路網交通運行態勢實時評價參數及系統實現研究

齊晨

摘 要：針對路網擁堵嚴重、獲取擁堵信息不及時的問題，對交通運行態勢信息參數進行研究，從交叉口、路段、路網多個角度對交通運行態勢進行分析，得出了可用于對路網運行狀態進行實時研判預警的參數，運用系統安全性分析方法，分析主干路網交通安全態勢影響因素，對交通流量、交通事件的時空態勢進行研判，設計了異常擁堵智能識別系統，能夠監測路網實時運行狀態，并且對擁堵進行研判預警，工作人員可根據情況發布擁堵及管制信息。

關鍵詞：交通擁堵;運行態勢;交通管理;預警研判

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A

0 引言

當前交通擁堵問題已成為制約公眾出行的難題，如何實時監測路網運行狀態、精準識別擁堵、對擁堵進行及時預警是一個亟待解決的問題。已有相關研究對交通流參數進行了分析，從宏觀與微觀層面揭示了擁堵發生的原理，在交通管理日常工作中，需要對路網運行狀態進行實時運行感知，有效識別擁堵點段，并且將重點異常擁堵進行預警推送，使交通管理者能夠根據系統研判，及時掌握轄區內交通路況，識別擁堵節點，開展相關的交通管理工作，同時可將安全管控信息對外推送發布，實現擁堵敏銳感知、管控及時到位、發布迅速細致的閉環管理流程，有效提高城市路網通行效率，減緩交通擁堵。

1 交通運行態勢參數

1.1 交叉口運行態勢信息參數

1.1.1 交叉口平均延誤時間

交叉口平均延誤時間為高峰期間所有車輛在交叉口延誤段長度內實際行駛時間與在該路段長度內按暢行速度行駛時間之差的平均值，是衡量城市交叉口車輛運行狀況的主要評價指標。交叉口平均延誤可以較為準確直觀的反映交叉口的擁堵嚴重程度。

1.1.2 交叉口平均速度比

交叉口平均速度比是一項重要交通流速度指標，指車輛通過交叉口處的行駛速度與相應路段上的區間平均速度之比，反映了交叉口處行人、車輛的橫向干擾情況。一般在交叉口沖突點多，行車干擾大，車速低，易形成行車阻滯。該指標是一項綜合指標，能夠表征交叉口的行車秩序及管理狀況。

1.1.3 交叉口擁堵率

交叉口擁堵率分為主干路交叉口擁堵率和次干路交叉口擁堵率，主干路交叉口擁堵率指城區主干路上擁堵路口數量占主干路交叉路口總數的比例。次干路交叉口擁堵率至城區次干路上擁堵路口數量占次干路交叉路口總數的比例。

1.2 路段及路網運行態勢信息參數

1.2.1 交通流速度

速度是交通流理論研究中的重要參數，可以作為交通擁堵狀況的基本量度。速度是指交通流或特定車輛的運動速率，通常以每小時行駛的公里數來表示。交通流速度通常以地點車速和行程車速表示。地點車速指車輛通過某一地點時的瞬時車速。行程車速又稱區間車速，是車輛行駛路程與通過該路程所需的總時間（包括停車時間）之比，行程車速是一項綜合性指標，用以評價道路的通暢程度，估計行車延誤情況。

1.2.2 交通流密度

交通密度是指一條車道上車輛的密集程度，即在某一瞬時內單位長度一條車道上的車輛數，又稱車流密度。交通流密度亦可用車道空間占有率和車道時間占有率來表示。車道空間占有率指在某一瞬時，一定的觀測路段長度內行駛的車輛總長度占該觀測路段長度的百分比。車道時間占有率指在某一時段內，車輛通過某一斷面的累計時間占該時段的百分比。

1.2.3 里程擁堵率

分為主干路里程擁堵率和次干路里程擁堵率，主干路里程擁堵率指城區主干路上擁堵路段長度占主干路總長度的比例。次干路里程擁堵率指城區次干路上擁堵路段長度占主干路總長度的比例。

1.2.4 路面通行效率

道路斷面通行效率是指單位時間內通過斷面的車輛在該時間段內完成的車公里數，該指標綜合考慮了斷面的服務水平和服務交通量，為單位時間內通過斷面的車輛數、單位時間內斷面上通過的車輛的平均行程車速之積。

1.2.5 路網運行效率

路網運行效率是指組成路網各路段的輸送效率之和，該指標綜合考慮了路網的服務水平和服務交通需求。

1.2.6 服務水平

即道路在一定交通條件下所提供給車輛運行服務的質量水平。公路通行能力手冊中按照交通運行狀況的好壞將其分為A至F六級，交通擁堵一般與E、F級服務水平有關。服務水平劃分的數量標準因交通設施的類型不同而不同，不同交通設施的服務水平分析所需要的交通參數也不盡相同。

1.2.7 中斷率

（1）路段中斷狀態。路段中斷狀態描述某一路段處于連通還是中斷狀態。連通狀態指可供車輛正常行駛的狀態。路段中斷狀態依據公路交通阻斷（事件）信息，以及路段車速和流量數據綜合判別。高速公路設計車速為120公里/小時、100公里/小時，當路段平均車速小于30公里/小時，認為路段處于中斷狀態。高速公路設計車速為80公里/小時，當路段平均車速小于20公里/小時，認為路段處于中斷狀態。當路段飽和度大于等于1的時候，認為路段處于中斷狀態。（2）路線中斷率。路線中斷率采用定義路線上處于中斷狀態的路段里程占該路線中路段總里程的百分比來表征。計算方法為多段路線的中斷里程之和除以改路線的總里程。（3）路網中斷率。路網中斷率采用定義路網上處于中斷狀態的路段里程占該路網中路段總里程的百分比來表征。計算方法為多個主干公路網中斷路段的總里程除以主干公路網的總里程。

中斷率等級劃分標準為：根據路線或路網中斷百分比閾值進行確定，當中斷率大于5%時，為高等級（一級紅色預警）;當中斷率大于1%，小于5%時，為較高等級（二級橙色預警）;當中斷率大于1%，小于3%時，為中等級（三級黃色預警）;當中斷率小于1%時，為低等級（四級藍色預警）。

路線或路網中斷率等級劃分標準在一定時期內應保持穩定，隨著路網運行狀態的發展演化，該劃分標準不再適應時，應根據實際情況重新確定。

1.2.8 擁擠度

擁擠度描述定義交通流的擁擠程度，以路段平均車速來判斷擁擠等級，進而描述路段、路線、路網三個層級的通行態勢。

（1）路段擁擠度。路段擁擠度根據路段時間平均速度（有條件地區可用路段平均行程車速）和斷面交通量數據進行綜合分析，并分為不同等級。路段時間平均速度（路段平均行程車速）越高，表示擁擠程度越低。（2）路線擁擠度。路網擁擠度采用定義路線中處于擁擠和堵塞狀態的路段總里程占該路線總里程的百分比來表征。計算方法為處于擁擠等級的路段里程之和加上處于堵塞等級的路段里程之和與該路線中路段的總里程之比。（3）路網擁擠度。路網擁擠度采用定義路網中處于擁擠和堵塞狀態的路段總里程占路網總里程的百分比來表征。計算方法為處于擁擠等級的路段總里程加上處于堵塞等級的路段總里程之和與主干公路網中路段的總里程之比。

路線或路網擁擠度等級劃分標準為：擁擠度大于10%，路線、路網擁擠等級為高;擁擠度大于8%，小于10%，路線、路網擁擠度等級為較高;擁擠度大于5%，小于8%，路線、路網擁擠度等級為中;擁擠度大于2%，小于5%，路線、路網擁擠度等級為較低;擁擠度小于2%，路線、路網擁擠度等級為低。

2 交通運行態研判系統設計

在分析主干路網交通運行態勢實時評價參數的基礎上，研究建立主干路網交通監控研判平臺，構建用于監測路網實時運行狀態、用于管控發布的信息平臺，對跨部門跨區域交通安全監控信息的接入及共享應用等方面提出技術要求。

異常擁堵指道路上擁堵時長、擁堵距離、擁堵地點等出現異常的擁堵事件，異常擁堵的出現有可能是事故、突發事件等造成，需要交通管理人員引起重視，及時進行處理。系統通過對交通參數建立評估模型，當監測到出現異常擁堵事件時，即將信息推送至系統，顯示擁堵地點、擁堵時間、擁堵距離等詳情，可供工作人員掌握擁堵的具體情況后對外發布。具體技術方案如下：（1）可查看異常擁堵基本信息。可查看異常擁堵如下基本信息：擁堵開始時間、擁堵距離、擁堵道路名稱。（2）可查看異常擁堵詳細信息。可查看異常擁堵如下詳細信息：擁堵起點、擁堵終點、車輛速度、擁堵距離、擁堵發生時間、擁堵方向、擁堵來源、擁堵指數（歷史車速對比）、處理情況、相關部門。（3）可對異常擁堵原因進行反饋。點擊處理選項，可在異常擁堵處理界面反饋處理情況：擁堵原因（交通事故、交通管制、占路施工、交通流量大、道路積水、道路結冰、道路損壞、車輛故障、存在障礙物、違法停車、其他突發事件、不存在擁堵）、是否派警、預計疏通時間、上傳圖片，通過工作人員采集錄入。（4）可采集錄入異常擁堵處理詳情。采集錄入擁堵原因、是否派警、預計疏通時間后可自動生成處理詳情，也可進行人工修改、編輯，通過工作人員采集錄入。（5）可對異常擁堵事件進行篩選。可對異常擁堵事件進行道路等級、道路名稱、擁堵長度、擁堵時間進行篩選，通過工作人員采集錄入。（6）異常擁堵事件的管理。發布后可在事件列表中生成事件記錄，事件操作有修改、下線、分享、編輯等功能，系統發布平臺數據推送至第三方發布平臺。（7）異常擁堵事件的修改。在事件列表中點擊修改選項，可以打開異常擁堵事件的修改界面，可以對時間、詳情等信息進行修改，可再次點擊發布，實現信息修改，信息系統平臺數據推送至第三方發布平臺。（8）異常擁堵事件的下線。在事件列表中點擊下線選項，可以對正在生效中的異常擁堵事件進行下線操作，信息系統平臺數據推送至第三方發布平臺。

3 結論

針對路網交通運行態勢，對交通運行參數進行了分析，確定了可用于研判交叉口、路段及路網的交通運行評價參數，能夠對路網運行態勢進行有效分析，識別出路網異常擁堵點、段，設計了異常擁堵預警及發布系統，系統研判結果能夠通過系統進行預警推送，工作人員可以接收異常擁堵接收信息，并且反饋管制信息，實現對外發布，從而誘導出行者及時避讓擁堵點、段，提高交通出行效率，減緩路網運行壓力，緩解交通擁堵。

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