吳大勇， 孫 凱， 張紫昱， 亓 航， 伍毅平

(1.招商新智科技有限公司， 北京 100070;2.招商局公路網(wǎng)絡(luò)科技控股股份有限公司京津塘高速分公司， 北京 100176;3.北京工業(yè)大學，北京市交通工程重點實驗室， 北京 100124)

0 引言

近年來，我國高速公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展對促進國家經(jīng)濟發(fā)展起到了十分重要的作用. 然而，隨著高速公路交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)?？偭颗c交通量不斷提升，高速公路的運營管理面臨更高的要求和挑戰(zhàn). 目前高速公路系統(tǒng)缺乏精細化管理，對突發(fā)交通事故仍處于被動狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)存在“監(jiān)而不控”等現(xiàn)象. 研究表明[1]，提升高速公路運營管理水平的關(guān)鍵在于對高速公路的實時監(jiān)測與評估診斷分析. 因此，建立一套以需求引領(lǐng)，問題為導向，與我國高速公路運營狀況相適應(yīng)的完整監(jiān)測評價指標體系十分必要.

交通運輸部于2012年首次提出建立公路網(wǎng)運營監(jiān)測與評價指標體系[2]，交通學者在高速公路信息監(jiān)測與運營管理方面進行了大量研究[3]. 然而，不同的高速公路監(jiān)測環(huán)境不同，其指標選取也因運營單位的監(jiān)測需求而異. 目前高速公路運營監(jiān)測與評價指標體系多是側(cè)重某一方面，如僅在某一地區(qū)(山區(qū)公路、橋隧路段)或是僅針對安全評價、服務(wù)評估、運行監(jiān)測或環(huán)境診斷的指標體系[4-7]，并沒有形成全面的高速公路運營監(jiān)測評價體系，存在較為分散且指標不統(tǒng)一的問題.

本文建立的指標體系力圖全面涵蓋高速公路的監(jiān)測內(nèi)容，以從多方面多層次地反映高速公路的運營狀況. 研究從高速公路運營管理部門角度出發(fā)，旨在通過對高速公路監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和現(xiàn)有國家標準與各類文獻中的指標梳理，根據(jù)指標選取原則、影響因素分析等方法，從各個維度、不同層面構(gòu)建高速公路運營監(jiān)測與評價指標體系，進而評估高速公路運營狀態(tài)，為定量或定性分析與評價高速公路的運營效果提供基礎(chǔ).

1 高速公路運營監(jiān)測與評價指標體系構(gòu)建方法

1.1 需求分析

管理部門的監(jiān)測需求與高速公路的影響因素都需在“人- 車- 路- 環(huán)境”組成的動態(tài)交通系統(tǒng)中考慮，其中安全性與暢通性是高速公路運營管理的最終需求. 當前監(jiān)測信息主要包括交通運行數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備損壞與交通事故等方面. 主要監(jiān)測評價內(nèi)容有流量、速度、密度、事故形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施使用情況、惡劣天氣、地質(zhì)環(huán)境等. 另外，在運營期間的效益、服務(wù)滿意度以及使用者的出行體驗對管理部門來說意味著高速公路運營效果在讓公眾滿意的同時是否也達到了持續(xù)收益.

1.2 構(gòu)建原則

科學合理的指標是構(gòu)建指標體系的基礎(chǔ). 由于影響高速公路運行狀態(tài)的因素復(fù)雜多樣、結(jié)構(gòu)繁雜，為保證監(jiān)測指標體系的客觀、全面和科學性，建立指標應(yīng)遵循以下原則.

1)目標性原則：指標體系的設(shè)計和搭建應(yīng)緊緊圍繞改善高速公路交通安全與提升效率這一目標，應(yīng)以是否滿足相關(guān)需求為判別標準，判斷各項指標是否反映出監(jiān)測對象和評價內(nèi)容的信息，達到可應(yīng)用的效果.

2)系統(tǒng)性原則：高速公路運營監(jiān)測評價指標體系涉及范圍較廣，應(yīng)從多因素、多維度、深層次、系統(tǒng)化地反映高速公路交通狀態(tài)的整體性能和服務(wù)質(zhì)量，以保證各項指標的全面性與可靠性.

3)可操作性原則：在獲取指標的過程中，應(yīng)考慮各項指標的可操作性，指標盡可能用現(xiàn)有的調(diào)查方法或者統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲得，避免造成不必要的困難. 指標體系應(yīng)層次清晰、規(guī)范精煉，使之具有實際應(yīng)用與推廣價值.

4)科學性原則：指標體系應(yīng)具有科學性，即指標的選擇、數(shù)據(jù)的收集和計算方法的界定以相關(guān)統(tǒng)計報告、學術(shù)理論等公認的科學理論為依據(jù)[8].

1.3 總體框架

高速公路運營監(jiān)測評價指標體系由基礎(chǔ)指標體系和綜合指標組成. 如圖1所示，本文從“效率監(jiān)測、安全監(jiān)測、設(shè)施監(jiān)測、綠色監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、效益監(jiān)測”6大監(jiān)測方向出發(fā)，描述了運營監(jiān)測評價指標體系的構(gòu)建思路. 基礎(chǔ)指標所揭示的內(nèi)容反映對象的某一方面，通過指標選取與層級分類過程，最終確立基礎(chǔ)指標體系. 綜合指標是由多個基礎(chǔ)指標結(jié)合并進行相關(guān)計算的綜合得分，通過綜合分析高速公路主要監(jiān)測需求，給出綜合指標的設(shè)置建議與對應(yīng)的關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)指標. 兩者相輔相成，緊密結(jié)合，以高速公路運營管理部門的實際應(yīng)用為導向，助力高速公路運營管理部門實現(xiàn)對高速公路的可監(jiān)測、可調(diào)控目標.

圖1 運營監(jiān)測評價指標體系構(gòu)建思路

2 高速公路運營監(jiān)測評價基礎(chǔ)指標體系

2.1 指標選取

2.1.1 運行狀態(tài)指標

主要對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運行效率、運行安全和節(jié)能情況進行動態(tài)分析，以掌握道路運行信息. 具體來說，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)指標，用以監(jiān)測高速公路的基本情況；效率指標主要考慮擁堵程度、道路負荷度等情況，來判斷道路的擁堵情況和通達性；安全指標主要考慮事故數(shù)據(jù)與行為數(shù)據(jù)；駕駛行為是影響道路安全的重要因素[9]，可充分選取危險駕駛行為(如急加急減、急轉(zhuǎn)彎、急變道)等監(jiān)測指標，以判定事故風險. 節(jié)能指標主要考慮車輛排放、油耗等.

2.1.2 道路條件指標

我國現(xiàn)階段對設(shè)施的監(jiān)測與評價主要以道路設(shè)施與交通安全設(shè)施為主. 一方面，公路自身結(jié)構(gòu)及所屬附件設(shè)施的配備狀況會不同程度地影響高速公路的運營安全. 如路面產(chǎn)生沉降、裂縫或線形的改變會增加道路風險導致事故發(fā)生. 此外，對橋隧路段的安全監(jiān)測能及時發(fā)現(xiàn)隱患，從而排除病害災(zāi)害. 因此，應(yīng)對道路條件的路基路面、道路線形、特殊區(qū)域的土建結(jié)構(gòu)等進行日常監(jiān)測，以確保道路條件滿足標準要求. 其對應(yīng)的指標包括路面破損情況、道路曲線組合比例、應(yīng)力、變形、荷載等.

另一方面，指路標志標線影響駕駛員的道路選擇，若能及時發(fā)現(xiàn)標志遮擋、損壞等，則可避免倒車、逆行等現(xiàn)象的發(fā)生. 由于隧道空間封閉，通風照明較差，事故緊急救援受到很大制約. 必須對隧道內(nèi)機電、救援與監(jiān)控設(shè)施等交通安全設(shè)施進行監(jiān)測. 基于上述分析，交通安全設(shè)施對應(yīng)的指標包括標志標線、特殊的區(qū)域設(shè)施設(shè)備的完備率與完好率.

2.1.3 外部環(huán)境指標

外部環(huán)境主要考慮天氣、重大事件和地質(zhì)環(huán)境因素. 對高速公路的影響主要體現(xiàn)在駕駛員視距、道路通達性與車輛操縱穩(wěn)定性等方面. ①惡劣天氣下道路濕滑、附著系數(shù)減小、能見度低，遇轉(zhuǎn)彎或緊急情況采取制動措施時容易發(fā)生側(cè)滑、跑偏或甩尾現(xiàn)象. 因此，需重點監(jiān)測氣象災(zāi)害信息. 其對應(yīng)的指標包括惡劣天氣等級、道路附著系數(shù)等. ②及時掌握貨物散落、路段施工養(yǎng)護和重大活動等重大事件的發(fā)生頻次、時間、地點和影響范圍對于保證道路安全具有重要作用. ③地質(zhì)災(zāi)害帶來的后果相對較為嚴重，直接影響道路的正常通車，還會帶來重大災(zāi)害與財產(chǎn)損失. 應(yīng)重點監(jiān)測滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害信息，對應(yīng)指標包括位移、流速、邊坡變形、災(zāi)害事件影響范圍、影響時間等. 監(jiān)測有助于管理部門進行預(yù)警措施，采取必要的防護手段.

2.1.4 企業(yè)效益指標

企業(yè)效益指標主要考慮收費站ETC系統(tǒng)與運營效益因素. 需分析衡量ETC對交通的改善關(guān)系和效益成本關(guān)系. 此外，確保運營效益穩(wěn)定增長是企業(yè)經(jīng)營的重要目的，使用者的行車體驗是管理部門考慮的重要因素，代表使用者在高速公路系統(tǒng)中得到的舒適、方便、經(jīng)濟等服務(wù)程度，有利于高速公路服務(wù)設(shè)施的標準化、規(guī)范化管理. 通過評估企業(yè)效率、管理水平以及服務(wù)質(zhì)量等，更有利于企業(yè)做出科學管理、及時止損、改進方案等措施. 其對應(yīng)指標主要包括管理費用、平均收費時間、運營凈利潤率等.

2.2 基礎(chǔ)指標體系建立

根據(jù)指標選取分析，建立基礎(chǔ)指標體系框架如圖2所示.

圖2 基礎(chǔ)指標框架

運行狀態(tài)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運行效率、運行安全與節(jié)能環(huán)保；道路條件包括道路基礎(chǔ)設(shè)施與交通安全設(shè)施；外部環(huán)境包括天氣、特殊事件與地質(zhì)條件；企業(yè)效益包括ETC評價和運營效益.

首先根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容的目標或涉及范圍設(shè)計出指標體系；其次按照目標內(nèi)容的構(gòu)成進行逐次分解, 直到分解出來的指標可直接觀察或測得；最終建立基礎(chǔ)指標體系. 如表1所示，指標體系共包含有202個基礎(chǔ)指標.

表1 基礎(chǔ)指標體系設(shè)置

續(xù)表1

3 高速公路運營監(jiān)測評價綜合指標

綜合指標基于多源數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)多個基礎(chǔ)指標分析高速公路的整體性能. 相比基礎(chǔ)指標，綜合指標更能直觀地反映整體交通運行狀況的變化趨勢，能較為全面地反映道路的效率安全等問題. 從運行效率、運行安全、節(jié)能環(huán)保3個方面分別給出綜合評價指數(shù)設(shè)置建議，如表2所示.

表2 綜合指標設(shè)置建議

3.1 運行效率

綜合反映高速公路的交通運行效率情況. 首先，道路服務(wù)水平作為反映道路服務(wù)質(zhì)量的綜合指數(shù)已被證明其科學性與合理性，具有重要的應(yīng)用價值；其次，交通運行狀態(tài)監(jiān)測是管理部門進行交通管理和駕駛者進行路徑選擇的基礎(chǔ). 因此可從2個角度分析運行狀態(tài)的演變過程：一是基于交通流數(shù)據(jù)判定整體道路的運行狀態(tài)；二是通過分析交通擁堵產(chǎn)生、演化和消散的過程以此判定擁堵程度. 高速公路出入口是分析通行狀況的薄弱環(huán)節(jié)，有必要監(jiān)測高速公路收費站ETC與傳統(tǒng)人工收費通道相耦合的綜合通行狀況. 因此，本文針對運行效率方面的綜合指標設(shè)置建議有服務(wù)水平、交通流運行指數(shù)、交通擁堵指數(shù)與收費站通行指數(shù)，旨在及時發(fā)現(xiàn)高速公路上存在的交通運行效率問題，也為高速公路主動交通管理策略提供支持.

3.2 運行安全

綜合反映高速公路的交通運行安全情況. 交通事故是交通流特征、駕駛行為、道路環(huán)境特征與車輛特性共同作用的結(jié)果，綜合分析高速公路運行安全和風險評估是提高行車安全的重中之重. ①可基于交通流狀態(tài)的綜合影響確定整體路網(wǎng)與路段的運行安全狀態(tài). ②有研究發(fā)現(xiàn)[22]危險駕駛行為會帶來交通安全風險隱患，因此評估道路秩序與混亂程度給研究者提供了新的思路. 基于上述分析，有必要分別建立交通流安全狀態(tài)指標與交通秩序指數(shù)，用以實時評價高速公路安全狀況和交通秩序情況. ③基于外部環(huán)境數(shù)據(jù)和歷史事故數(shù)據(jù)，可建立行車風險指數(shù)與封閉指數(shù)，用以監(jiān)測與評估高速公路的行車風險，確定道路是否封閉或封閉時長，為改善管理部門的治理舉措具有重要參考意義.

3.3 節(jié)能環(huán)保

動態(tài)監(jiān)測高速公路車輛能源消耗和尾氣排放情況. 可建立綜合指數(shù)評價高速公路綠色發(fā)展情況，重點考慮運行車輛油耗與排放對周邊環(huán)境的影響，對于實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)境的友好和諧具有現(xiàn)實意義. 本文對該類綜合指標建議設(shè)置為綠色運行指數(shù).

4 結(jié)論

本文從運行狀態(tài)、道路條件、外部環(huán)境、企業(yè)效益4個方面構(gòu)建了高速公路運營監(jiān)測評價基礎(chǔ)指標體系，并從運行效率、運行安全、節(jié)能環(huán)保3個方面給出了綜合指標的設(shè)置建議. 最終指標體系共包含202個基礎(chǔ)指標和9個綜合指數(shù). 研究成果為高速公路運營監(jiān)測與評價提供了系統(tǒng)、全面的指標選項，有助于解決現(xiàn)有指標較為分散的問題，為高速公路運營管理部門準確、動態(tài)把握高速公路運營狀態(tài)，有針對性地開展分析和管理提供支撐. 本文僅針對指標體系的構(gòu)建與指標選取進行闡述，監(jiān)測指標的相關(guān)采集方式以及數(shù)據(jù)本地化等有待完善. 隨著智能交通領(lǐng)域的擴展和監(jiān)測水平的提高，運營監(jiān)測評價指標有待進一步挖掘與更新.