劉寧波，呂 超

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴陽(yáng) 550001)

在公路工程可行性研究報(bào)告中，交通量預(yù)測(cè)是重要組成部分?？茖W(xué)合理地預(yù)測(cè)項(xiàng)目未來(lái)年交通量是項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和改擴(kuò)建年份的重要依據(jù)，也為項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)奠定量的基礎(chǔ)。20世紀(jì)50至70年代，交通學(xué)界初步孕育了“四階段法”(即把交通量預(yù)測(cè)分為交通發(fā)生、交通分布、交通方式劃分和交通分配等四階段)，對(duì)特征年的交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)，形成了當(dāng)前交通量預(yù)測(cè)的主流模型。交通量預(yù)測(cè)方法眾多，而時(shí)間序列法因其簡(jiǎn)明便捷，成為常用方法之一。為確保時(shí)間序列預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，又以加權(quán)時(shí)間序列法為主，但時(shí)間序列模型在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時(shí)，交通量預(yù)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度如何？本文以杭瑞高速(G56)遵義至思南段建成通車年前后普通國(guó)道G326遵義至湄潭段的觀測(cè)交通量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時(shí)，時(shí)間序列在交通量預(yù)測(cè)中的適應(yīng)性進(jìn)行分析。

1 研究思路

以杭瑞高速遵義至思南段建成通車年為分界線，通過(guò)收集該高速公路通車年前的普通國(guó)道交通量實(shí)地觀察數(shù)據(jù)，建立線性、二項(xiàng)式及指數(shù)等3種時(shí)間序列模型，為排除單一模型預(yù)測(cè)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響，對(duì)上述3種時(shí)間序列模型進(jìn)行權(quán)重分配，再用3種模型分別對(duì)該高速公路通車后G326遵義至湄潭段的交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)3種模型得到的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，把加權(quán)值作為時(shí)間序列的預(yù)測(cè)值，與實(shí)際觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析，檢驗(yàn)當(dāng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時(shí)，時(shí)間序列模型在交通量預(yù)測(cè)中的適應(yīng)性。

2 交通量分析

通過(guò)查詢貴州省歷年交通年報(bào)，得到G326遵義至湄潭段2010—2015年實(shí)際觀測(cè)交通量，如表1所示。

從表1可知，2010—2014年G326遵義至湄潭段交通量雖不呈逐年穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但交通量值相近，2015年觀測(cè)交通量急劇下降，該年杭瑞高速公路的建成通車，同一個(gè)走廊內(nèi)，發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性的通道，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化。對(duì)2010—2014年之間的交通車型構(gòu)成進(jìn)行分析，其車型占比示意如圖1所示。

表1 2010—2015年G326遵義至湄潭段交通量構(gòu)成 pcu/d

圖1 2010—2014年G326遵義至湄潭段車型比例

3 交通量預(yù)測(cè)

3.1 時(shí)間序列

時(shí)間序列是按照時(shí)間排序的一組隨機(jī)變量，本質(zhì)上反映某個(gè)或者某些隨機(jī)變量隨時(shí)間不斷變化的趨勢(shì)；時(shí)間序列中的每個(gè)觀察值大小是影響變化的各種不同因素在同一時(shí)刻發(fā)生作用的綜合結(jié)果。

根據(jù)觀測(cè)的歷史交通量數(shù)據(jù)，采用線性、二項(xiàng)式及指數(shù)等3種模型，擬合G326遵義至湄潭段交通量的時(shí)間序列函數(shù)，并通過(guò)對(duì)上述3種模型進(jìn)行加權(quán)分配，再對(duì)該路段的交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.2 建立時(shí)間序列模型

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，運(yùn)用線性、二項(xiàng)式和指數(shù)模型對(duì)2010—2014年的交通量折算數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，其交通量與時(shí)間的分布關(guān)系如圖2所示。

圖2 時(shí)間序列模型分布

根據(jù)圖2，得到交通量與時(shí)間序列的3種模型，如表2所示。其中，X表示預(yù)測(cè)年份與2010年的差值，Y表示預(yù)測(cè)年份交通量。

表2 交通量的時(shí)間序列模型

根據(jù)表2得到時(shí)間序列模型的相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行模型之間的權(quán)重分配，可得不同模型的權(quán)重分別為：線性模型0.31，二項(xiàng)式模型0.39，指數(shù)模型0.30。

結(jié)合表2擬合得到時(shí)間序列模型及分配的權(quán)重，得到未來(lái)年交通量的時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型為：

Y=0.31Y1+0.39Y2+0.3Y3=2 320.7e0.053X+58.2X2-99.47X+5 796.1

3.3 交通量預(yù)測(cè)與分析

根據(jù)表2得到的模型及相應(yīng)權(quán)重，對(duì)2015年的G326遵義至湄潭段交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)3種模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，結(jié)果如表3所示。

表3 交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 pcu/d

由表3可知，加權(quán)時(shí)間序列模型預(yù)測(cè)得到2015年的交通量為10 259 pcu/d，但表1中G326遵義至湄潭段2015年交通量為 2 892 pcu/d，二者之間差距甚大。究其原因是杭瑞高速遵義至思南段建成通車，該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)更高效便捷的競(jìng)爭(zhēng)性通道，導(dǎo)致路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化，使得大部分普通國(guó)道的交通量轉(zhuǎn)移到高速公路，造成普通國(guó)道的交通量明顯下降。時(shí)間序列是反映觀測(cè)量與時(shí)間這一單一變量之間關(guān)系的模型，故路網(wǎng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)連續(xù)性突變時(shí)時(shí)間序列模型在一定時(shí)間內(nèi)難以反饋，即當(dāng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時(shí)，時(shí)間序列模型預(yù)測(cè)的交通量結(jié)果和實(shí)際數(shù)據(jù)存在較大誤差，此時(shí)，模型預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)性不大。

4 結(jié)束語(yǔ)

1) 當(dāng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不發(fā)生較大變化，路段區(qū)域內(nèi)沒(méi)有新建成具備相應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)力的通道時(shí)，時(shí)間序列模型是一種簡(jiǎn)便高效的交通量預(yù)測(cè)模型，可為路段改擴(kuò)建等時(shí)間的預(yù)測(cè)提供準(zhǔn)確的數(shù)量基礎(chǔ)。

2) 若路網(wǎng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不再具備連續(xù)性時(shí)，時(shí)間序列模型在近期預(yù)測(cè)值中，不能及時(shí)反映這種變化，進(jìn)而不適應(yīng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化較大時(shí)的交通量預(yù)測(cè)，此時(shí)應(yīng)采用“四階段法”等方法來(lái)對(duì)路網(wǎng)的交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)、分配，進(jìn)而得到既有路線的交通量及從既有路線轉(zhuǎn)移到新建成的競(jìng)爭(zhēng)性路段的交通量。