張學(xué)弛 趙欣苗 虞明遠(yuǎn) 耿蕤

（1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088；2.國家發(fā)展和改革委員會(huì)綜合運(yùn)輸研究所，北京 100045）

一、概述

（一）研究背景

廣深高速地處我國珠三角腹地，全長109km，又稱京港澳高速，是我國廣東省境內(nèi)第一條連接廣州、東莞與深圳的高速公路。廣深高速全線日均斷面交通量可達(dá)10萬輛次，其中貨車日均交通量可達(dá)2萬輛次，晝夜交通量在廣東省常年處于較高水平，是珠三角地區(qū)的重要公路運(yùn)輸走廊。珠三角地區(qū)屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，冬季溫暖濕潤，夏季高溫多雨。受海洋和季風(fēng)影響，該地區(qū)天氣復(fù)雜多變，尤其是在夏季，各類降雨事件頻發(fā)，無論是對(duì)居民日常出行還是物流運(yùn)輸均有較大的影響。當(dāng)前，國內(nèi)對(duì)于惡劣天氣影響不同類別貨車出行量方面的研究尚且不足?？紤]車型、運(yùn)輸類別等因素的差異，惡劣天氣事件對(duì)于不同類別貨車出行的影響也可能存在一定差異性。而揭示這一規(guī)律對(duì)于實(shí)施惡劣天氣事件下交通管控優(yōu)化、交通需求預(yù)測，以及開展多情景交通仿真具有重要的參考價(jià)值。本文綜合考慮珠三角地區(qū)天氣特征，依據(jù)該區(qū)域近兩年降雨數(shù)據(jù)和高速公路貨車交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在進(jìn)一步劃分降雨類別的基礎(chǔ)上，開展統(tǒng)計(jì)測算，系統(tǒng)性分析和論證了各等級(jí)大范圍降雨和局部降雨對(duì)廣深高速各型貨車出行量的影響。

（二）相關(guān)研究綜述

國內(nèi)外對(duì)惡劣天氣事件影響交通系統(tǒng)的研究工作有很多。早在20世紀(jì)90年代各國學(xué)者對(duì)此開展了大量研究并實(shí)證測量相關(guān)影響參數(shù)，從機(jī)理上研究和論證了交通系統(tǒng)受天氣變化的影響，并指出駕駛員行為決策、客觀環(huán)境變化和交通工具服務(wù)水平的變化，綜合決定了惡劣天氣場景下交通運(yùn)輸系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的變化，包括通行能力降低、交通需求的降低、事故率的上升等。

近年來，我國學(xué)者利用不同地區(qū)的觀測數(shù)據(jù)對(duì)惡劣天氣事件影響交通量進(jìn)行了豐富的統(tǒng)計(jì)研究。比較典型的研究案例包括，羅京等人量化評(píng)估了降雨對(duì)海南島高速公路車流量變化的影響；宋剛等人調(diào)查了冰雪條件下交通流變化相關(guān)參數(shù)，定量給出了東北地區(qū)交通量受冰雪天氣影響的變化趨勢(shì)；楊小寶等人研究和分析了降雨和降雪等天氣對(duì)山東省高速公路交通出行量的影響，并在研究中論證了惡劣天氣事件對(duì)交通量影響的延遲效應(yīng)。此外，在公共交通出行領(lǐng)域，汪世雄等人以地鐵客票數(shù)據(jù)為依據(jù)，研究了降雨對(duì)福州地鐵用戶出行量變化的影響。

國外學(xué)者對(duì)此的研究表明，雨、雪和霧均會(huì)降低交通出行需求和路通交通量，但影響程度在不同國家和地區(qū)呈現(xiàn)出差異性。例如，降雪可致使美國愛荷華州高速公路交通量下降16%～47%；在土耳其伊斯坦布爾，降雪可顯著降低交通量約60%；而在北歐的挪威，通常只有極端寒冷條件下的降雨和大風(fēng)才會(huì)顯著抑制公路交通出行量。不同地區(qū)司機(jī)對(duì)各類天氣的適應(yīng)度不同，出行和駕駛習(xí)慣也受區(qū)域環(huán)境影響顯著，因此會(huì)出現(xiàn)上述差異化影響現(xiàn)象。

縱觀典型研究案例，公路交通出行量除受降雨等惡劣天氣強(qiáng)度影響外，也與區(qū)域氣候適應(yīng)性特點(diǎn)、出行工具類別、司機(jī)和乘客個(gè)人特征有關(guān)。而貨車和客車因出行目的和車型類別存在顯著差異，因此受同樣惡劣天氣事件影響也會(huì)有一定區(qū)別。對(duì)此，本篇文章依托廣深高速6種典型貨車出行量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步探究和分析珠三角地區(qū)不同類別降雨對(duì)各類貨車出行量變化的影響。

二、廣深高速貨車交通量結(jié)構(gòu)分析

2020年初撤銷省界收費(fèi)站后，我國高速公路對(duì)貨車實(shí)施全網(wǎng)按車型計(jì)費(fèi)，貨車按收費(fèi)車型總共劃分為6類，車型劃分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《收費(fèi)公路車輛通行費(fèi)車型分類標(biāo)準(zhǔn)》（JT/T 489-2019）。1類貨車和2類貨車均為兩軸車型，其中，車長小于6000mm且最大允許總質(zhì)量小于4500kg劃為1類貨車；車長不小于6000mm或最大允許總質(zhì)量不小于4500kg的劃為2類貨車；3軸～6軸的車型分別定義為3類貨車、4類貨車、5類貨車和6類貨車。

根據(jù)2020年5月6日恢復(fù)新冠肺炎疫情免收通行費(fèi)以來，至2021年11月廣深高速各類貨車交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，本次研究統(tǒng)計(jì)給出各型貨車的按行駛里程加權(quán)的日均交通量分布情況如圖1所示?？傮w上可以看出，廣深高速全車型日均貨車交通量水平可達(dá)2萬輛/日。其中，1類貨車日均交通量約為10500輛次，排在全車型第1位；2類貨車日均交通量約為4000輛次，排在全車型第2位；6類貨車日均交通量約為2000輛次，排在第3位。3類、4類和5類貨車交通量水平相對(duì)較低，日均交通量分別約為1200輛/日、900輛/日和500輛/日。

圖1 廣深高速各型貨車日均交通量

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分布可以看出，中小型貨車（1類、2類）日均交通量浮動(dòng)相對(duì)較大。1類貨車交通量主要波動(dòng)區(qū)間為9900輛/日～11900輛/日，低限置信區(qū)間為7000輛/日，極個(gè)別日期會(huì)出現(xiàn)交通量低于7000輛/日的情況；2類貨車交通量主要波動(dòng)區(qū)間為3500輛/日～4500輛/日，低限置信區(qū)間為2000輛/日，極個(gè)別日期會(huì)出現(xiàn)交通量低于2000輛/日的情況。對(duì)于大型貨車，平均交通量水平相對(duì)穩(wěn)定且分布集中。在春節(jié)、國慶節(jié)等大型節(jié)假日期間，各型貨車的出行量水平均會(huì)在不同程度上呈現(xiàn)出顯著偏低的情況，如箱型圖中低限置信區(qū)間以外的樣本統(tǒng)計(jì)點(diǎn)所示。換言之，該日期內(nèi)的交通觀測值不能夠充分體現(xiàn)總體樣本的統(tǒng)計(jì)分布，具有特殊性。因此，在研究惡劣天氣事件等外部因素對(duì)交通量影響時(shí)，也應(yīng)進(jìn)一步對(duì)該類樣本數(shù)據(jù)予以剔除，以防引入過強(qiáng)的干擾噪聲。

從時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，6種貨車的每日交通量占比結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，如圖2所示。其中1類貨車的行駛量常年占比超過50%，2類貨車占比約為20%，6類貨車的占比約為10%，這也反映出此3類車型是廣深高速貨車收費(fèi)的最主要車型。值得說明的是，6類貨車出行量的相對(duì)占比呈現(xiàn)出一定周期性特征。在周日，6軸貨車的相對(duì)占比可達(dá)12%～13%，其根本原因是中小型貨車在周日時(shí)的出行量相對(duì)降低，而6軸貨車的出行量受周末影響相對(duì)較小，因此呈現(xiàn)出這一周期性特征。

圖2 廣深高速各型貨車出行量占比結(jié)構(gòu)

三、珠三角地區(qū)降雨特征與分類

（一）廣深高速沿線降雨特征

珠三角地區(qū)瀕臨海洋，氣候類型接近熱帶季風(fēng)氣候，降雨頻繁，幾乎沒有降雪。該地區(qū)的主要降雨為每年的4月～10月。本次研究根據(jù)中國氣象局地表氣象觀測數(shù)據(jù)，采用地理柵格匹配的方式，統(tǒng)計(jì)給出廣深高速全線日均降雨情況，統(tǒng)計(jì)時(shí)段為2020年5月～2021年底。

圖3按時(shí)間序列方式給出廣深高速全線日均降雨量分布狀況。2020年和2021年兩年數(shù)據(jù)顯示，4月底～10月初為該地區(qū)降雨頻發(fā)時(shí)段，11月～次年3月降雨較少，這與該地區(qū)近10年降雨整體特征基本一致?？梢钥闯?，該區(qū)域的降雨事件中，暴雨（累計(jì)觀測降雨量不小于50mm/日）并不罕見，這與我國內(nèi)地中部和北方地區(qū)形成鮮明對(duì)比。在2021年底臺(tái)風(fēng)“獅子山”事件當(dāng)日，全線平均累計(jì)降雨超過150mm。此外，廣深高速沿線各個(gè)區(qū)域在每年的降雨季可累計(jì)迎來數(shù)十乃至近百場大大小小的降雨，既包括連續(xù)大范圍降雨事件，也包括小范圍局部降雨事件。這對(duì)于分析該區(qū)域各種降雨事件對(duì)高速公路貨車出行量的影響提供了良好的統(tǒng)計(jì)樣本。

圖3 廣東省珠三角區(qū)域平均降雨?duì)顩r時(shí)序分步

（二）降雨類別和等級(jí)劃分

通常，降雨強(qiáng)度根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)降水量可劃分為4個(gè)等級(jí)，24小時(shí)內(nèi)降雨量小于10mm劃分為小雨，10mm～25mm劃分為中雨，25mm～50mm劃分為大雨，50mm以上劃分為暴雨。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮珠三角地區(qū)降雨空間特征，本研究進(jìn)一步將降雨事件劃分為大范圍降雨和局部降雨。這是因?yàn)楦咚俟防锍梯^長并且行駛車輛既有長途出行也有短途出行，而長途車輛在其一次出行中可能會(huì)穿越多種不同的天氣事件。因此，將降雨事件進(jìn)一步劃分為局部降雨和大范圍降雨對(duì)于分析高速公路交通量變化影響具有現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)目標(biāo)給定的高速公路線路，綜合考慮降雨空間范圍和內(nèi)部各觀測點(diǎn)降雨量等級(jí)，提出大范圍降雨和局部降雨等級(jí)劃分依據(jù)如表1所示。對(duì)于給定研究區(qū)域，若24小時(shí)累計(jì)降雨覆蓋空間超過80%，則劃分為大范圍降雨；否則歸類為局部降雨，降雨強(qiáng)度根據(jù)該區(qū)域內(nèi)24小時(shí)最大累計(jì)降雨量觀測值定義。

表1 大范圍和局部降雨等級(jí)劃分依據(jù)

四、降雨對(duì)各型貨車出行量影響分析

該研究對(duì)2020年5月～2021年底中國氣象局地表氣象觀測數(shù)據(jù)和該時(shí)段內(nèi)廣深高速全線各型貨車每日出行量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空耦合，得到廣深高速全線每日降雨?duì)顩r信息，以及相應(yīng)場景下各型貨車出行量。根據(jù)降雨空間覆蓋范圍和當(dāng)日各觀測點(diǎn)累計(jì)降雨量信息進(jìn)一步將降雨場景分類為大范圍降雨和局部降雨，在剔除節(jié)假日樣本數(shù)據(jù)的前提下，對(duì)各類場景下各型貨車出行量的變化開展樣本均值分析和分布統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。測算得到局部降雨和大范圍降雨天氣事件下1類～6類貨車出行量均值變化及95%統(tǒng)計(jì)置信區(qū)間，結(jié)果分別如圖4和圖5所示。

圖4 各等級(jí)局部降雨對(duì)各型貨車出行量變化的影響

圖5 各等級(jí)大范圍降雨對(duì)各型貨車出行量變化的影響

該研究結(jié)果與國內(nèi)外其他典型案例結(jié)論一致的是，降雨會(huì)在一定程度上降低交通總體出行量，而影響的拐點(diǎn)通常是暴雨場景（24小時(shí)累計(jì)降水量不小于50mm）。對(duì)于不同降雨等級(jí)，小雨到大雨對(duì)貨類車整體出行的影響相對(duì)較小。結(jié)合出行量變化95%置信區(qū)間來看，局部小雨、中雨和大雨并不會(huì)顯著影響各型貨車的出行需求。當(dāng)發(fā)生局部暴雨事件時(shí)，小型貨車（1類）和大型貨車（5類和6類）的出行量分別會(huì)降低11%和8%左右，而3類貨車受到的影響最低。其主要原因是3類貨車多為區(qū)域或城際間工程運(yùn)輸車輛，局部降雨大多情況下范圍小，持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)其當(dāng)日出行需求影響不大。換言之，在局部降雨場景下，該類車輛可以相對(duì)靈活調(diào)整當(dāng)日內(nèi)的出行時(shí)間，而不影響其當(dāng)日作業(yè)。

通過對(duì)比大范圍降雨和局部降雨情景下各類貨車出行量變化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，同等級(jí)的大范圍降雨相較于局部降雨對(duì)各類車輛交通出行量均呈現(xiàn)出更加顯著的影響。在局部降雨場景下，除暴雨外，其他等級(jí)的降雨對(duì)貨車出行量幾乎沒有顯著性影響，但是當(dāng)大范圍降雨事件發(fā)生，各類車輛的出行量均會(huì)出現(xiàn)明顯的降低。具體來看，局部暴雨場景下，1類～6類貨車出行量分別降低11.25%、4.56%、4.78%、5.62%、8.79%和8.99%；大范圍暴雨場景下，1類至6類貨車出行量降比分別可達(dá)25.23%、13.08%、16.76%、15.59%、13.81%和14.52%。此外，大范圍降雨時(shí)，大雨和暴雨事件對(duì)各類車型出行量影響的置信區(qū)間上限和下限較局部降雨場景下更加接近均值，這也可以說明大范圍降雨事件對(duì)各類車出行量的影響從統(tǒng)計(jì)分布上來看更為顯著。

從不同車型之間的比較來看，1類貨車的出行量受強(qiáng)降雨事件的干擾最大，顯著高于其他車型出行量的變化。一方面，此類貨車相較大型貨車在惡劣天氣下的行駛安全性較低；另一方面，此類貨車多為區(qū)域性中短途運(yùn)輸車輛，出行安排相對(duì)彈性。對(duì)于大型貨車，尤其是4類～6類貨車，行駛路徑大多為貫穿廣深高速的長途運(yùn)輸車輛，局部暴雨和大范圍暴雨對(duì)其出行影響呈現(xiàn)出顯著的差異。一定程度上可以反映出，對(duì)于此類貨運(yùn)車輛，往往不會(huì)過于受制于途經(jīng)點(diǎn)、始發(fā)地、亦或是目的地的局部暴雨事件。而對(duì)于大范圍降雨，尤其是暴雨，大型貨車的出行量往往會(huì)受到顯著影響。

五、結(jié)語

本文對(duì)降雨影響高速公共路貨車出行量變化開展了進(jìn)一步研究，依托珠三角地區(qū)地表氣象觀測數(shù)據(jù)和廣深高速公路收費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將降雨事件進(jìn)一步分類為大范圍型降雨和局部型降雨，并分類測算和統(tǒng)計(jì)分析了各等級(jí)降雨影響下廣深高速公路的6種貨車出行量變化。研究表明，降雨對(duì)高速公路上不同車型的貨車出行量影響具有顯著差異性，小型貨車出行量受降雨影響更為顯著，而大型貨車的出行量受降雨影響相對(duì)較低。大范圍降雨相較局部降雨對(duì)各類貨車出行帶來的影響更為突出，大范圍降雨時(shí)，廣深高速小型貨車交通量平均下降25%，大型貨車交通量降低接近15%。本研究及相關(guān)結(jié)論對(duì)于惡劣天氣場景下高速公路交通需求預(yù)測及管控優(yōu)化、開展惡劣天氣事件級(jí)聯(lián)效應(yīng)下的區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響分析均具有重要參考意義。