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

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、動態(tài)感知、互聯(lián)互通的監(jiān)測體系。而車型占比是路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測的主要內(nèi)容之一，也是評價(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)社會效益[1]，對通過公路管理的針對性和效率具有重要意義。因此，有必要對普通國省道路網(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個級別。路段級別中：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。路線級別中，康榮玲等[6]和賈可樂等[7]是通過對路段交通量與路段長度進(jìn)行加權(quán)平均來測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)級別中，王鑫等[3]主要針對高速公路網(wǎng)展開研究，通過對高速公路網(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別上較為成熟，但路網(wǎng)級別的研究關(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。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個步驟。

(1)步驟1：計(jì)算路段分車型交通量。

針對路網(wǎng)中的每一個路段，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。

針對整個公路網(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沖口兩個路段在一條線路G235上，S424唐店在和G235相交的S424上，3個路段的里程分別為7.217 km，23.932 km和20 km。3個路段上均建有連續(xù)式交通調(diào)查站，可全天候、自動化、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。