謝輝、巴可偉、韓雄俊

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

高速公路是一項長期投資的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目。無論在建設(shè)期還是運(yùn)營期都是推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)勁“引擎”。在高速公路建設(shè)期間，可以增加稅收，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)繁榮，工程竣工后，隨著車流增加，可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)迅速繁榮，提升城市品位，促進(jìn)城市化水平發(fā)展，吸引大量資金涌入。湖北省高速公路經(jīng)過30多年的建設(shè)發(fā)展，基本建成“七縱五橫三環(huán)”高速公路網(wǎng)。截至2020年，湖北省高速公路里程已達(dá)到7229公里，較2010年增長96.7%，同時高速公路交通流量由2010年的0.8億增長到2019年的3億[1]。接下來湖北省的高速公路發(fā)展將由高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，將解決高速公路高峰時段擁堵、省級間及大中城市間的快速客貨運(yùn)輸?shù)茸鳛楦咚俟钒l(fā)展研究的方向，高速公路流量的研究將成為重點(diǎn)研究方向之一。交通流量、飽和度、車型分布等信息能夠為高速公路規(guī)劃提供重要的信息支撐，目前，高速公路交通量調(diào)查工作的體系建設(shè)已日趨完善，能夠比較準(zhǔn)確的反應(yīng)高速公路路網(wǎng)的交通運(yùn)行特征。

1 高速公路流量研究理論概述

高速公路流量分布的研究主要涉及高速公路運(yùn)行數(shù)據(jù)、高速公路矢量數(shù)據(jù)、收費(fèi)站和樞紐互通數(shù)據(jù)三方面的數(shù)據(jù)，建立交通流量與高速線位的關(guān)系，實現(xiàn)交通流量的地圖可視化。

1.1 高速公路運(yùn)行數(shù)據(jù)

高速公路運(yùn)行數(shù)據(jù)主要是高速公路斷面流量數(shù)據(jù)和收費(fèi)站OD數(shù)據(jù)[2]。以2019年客車信息為例：主要包括斷面編號、斷面名稱、合計流量、車型流量信息，其中斷面編號據(jù)有唯一性，斷面名稱多為收費(fèi)站點(diǎn)和樞紐互通，車型流量包括上行流量、下行流量，如表1所示。

表1 2019年客車流量表

各路段標(biāo)準(zhǔn)車當(dāng)量數(shù)Q計算表達(dá)式如式（1）所示：

1.2 高速公路年報數(shù)據(jù)

高速公路年報數(shù)據(jù)指的是歷年高速公路的矢量數(shù)據(jù)，存在高速公路編號、上行、下行、起點(diǎn)樁號、終點(diǎn)樁號等信息。

1.3 收費(fèi)站、樞紐互通數(shù)據(jù)

根據(jù)高速公路網(wǎng)交通量調(diào)查觀測站點(diǎn)布局規(guī)劃要求的規(guī)定，樞紐互通立交間必須布設(shè)至少一處一類調(diào)查站，省級行政區(qū)劃邊界處必須布設(shè)一處一類調(diào)查站。收費(fèi)站、樞紐互通數(shù)據(jù)可作為單一路段斷面流量檢測起點(diǎn)終點(diǎn)。收費(fèi)站、樞紐屬性信息要求如表2所示。

表2 收費(fèi)站、樞紐互通信息表

1.4 線性參考和動態(tài)分段技術(shù)應(yīng)用

線性參考是使用沿測量的線狀要素的相對為宗旨存儲地理位置的方法。距離測量值用于定位沿線的事件，如圖1所示。

圖1 沿線距離

動態(tài)分段是使用線性參考測量系統(tǒng)計算時間表中存儲和管理時間的地圖位置及地圖上顯示它們的過程。源于每次更改屬性值無需分割（也就是分段）線要素的理念。

線性參考主要用于收費(fèi)站、樞紐互通的線上定位。由于高速公路年報數(shù)據(jù)按照車道數(shù)、設(shè)計時速、路面性質(zhì)等多種屬性信息進(jìn)行分段，導(dǎo)致高速公路線性數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多小段的問題，導(dǎo)致高速公路運(yùn)行數(shù)據(jù)無法快速地落到地圖上。所以需要使用線性參考和動態(tài)分段技術(shù)解決高速公路沿收費(fèi)、樞紐分段的問題[3]。步驟如下：

1.5 高速公路飽和度、區(qū)域交通流量計算

高速公路飽和度是研究和分析道路服務(wù)水平的重要指標(biāo)，飽和度的計算主要考慮兩點(diǎn)：一是交通量，二是最大通行能力。交通量從交通運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取，最大通行能力通過路段的車道數(shù)、設(shè)計時速、調(diào)整系數(shù)計算獲得。

單車道通行能力如表3所示。

表3 不同設(shè)計時速的單車道通行能力

斷面最大通行能力(pcu/天)如式（2）：

式（2）中：CB為單車道基本通行能力；N為車道數(shù)；0.892512為設(shè)計小時系數(shù)；0.12為高峰系數(shù)。

路段飽和度計算：

式（3）中：V為路段交通量；C為路段最大通行能力。

此次研究過程中將道路擁擠程度、服務(wù)水平分為如下五級：

一級服務(wù)水平：道路交通順暢，服務(wù)水平好，V/C小于0.35；

二級服務(wù)水平：道路偶爾有擁堵，服務(wù)水平較高，V/C介于0.35～0.55之間；

三級服務(wù)水平：道路稍微有擁堵，服務(wù)水平一般，V/C介于0.55～0.75之間；

四級服務(wù)水平：道路擁堵，服務(wù)水平較差，V/C介于0.75～0.9之間；

五級服務(wù)水平：道路出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶拢?wù)水平極差，V/C大于0.9。

2 基于湖北省高速交通流量的相關(guān)測算

2.1 湖北省高速公路流量情況

自2009年～2019年，新增高速公路里程3156km，增長約96.1%。高速公路交通流量由6008萬車次到3.07億車次，增長約為511%，如圖2所示。

圖2 2009年～2019年高速公路交通流量變化圖

2.2 湖北省主要市州交通排名

2006年～2019年，湖北省交通量前五市州如表4所示。2009年以前高速公路分區(qū)在武漢市區(qū)域和黃石-武漢-襄陽-十堰方向、武漢-荊州-恩施方向，受此影響，交通流量主要集中在武漢、宜昌、襄陽地區(qū)。隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)的加密，截至2019年黃岡、荊州、咸寧的交通量已超過襄陽，黃岡、荊州地區(qū)的交通出行需求得到了巨大的釋放[4]。

表4 2006年-2019年交通流量前五名地市

2.3 湖北省高速公路飽和度測算

高速公路飽和度較高的路段主要分布在武漢城市群內(nèi)，主要集中在武漢-仙桃-荊州方向、武漢到鄂州方向、武漢-黃岡方向，以紅廟樞紐-蔡甸和劉店-桃園樞紐為甚，飽和度分別達(dá)到了0.93和0.75。其次荊州城區(qū)以東和以北地區(qū)（見圖3）。

圖3 2019年高速公路交通飽和度

2.4 市域交通流分析測算

市域交通流量，反映了各個城市之間高速公路聯(lián)系強(qiáng)度。受區(qū)域、經(jīng)濟(jì)影響，各州市高速交通流量主要來自相鄰或者經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的州市。以中部地州荊門市為例，其流入市州主要為荊州、宜昌、襄陽、武漢為主，其中荊州占比約27%，宜昌市占約24%，襄陽占比約15%，經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的武漢占比約10%，其流出市州以荊州、襄陽、武漢、宜昌為主，其中荊州占比約27%，與流出量基本持平，襄陽占比約20%，武漢占比約20%。荊門到武漢的高速流量出現(xiàn)了反差，流出量遠(yuǎn)大于流入量（見圖4）。

圖4 2019年荊門市市域交通流量圖

3 湖北省高速交通流量特征分析與布局建議

其一，受地理環(huán)境的影響，湖北省各市州經(jīng)濟(jì)和人口發(fā)展出現(xiàn)了巨大的分化，導(dǎo)致高速公路交通量也出現(xiàn)了巨大的分化。

人口分布相對聚集，武漢市、黃岡市、荊州市、襄陽市總?cè)丝跀?shù)達(dá)到48%。經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度集中，武漢市、襄陽市、宜昌市經(jīng)濟(jì)總量占湖北省的58.9%。經(jīng)濟(jì)和人口均呈現(xiàn)出東多西少、平原大山區(qū)小的特點(diǎn)。西部為大山區(qū)，人口密度較小，交通流量明顯偏低，北部與東南部為丘陵，交通流量也比較低，鄂中鄂南為平原，以武漢為首，交通流量集中。鄂東、鄂中地區(qū)人口主要集中在大中城市，交通流量增長速度較高。高速公路出行需求也高度集中在鄂中、鄂東地區(qū)。其中，武漢市最高為17821萬標(biāo)準(zhǔn)車/年，其次為黃岡6768萬標(biāo)準(zhǔn)車/年、宜昌5879萬標(biāo)準(zhǔn)車/年、咸寧5583萬標(biāo)準(zhǔn)車/年，幾乎占據(jù)湖北省高速公路總流量的一半。

另外，湖北省形成了武漢-襄陽-宜昌三地交通大動脈，為武漢、襄陽、宜昌三地為核心城市的三大城市群的交通發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。需要注意的是，宜昌作為宜荊荊恩城市群的核心，地處山區(qū)和平原的交界區(qū)域，目前交通流量偏少，后期可能迎來一波爆發(fā)。建議增強(qiáng)西部、北部與東南部高速公路的連通性，使流量偏低地區(qū)有路可走，提高鄂中鄂南高速公路密度，新建高速公路分流，使人民出行多一條選擇。

其二，湖北省境內(nèi)高速公路車道數(shù)，除武漢市內(nèi)、武漢南部至咸寧方向，絕大多數(shù)為四車道，其最大通行能力基本一致，其飽和度情況主要取決于路段的高速流量，流量大的地區(qū)，飽和度一般偏高。

從高速飽和度情況來看，自2018年G0422高速公路全線通車后，極大程度地分擔(dān)了武漢南-咸安的交通流量，使武漢-咸寧方向的高速公路飽和度得到了很大的降低。從2019年高速公路飽和度情況來看，飽和度較高的路段均集中在武漢的東、西、北三面出市通道上，而且這些區(qū)域的高速公路密度已經(jīng)達(dá)到一定水平，建議十四五期間的高速公路建設(shè)著重于這些路段的改擴(kuò)建，以達(dá)到疏通交通的目的。

4 結(jié)語

通過對高速公路流量、飽和度的研究，掌握高速公路路網(wǎng)的運(yùn)行特征、服務(wù)水平、發(fā)展規(guī)律，為湖北省高速公路的優(yōu)化布局重要的提供數(shù)據(jù)支撐，為各運(yùn)輸方式的統(tǒng)籌融合奠定基礎(chǔ)，進(jìn)一步促進(jìn)湖北省交通運(yùn)輸行業(yè)科學(xué)化發(fā)展。