基于高速公路收費數據的交通量調查

胡閏秀，李夢雪

(1.陜西省汽車檢測站,陜西西安　710065;2. 長安大學汽車學院,陜西西安　710064)

?

基于高速公路收費數據的交通量調查

胡閏秀1，李夢雪2

(1.陜西省汽車檢測站,陜西西安710065;2. 長安大學汽車學院,陜西西安710064)

摘要：為了準確高效統計高速公路的交通量，分析交通量觀測、公路收費的車型分類標準，提出基于收費數據的車型數據轉換方法，利用收費數據計算斷面交通量，對單線路進行邏輯求和，為路網進行平衡配流，為實現高速公路交通調查提供便捷而較為準確的方法。

關鍵詞：收費數據；交通量；車型分類

開展公路交通量調查，能夠為交通部門進行公路規劃、改建擴建、管理養護及其他基礎設施建設提供重要信息，也能為公路運輸及公眾通暢出行提供動態信息[1-2]。

目前我國高速公路交通量采用自動化調查站為主、利用監控數據和收費數據為輔的綜合調查方法[3-4]。高速公路收費站實行客車按車型收費，貨車計重收費的方式[5-7]，聯網收費數據庫中存儲著大量的車輛通行信息，研究人員對基于高速公路收費數據的斷面交通量調查提出了許多計算方法[8-10]，相關研究主要集中于運用高速公路聯網收費數據分析交通量OD矩陣，從而計算高速公路交通量。由于收費公路車輛分類與交通量調查車輛分類標準不同，將收費數據直接轉換成交通量數據仍存在困難。目前開展公路的交通情況調查工作，只能按交通量調查車型分類標準和儀器設備來統計。為了減少資金投入、人工投入和基礎設施的建設，本文在分析交通量調查車型分類與公路收費方式的基礎上，提出了相應的轉換方法，使得公路收費數據可作為交通量調查數據；并在此基礎上提出對高速公路斷面流量進行調查計算的方法。

1車型分類標準分析

1.1車型分類標準

1)收費公路車輛通行費車型分類

文獻[5]規定對車輛按車型收費。對于客車，通過人工或者電子不停車收費系統判別車型，并由計算機計算需繳納的費用；對于貨車，收費系統直接根據貨車的重量計算收費。公路車輛通行費車型分類標準將客車依據座位分為4種類型，貨車依據載荷分為5種類型。

2)交通量調查車型分類

我國目前公路交通情況調查車型分類及折算系數嚴格按照文獻[11-12]中的規定，將額定載荷、輪廓及軸數等特征參數作為判別車型的依據。在確定交通量時，采用小客車為標準車型。交通量調查中將客車分為2種類型(中小客車、大客車)，貨車分為5種類型(小型、中型、大型、特大型、集裝箱)，并且各類車輛對應不同的折算系數。

1.2不同標準對比

對比以上2種標準，可得到客、貨車車型分類對比表，如表1、2所示。

表1　客車分類對比

注：將文獻[5]規定的前兩類車型歸為第一類。

表2　貨車分類對比

在開展公路交通量調查時，若直接采用公路車輛通行費結算數據統計的交通量，則客車按照車型分類，第一類型客車數據可以直接轉入交通量統計中的中小客車數據。二、三類車型的數據可以直接轉入交通量統計中的大客車數據。

對于表2中貨車分類對比，要在開展交通量調查時直接采用高速公路收費的數據，在貨車實行計重收費的情況下，收費公路車型分類中第一類車型數據可以直接轉入交通量調查中的小型貨車的數據；第二類貨車收費數據可以直接轉入中型貨車的數據；三、四、五類車型由于與交通量調查中載荷劃分標準不同，因此不能直接轉換。

通過對比分析表1、2可以看出，客車收費數據可較容易轉為調查數據，但貨車收費數據不能直接作為交通調查的數據，需要轉換或重新拆分，將收費車型交通量轉換為交通調查車型。

2收費數據的車型轉換

收費車型向交通調查車型交通量的轉換，需要配合人工調查得出收費車型和交通調查車型的比例關系。調查方法采用車型自動識別和人工記錄的方式。調查表設計如表3所示。

表3　車型比例調查表

車型轉換具體公式為：

(1)

式中：qkin為交通調查所用的第k種貨車的流量；qjT為收費數據中第j種貨車的流量；aj為第j種貨車的收費數據對第k種交調車輛的貢獻率，aj∈[0,1]。

根據式(1)可知：

(2)

(3)

(4)

(5)

3斷面交通量計算

利用高速公路便捷的收費數據進行斷面交通量的計算，可獲取高速公路不同路段的交通流量，便于實施交通管理。為方便進行計算，對數據庫中的收費數據進行預處理。

3.1預處理

數據預處理是從海量的聯網收費數據庫中提取研究所需的數據。為了保證采集數據的可靠性和準確性，數據預處理要進行數據清除、數據集成和篩選。

1)異常數據清除

清除高速公路中收費卡丟失、入口調頭、強行沖關、機器故障、收費卡損壞及收費人員操作失誤等異常數據。

2)數據集成篩選

從大量收費數據中篩選出新表格中出(入)口的站名、時間、車型及車輛數據，并按規定的時間間隔計算出總車輛數，轉化為交通量數據。考慮到高速公路交通的持續連續性，本文研究中以天為單位，以高速公路出入口為OD點，計算交通量。

3.2單線路的計算

單線路指一條無閉環的高速公路情況，是復雜公路網的計算基礎。為表述方便，僅考慮某一方向，反向計算思路一致。

Q(i,t)是從收費統計數據中計算獲取，可得到如表4所示的以各出入口i為OD的流量統計表。

在出入口i,i+1之間的路段，斷面流量

(6)

3.3公路線網的計算

高速公路建設規模大，目前多數已經構成網絡，以出入口為OD的兩地之間，有2條以上的線路可供選擇時，可借鑒城市路網均衡配流的思路，將任意一OD對的流量，分配到高速公路網中的一條路徑上。

表4　高速公路OD表

根據Wardrop平衡原理[13]，有：

(7)

根據路段路徑關系有：

(8)

(9)

(10)

4數值計算

以陜西省包茂高速公路上行方向中某一段為例，通過車牌識別和人工調查獲取數據，可得到多個車型在某時段內的平均流量，具體數據如表5所示。該段高速公路可簡化表示如圖1，共5個出入口，其中1號口單入，5號口單出。

表5多種車型的平均流量輛/h

q1q2q3q4q5q6q7326463517732617585412

圖1　一段高速公路簡圖

統計某時段內該段高速公路的收費數據，得到表6。

根據式(2)～(5)，可計算得到各種交通調查車型的數據，見表7。

根據式(6)，可得到該高速公路各路段上的流量數據，如表8所示。

表6　高速公路各出入口之間各種收費車型的流量　輛/h

表7　高速公路各出入口之間各種交通調查車型的流量　輛/h

表8高速公路各路段各車型的流量輛/h

斷面編號q1inq2inq3inq4in12135689891472585991204135131004168830774914127122964169660

5結語

1)在交通量觀測、公路收費與公路工程等領域，不同的分類標準會給基于收費數據的交通量調查帶來困難，而統一的標準是解決這一問題的重要手段。為了提高交通量調查的效率，減少人工投入和基礎設施的建設，有必要設置完善合理的標準，同時應將交通量觀測、公路收費、公路工程等領域的不同標準進行多方面融合，以進一步提高交通量調查的合理準確性。

2)針對2種標準的差異，提出了較為精準的轉化方法，便于將收費數據應用于交通調查，并進一步設計了利用出入口作為OD，計算路段交通量的方法，并對高速公路組網情況下，利用均衡配流原理，設計了相應流量分配計算方法，對高速公路交通調查提供了重要參考思路。

3)隨著公路的不斷建設與智能交通技術的發展，越來越多的新技術將應用到交通量調查中。我國幅員遼闊，各地區經濟狀況不盡相同，公路的建設規劃及用途不同，因此交通量車型分類應根據各地區實際情況做相應的調整，交通量調查方法也將更科學合理，從而為我國公路的建設提供更加準確有效地參考依據。

參考文獻：

[1]虞明遠.我國高速公路的現狀及發展對策[J].公路交通科技,1993,10(3):61-66.

YU Mingyuan.Current status and development strategy for motorway in China[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development, 1993,10(3):61-66.

[2]金茂菁.我國智能交通系統技術發展現狀及展望[J].交通信息與安全, 2012,30(5):1-5.

JIN Maojing.Status and development tendency of intelligent transportation systems in China[J].Journal of Transport Information and Safety,2012,30(5):1-5.

[3]交通部規劃司.國家高速公路網交通量調查觀測站點布局規劃[A].北京：交通部規劃司，2008.

[4]李淑慶,吳雪梅.高速公路交通量觀測站布設方法研究[J].交通標準化,2008(6):93-96.

LI Shuqing,WU Xuemei.Research of express way traffic volume observation stations layout methods[J].Communications Standardization,2008(6):93-96.

[5]中國公路工程咨詢監理總公司,交通部公路所.JT/T 489—2003收費公路車輛通行費車型分類[S].北京:人民交通出版社，2003.

[6]交通部公路司.印發關于收費公路試行計重收費指導意見的通知[A].北京:交通部公路司,2005.

[7]王劍波,馬暕.貨車計重收費與按車型收費模式轉換問題研究[J].交通標準化，2008(2-3):163-166.

WANG Jianbo,MA Jian.Study on pattern transformation of toll by weight and toll by vehicle type[J].Communications Standar-dization，2008(2-3):163-166.

[8]付鑫,王建偉,袁長偉.基于高速公路收費數據庫的斷面交通量計算方法[J].交通標準化,2006(6):150-153.

FU Xin, WANG Jianwei, YUAN Changwei. Algorithm for calculation of link traffic flow based on expressway charge-record database[J].Communications Standardization,2006(6):150-153.

[9]張宏斌,倪富健,楊順新,等.基于收費數據的高速公路斷面交通量計算[J].東南大學學報(自然科學版),2013, 43(增刊2):320-324.

ZHANG Hongbin, NI Fujian ,YANG Shunxin,et al.Freeway section traffic flow calculation based on toll data[J].Journal of Southeast University(Natural Science Edition),2013,43(sup2):320-324.

[10]林勇,蔡遠利,黃永宣.高速公路動態OD矩陣估計[J].長安大學報(自然科學版),2003,23(6):83-86.

LIN Yong , CAI Yuanli , HUANG Yongxuan.Dynamic origin-destination matrix estimation for freeways[J].Journal of Chang′an University(Natural Science Edition),2003,23(6):83-86.

[11]交通部辦公廳.關于調整公路交通情況調查車型分類及折算系數的通知[A].北京:交通部辦公廳，2010.

[12]交通運輸部公路局,中交第一公路勘察設計研究院有限公司.JTG B01—2014公路工程技術標準[S].北京:人民交通出版社,2014.

[13]程琳，于春青，邱松林.隨機型用戶均衡網絡的敏感度分析[J].中國公路學報，2008,21(2):79-83.

CHENG Lin, YU Chunqing, QIU Songlin. Sensitivity analysis for stochastic uset equilibrium network[J]. China Journal of Highway and Transport, 2008,21(2):79-83.

(責任編輯：郎偉鋒)

A Survey of Traffic Volume Based on Expressway Toll Data

HURunxiu1,LIMengxue2

(1.ShanxiAutomobileInspectionStation,Xi′an710065,China; 2.CollegeofAutomobile,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China)

Abstract:To make an accurate and efficient statistics of the expressway traffic volume, this paper analyzes the vehicle classification standards of traffic volume observation and highway toll and proposes the vehicle-type data conversion method based on the toll data. By using the toll data to calculate the link traffic volume, make the logical addition to the one-way line and balance the traffic flow of the expressway network is made, which provides an easy and accurate method for the survey of expressway traffic.

Key words:toll data; traffic volume; vehicle classification

中圖分類號：U491.11

文獻標志碼：A

文章編號：1672-0032(2016)01-0021-06

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.01.005

作者簡介：胡閏秀(1966—)，女，安徽績溪人，工程師，主要研究方向為汽車安全檢測，E-mail:1601144034@qq.com.

收稿日期：2016-01-22