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        基于交通調(diào)查數(shù)據(jù)的普通國省道路網(wǎng)車型占比計(jì)算方法探究

        2022-10-15 01:14:10郭建華
        江蘇科技信息 2022年27期

        趙 巖,楊 東,郭建華

        (東南大學(xué) 智能運(yùn)輸系統(tǒng)研究中心,江蘇 南京 210018)

        0 引言

        普通國省道路網(wǎng)是我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,在滿足客貨運(yùn)輸需求、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要的作用。普通國省道路網(wǎng)客貨運(yùn)輸車輛安全、高效的運(yùn)行,離不開公路管理部門全路網(wǎng)覆蓋、動(dòng)態(tài)感知、互聯(lián)互通的監(jiān)測(cè)體系。而車型占比是路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容之一,也是評(píng)價(jià)路網(wǎng)交通組成的關(guān)鍵指標(biāo)。同時(shí),掌握普通國省道路網(wǎng)各類車型的占比信息,可用來分析路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)外,還可用來判斷路網(wǎng)客貨運(yùn)輸發(fā)展變化,探究路網(wǎng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益[1],對(duì)通過公路管理的針對(duì)性和效率具有重要意義。因此,有必要對(duì)普通國省道路網(wǎng)各類車型占比的計(jì)算展開研究。

        車型占比是指道路交通量中各種車輛的比例[2]。從定義可知,車型占比的計(jì)算必須依托交通量數(shù)據(jù),而交通量具有時(shí)空分布特性,故不同時(shí)空情形下的車型占比代表著不同狀態(tài)的交通組成。在時(shí)間特性方面,多數(shù)研究是根據(jù)年平均日交通量(Annual Average Daily Traffic,AADT)來計(jì)算各種車型的比例,而王鑫等[3]通過小時(shí)交通量來求解車型占比。在空間特性方面,車型占比計(jì)算可分為路段、路線、路網(wǎng)3個(gè)級(jí)別。路段級(jí)別中:付鑫等[4]根據(jù)高速公路收費(fèi)站采集的交通量數(shù)據(jù),反推車輛行駛路徑與車輛行駛各路段的時(shí)間,通過集成每個(gè)路段分車型的交通量,計(jì)算路段的車型占比;盧川等[5]根據(jù)路段交通檢測(cè)設(shè)備采集分車型交通量數(shù)據(jù),按照比重法求解各路段上車型的比例。路線級(jí)別中,康榮玲等[6]和賈可樂等[7]是通過對(duì)路段交通量與路段長度進(jìn)行加權(quán)平均來測(cè)算路線分車型交通量,然后按照比重法計(jì)算國省干線通行車型的構(gòu)成比例。路網(wǎng)級(jí)別中,王鑫等[3]主要針對(duì)高速公路網(wǎng)展開研究,通過對(duì)高速公路網(wǎng)各路段的交通量進(jìn)行求和平均處理,得到路網(wǎng)分車型交通量,并計(jì)算路網(wǎng)的車型占比。

        根據(jù)研究現(xiàn)狀可知,時(shí)間維度下車型占比計(jì)算以年平均日交通量為基礎(chǔ)的研究居多,空間維度下車型占比計(jì)算的研究在路段和線路級(jí)別上較為成熟,但路網(wǎng)級(jí)別的研究關(guān)注較少,特別是普通國省道路網(wǎng)的車型占比研究。因此,本文針對(duì)公路網(wǎng)車型占比計(jì)算問題,選擇普通國省道路網(wǎng)為研究對(duì)象,考慮路段、路線、路網(wǎng)之間的關(guān)系[8],基于交通調(diào)查數(shù)據(jù),提出一種計(jì)算公路網(wǎng)車型占比的二次加權(quán)平均法,即首先根據(jù)實(shí)時(shí)交通調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算路段分車型年平均日交通量,然后以路段長度為權(quán)值,一次加權(quán)計(jì)算路線分車型年平均日交通量,最后以路線長度為權(quán)值,二次加權(quán)計(jì)算公路網(wǎng)分車型年平均日交通量,并計(jì)算得到公路網(wǎng)車型占比。

        1 計(jì)算方法

        本文通過總結(jié)分析國內(nèi)外關(guān)于公路交通車型占比的研究,重點(diǎn)關(guān)注公路網(wǎng)車型占比的計(jì)算。為此,首先確定車輛的類型,即汽車車型。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范[9],選擇7種車型作為占比計(jì)算的目標(biāo)車型,包括中小客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車、特大貨車、集裝箱車[7]。其次,考慮到公路網(wǎng)AADT是評(píng)價(jià)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo),本文選擇計(jì)算公路網(wǎng)AADT的車型占比。然后,本文使用二次加權(quán)平均法計(jì)算公路網(wǎng)AADT車型占比,即以路段交通調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),先針對(duì)路段AADT,以路段長度為權(quán)值加權(quán)平均計(jì)算路線AADT,后對(duì)路線AADT,以路線長度為權(quán)值加權(quán)平均計(jì)算公路網(wǎng)AADT,從而計(jì)算公路網(wǎng)AADT各種車輛流量占比?;诮煌ㄕ{(diào)查數(shù)據(jù)的普通國省道路網(wǎng)車型占比計(jì)算方法的流程如圖1所示。

        圖1 路網(wǎng)車型占比計(jì)算總體流程

        由圖1可知,公路網(wǎng)車型占比計(jì)算方法主要包括4個(gè)步驟。

        (1)步驟1:計(jì)算路段分車型交通量。

        針對(duì)路網(wǎng)中的每一個(gè)路段,在通過公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)獲取路段實(shí)時(shí)5 min交通調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,計(jì)算路段的中小客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車、特大貨車、集裝箱車7種車型的AADT,計(jì)算方法如式(1)所示:

        (1)

        式中:Q路段lk是第l條路段上第k種車型的AADT,單位為輛/日;N是當(dāng)前路段中5 min交通數(shù)據(jù)的樣本量,對(duì)于365天而言,則有12×24×365=105 120條數(shù)據(jù);D是當(dāng)前路段中交通數(shù)據(jù)的天數(shù),一般每年按365天計(jì)算;qlki是第l條路段上第k種車型一年中第i個(gè)5 min的實(shí)時(shí)交通量,可通過公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)直接獲得。

        (2)步驟2:計(jì)算路線分車型交通量。

        針對(duì)路網(wǎng)中的每一條路線,在利用式(1)計(jì)算得到路段分車型AADT基礎(chǔ)上,按照路段長度進(jìn)行加權(quán)平均,得到路線中7種車型的AADT,計(jì)算方法如式(2)所示:

        (2)

        (3)步驟3:計(jì)算路網(wǎng)分車型交通量。

        針對(duì)整個(gè)公路網(wǎng),在利用式(2)計(jì)算得到路線分車型AADT基礎(chǔ)上,按照路線長度進(jìn)行加權(quán)平均,得到路網(wǎng)中7種車型的AADT,計(jì)算方法如式(3)所示:

        (3)

        (4)步驟4:計(jì)算路網(wǎng)車型占比。

        針對(duì)步驟3得到的公路網(wǎng)7種車型AADT,計(jì)算各車型在AADT中的占比,即首先求和得到公路網(wǎng)的全車型AADT,然后將7種分車型AADT分別除以公路網(wǎng)全車型AADT,得到公路網(wǎng)中7種車型的占比,計(jì)算方法如式(4)所示:

        (4)

        2 實(shí)例分析

        2.1 示例路網(wǎng)選擇

        本文選擇徐州市普通國省道中由G235盆景小鎮(zhèn)、G235沖口、S424唐店3個(gè)路段構(gòu)成的路網(wǎng)作為示例路網(wǎng)。其中,G235盆景小鎮(zhèn)和G235沖口兩個(gè)路段在一條線路G235上,S424唐店在和G235相交的S424上,3個(gè)路段的里程分別為7.217 km,23.932 km和20 km。3個(gè)路段上均建有連續(xù)式交通調(diào)查站,可全天候、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)地采集路段上各類車輛的交通量數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)采集間隔為5 min,并可將采集的交通量數(shù)據(jù)上傳到公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)。公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)中采集的交通量有中小客車交通量、大客車交通量、小貨車交通量、中貨車交通量、大貨車交通量、特大貨車交通量、集裝箱車交通量,覆蓋了本文選擇的7種車型。

        2.2 路段交通量計(jì)算

        讀取公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,分別獲取G235盆景小鎮(zhèn)、G235沖口、S424唐店3個(gè)路段7種車型在2021年內(nèi)全部5 min間隔的交通量數(shù)據(jù),然后基于路段實(shí)時(shí)交通調(diào)查數(shù)據(jù),按照式(1)計(jì)算3個(gè)路段的中小客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車、特大貨車、集裝箱車7種車型的年平均日交通量。以中小客車車型為例,計(jì)算3個(gè)路段該車型的年平均日交通量,其他車型計(jì)算過程相同,最后計(jì)算結(jié)果如表1所示。

        G235盆景小鎮(zhèn)路段中小客車交通量=

        G235沖口路段中小客車交通量=

        S424唐店路段中小客車交通量=

        表1 路段上7種車型的年平均日交通量 單位:輛/日

        2.3 路線交通量計(jì)算

        基于表1所示的路段分車型年平均日交通量計(jì)算結(jié)果,按照式(2)計(jì)算G235,S424路線分車型的年平均日交通量。以中小客車車型為例,計(jì)算G235,S424路線上該車型年平均日交通量,其他車型計(jì)算過程相同。

        G235路線中小客車交通量=

        8 296(輛/日)

        2.4 路網(wǎng)交通量計(jì)算

        基于G235,S424路線分車型的年平均日交通量計(jì)算結(jié)果,按照式(3)計(jì)算示例路網(wǎng)中分車型的年平均日交通量。以中小客車車型為例,計(jì)算示例路網(wǎng)該車型年平均日交通量,其他車型計(jì)算過程相同。

        示例路網(wǎng)中小客車交通量=

        2.5 路網(wǎng)車型占比計(jì)算

        基于示例路網(wǎng)分車型年平均日交通量計(jì)算結(jié)果,按照式(4)分別計(jì)算示例路網(wǎng)中7種車型的占比。以中小客車車型為例,計(jì)算示例路網(wǎng)中該車型的占比,其他車型計(jì)算過程相同。

        示例路網(wǎng)中小客車車型占比=

        2.6 最終結(jié)果

        根據(jù)上述計(jì)算過程,得到7種車型的路線交通量、示例路網(wǎng)交通量及車型占比結(jié)果如表2所示。由表2可知,示例路網(wǎng)中小客車車型占比最大,其次是特大貨車,集裝箱車車型占比最小,該信息為制訂有效的公路網(wǎng)管理措施提供了數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。

        表2 示例路網(wǎng)中7種車型的年平均日交通量與占比

        3 結(jié)語

        本文基于公路通行車輛類型占比現(xiàn)狀分析,重點(diǎn)關(guān)注公路網(wǎng)車型占比計(jì)算,并基于交通調(diào)查數(shù)據(jù)中的路段分車型年平均日交通量,給出了一種二次加權(quán)平均法來計(jì)算公路網(wǎng)分車型的年平均日交通量,并計(jì)算公路網(wǎng)各車型占比。通過示例路網(wǎng)展示了該方法的計(jì)算步驟,表明該方法在普通國省道路網(wǎng)通行車輛類型占比計(jì)算上具有實(shí)用性。

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