交通指數應用研究

陳帥

【摘? 要】目前，X市的智能交通系統已經構建了基于阿里飛天技術的交通云平臺計算環境，建設了行業大數據資源中心。論文利用出租車、公交車、兩客一危車、網約車等浮動車的實時定位數據，交通調查點的流量和過車數據，以及基礎道路和基礎設施等數據，引入交通指數，科學合理且直觀易懂地描述給定時間內城市綜合交通狀況的優良度，并動態跟蹤城市道路交通運行規律，進一步為治理交通擁堵、科學安排路網建設、小客車搖號政策評估等提供數據依據。

【Abstract】At present， the intelligent transportation system of X City has built the transportation cloud platform computing environment based on Ali Flying Technology， and built the industry big data resource center. This paper uses real-time positioning data of floating cars such as taxis， buses， two passengers and one dangerous car， online car-hailing， traffic flow and vehicle-passing data of traffic investigation points， as well as data of basic roads and infrastructure， to introduce traffic index， describe scientifically， reasonably and intuitively the excellent degree of the city's comprehensive traffic condition in a given time， and dynamically track the law of the city's road traffic movement， further for the control of traffic congestion， scientific arrangements for the construction of road network， the policy evaluation of the car lottery to provide data.

【關鍵詞】智能交通;交通指數;交通運行狀況

【Keywords】intelligent traffic; traffic index; traffic running status

【中圖分類號】U491? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0110-02

1 項目背景及必要性

目前X市還沒建立可量化的用于表征綜合交通運行規律和發展特征的指數體系，在路網管理等方面做不到精準決策。具體表現為：在路網管理方面，無法科學分析城市交通的動態運行情況、無法科學評估交通擁堵程度（如擁堵路段、擁堵時間、擁堵嚴重程度）、無法及時發現交通擁堵瓶頸節點、無法科學分析擁堵原因，從而無法科學調整路網規劃和建設、無法歸納交通的長期發展態勢規律。

建立交通指數是通過整合交通流實時動態數據，進行數據挖掘、模型構建，建立一套客觀、有效的X市交通運行指數系統，實現對城市路網交通運行狀況的監測評估，對城市交通擁堵的全面把控，對政府交通治堵決策和交通管理工作的技術支撐，同時對公眾發布交通擁堵信息，引導和服務市民出行是個非常有意義的事，具體如下：①能夠定量化對全市總體交通擁堵程度及時空演變規律，通過對實際的道路網交通流數據進行計算，初步探討全市道路網交通擁堵的潛在規律。②對整個路網實時運行狀態進行動態跟蹤，細致地描繪交通運行短時間內的變化。③能夠總體描述全市路網或者特定區域的交通擁堵程度、范圍和趨勢。

2 交通指數定義

交通指數是一種反映道路交通擁堵嚴重程度的相對性數字化指標。通過整合多源數據，建立數學模型，計算得到路網中各路段的運行車速并生成交通狀態，再按各道路的擁堵權重，將市區所有道路的擁堵狀況綜合集成為一個“交通運行狀態”，以簡潔、直觀的數字描述全路網的交通運行狀況[1]。

交通指數定義：道路交通指數是綜合反映道路網交通運行狀況的指標（簡稱交通指數），取值范圍為0～10，分為五級。其中0～2，2～4，4～6，6～8，8～10分別對應“暢通”“基本暢通”“輕度擁堵”“中度擁堵”“嚴重擁堵”五個級別，數值越高表明交通擁堵狀況越嚴重。本交通指數按照15分鐘最小時間粒度計算。城市道路運行指數主要描述給定時間內的城市道路整體狀況的優良度，其直接影響因素有交通流量、平均車速、交通密度和交通延誤;間接影響因素有交通事故、交通秩序好壞、氣象因素、政策因素、環境因素、城市車輛保有量、各類車輛出行比例和數量。城市道路運行指數從地域范圍可以有全市范圍的指數，也可以有特定區域內的指數;從時間范圍可以是日指數，也可以是周指數、月度指數、年度指數。城市道路運行指數是總結評價性指數。

3 指數計算

交通擁堵評價基本要素是評價城市交通系統構成元素運行效率及擁堵狀態的參數。通過交通擁堵評價基本要素對道路網路段、重點路段的運行效率與擁堵狀態進行識別與評價，在此基礎上，評價交通擁堵的、區域的和特征性的交通擁堵狀態。

主要計算方法如下：①以15min為統計間隔，計算路網中各等級路段的平均行程速度。

②按照GB 50220—1995劃分的道路等級（快速路、主干路、次干路和支路），根據實際路段平均行程速度，識別出嚴重擁堵路段。

③分別計算各道路等級中處于嚴重擁堵等級的路段里程比。

④計算統計時段內某道路等級的各路段的VKT值，即

⑤綜合計算道路網嚴重擁堵里程比：以各等級道路的VKT（行車公里數）比作權重，對各等級道路嚴重擁堵里程比進行加權，計算路網嚴重擁堵里程比例I，即

I=∑VKT道路等級i *I道路等級i??式中：I道路等級i為某道路等級的嚴重擁堵里程比。

⑥依照路網嚴重擁堵里程比與TPI（城市道路交通指數）的轉化關系，將路網嚴重擁堵里程比轉換為取值區間為[0，10]的TPI。

4 計算結果應用

4.1 重點路段交通指數實時分析情況

XX是X市的一條主要干道，與多條主要干道相交，并穿起3大重要商圈，交通量巨大。基于此，本次選取了XX路全路段的工作日（周三）進行全天候的交通速度和對應的交通指數分析。

對于工作日來說，早高峰的通勤時間為7：00～9：00，晚高峰的通勤時間為17：00～19：00。通過交通擁堵等級與速度區間及擁堵里程之間的對應關系計算，得到了不同時間段的XX路路段交通擁堵狀態。XX路全天實時的交通指數如圖1所示，能夠清楚地了解到交通擁堵時間維度特征以及分析路段上的交通擁堵狀態隨時間的變化規律。通過計算和結果分析可知，在早晚高峰時間段內，XX路全路段的交通量比較大，處于擁堵狀態，交通指數基本處于大于6的狀態，明顯通行能力下降。在非早晚高峰時間段內，交通指數普遍在4以上，處于輕度擁堵情況，這與XX路作為城市內環線主干路承載大量的通行交通的實際情況是相符的。

4.2 全路網交通指數實時分析情況

調取XX市全路網2019年7月10日（周三，工作日）浮動車相關數據，根據研究設計的指標體系，計算和分析了全路網實時交通擁堵水平，并與上周同期實時情況進行對比。

繪制出早0：00～24：00間每15min的浮動車速度變化曲線，并采用不同顏色表示出由速度判定得到的不同時間間隔的全路網交通擁堵等級，全路網全天實時的交通指數如圖2所示。

以當天20：00為例，當前交通指數為2.1，當前平均速度為30km/h，當前的擁堵里程比例為4.2%，處于暢通狀態。人民能夠直觀地看到和感覺到全路網的交通運行狀態，能夠總體描述全市路網或者特定區域的交通擁堵程度、范圍和趨勢。

4.3 交通指數日歷

在對實時交通指數進行匯總的基礎上，可以得到交通指數日歷所示，得到記錄年內交通指數日歷，能夠清楚地了解整日、整月乃至整年的交通指數情況。

5 結論

在上述基礎上，本文可以得到如下主要結論：①通過指標計算和結果分析，初步判斷了X市不同時段、不同區域交通擁堵的現狀，量化了交通擁堵的程度、交通擁堵時空演變規律，為跟蹤下階段交通擁堵的演變態勢奠定了良好的基礎。②道路交通指數以車公里數為權重對擁堵里程比例進行加權計算得到，易于計算和理解。③交通運行指數工作是一項復雜的系統工程，在后續的工作中將繼續依據X市的道路網情況及交通實際情況相應地調整權重系數，以期與實際情況更符合，更好地為公眾服務。