè)層面迭代計(jì)算與縣級(jí)城市各指標(biāo)的類比因素的幾何平均值，構(gòu)建可測(cè)度類比模型，計(jì)算縣級(jí)城市交通運(yùn)行指數(shù)的均值，通過實(shí)地測(cè)量各縣級(jí)城市的城區(qū)公交高峰與平峰時(shí)段的平均速度等，測(cè)算其與縣級(jí)城市交通運(yùn)行指數(shù)的相關(guān)性，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)路徑如圖1所示。

圖1 可測(cè)度類比模型實(shí)現(xiàn)路徑

2 可測(cè)度類比模型的因素檢驗(yàn)

假設(shè)在一定區(qū)域內(nèi)，單位面積的國內(nèi)生產(chǎn)總值越大、人口密度越大、路網(wǎng)密度越小、民用汽車保有量越多、停車位數(shù)量越大、公共交通車輛越少，則該區(qū)域內(nèi)的交通運(yùn)行指數(shù)均值越大，說明該區(qū)域內(nèi)的交通運(yùn)行狀況越差。為驗(yàn)證該假設(shè)，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS(statistical product and service solutions，)對(duì)浙江省11個(gè)地級(jí)市2018年的道路運(yùn)行指數(shù)均值進(jìn)行因素的顯著性檢測(cè)。

浙江省地級(jí)市交通運(yùn)行指數(shù)與相關(guān)因素如表1所示，表1中數(shù)據(jù)來源于2018年浙江省各地市交通運(yùn)行統(tǒng)計(jì)月報(bào)與浙江省統(tǒng)計(jì)年鑒，其中：C為年均交通運(yùn)行指數(shù)，S為建成區(qū)面積，n為地市區(qū)常住人口數(shù)，Nm為市區(qū)民用汽車保有量，q為建成區(qū)單位面積國內(nèi)生產(chǎn)總值，Ng為單位面積萬人公交保有量。C與假設(shè)因素的相關(guān)性分析結(jié)果如表2所示。

表1 地級(jí)市交通運(yùn)行指數(shù)與相關(guān)因素

由表2可知：

表2 C與假設(shè)因素的相關(guān)性分析結(jié)果

1)C與S、n、Nm、q。0.010.6，說明C分別與S、n、Nm、q呈顯著的正相關(guān)，表明隨著城市建成區(qū)的擴(kuò)大、常住人口的聚集、民用汽車的增加以及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的增強(qiáng)，城市交通運(yùn)行指數(shù)將會(huì)持續(xù)增大。

2)C與Ng。PSig<0.01，說明C與Ng存在高度顯著的相關(guān)性；KPC=-0.842，說明C與Ng呈現(xiàn)高度顯著的負(fù)相關(guān)，表明增加Ng可以有效降低城市交通運(yùn)行指數(shù)。

3 構(gòu)建可測(cè)度類比模型并標(biāo)定

3.1 構(gòu)建模型

根據(jù)可測(cè)度類比模型的建模邏輯，分3步構(gòu)建縣級(jí)城市交通運(yùn)行指數(shù)的計(jì)算模型。

1)根據(jù)浙江省11個(gè)地級(jí)市市本級(jí)的交通運(yùn)行指數(shù)和類比因素幾何平均值，計(jì)算市本級(jí)所轄縣級(jí)城市的交通運(yùn)行指數(shù)

(1)

2)根據(jù)浙江省省本級(jí)的交通運(yùn)行指數(shù)和類比因素幾何平均值，計(jì)算縣級(jí)城市的交通運(yùn)行指數(shù)

(2)

3)對(duì)式(1)(2)取平均,得到縣級(jí)城市交通運(yùn)行指數(shù)

(3)

3.2 模型計(jì)算

浙江省各縣級(jí)城市2018年的相關(guān)參數(shù)如表3所示。

表3 浙江省縣級(jí)城市2018年相關(guān)參數(shù)

表3(續(xù))

表4 浙江省62個(gè)縣級(jí)城市2018年計(jì)算結(jié)果

表5 根據(jù)判斷交通狀況

4 模型校驗(yàn)

表與vg、vp的相關(guān)性

5 結(jié)語

1)對(duì)缺乏數(shù)據(jù)采集設(shè)備的縣級(jí)城市，構(gòu)建交通運(yùn)行指數(shù)可測(cè)度類比模型，采用浙江省62個(gè)縣級(jí)城市的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算與驗(yàn)證，模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符。

2)隨著經(jīng)濟(jì)、人口、面積、汽車保有量等的持續(xù)增加，縣級(jí)城市的交通運(yùn)行狀況不容樂觀，大力發(fā)展城市公共交通，提高公交的供給水平將會(huì)有效緩解這種問題。下一步將結(jié)合部分已有交通運(yùn)行指數(shù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的縣級(jí)城市相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。