基于多源數(shù)據(jù)的區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行特征研究

崔 愿，陳 璟，李 可，曾學(xué)福，徐美霞

(1.交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院，北京 100028;2.綜合交通規(guī)劃數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，北京 100028；3.湖北省交通運(yùn)輸廳，湖北 武漢 430030)

0 引言

綜合運(yùn)輸通道是由兩種或兩種以上運(yùn)輸方式線路組成，承擔(dān)主要客貨運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸走廊[1]。通過(guò)將多交通方式線路集聚在一個(gè)空間內(nèi)，綜合運(yùn)輸通道可大幅增強(qiáng)運(yùn)輸能力，提高人員、貨物、信息、資金等要素運(yùn)輸品質(zhì)，優(yōu)化線路、橋梁、線位、土地、岸線等資源使用效率，滿足不同要求的客貨運(yùn)輸需求。我國(guó)在2007年、2017年和2021年分別規(guī)劃了“五縱五橫”[1]、“十縱十橫”[2]、“6軸7廊8通道”[3]的國(guó)家綜合運(yùn)輸大通道。

區(qū)域(長(zhǎng)三角等國(guó)家重點(diǎn)區(qū)域、省域、城市群、城市圈等)在遵循上位綜合運(yùn)輸通道在本區(qū)域內(nèi)規(guī)劃布局基礎(chǔ)上，通過(guò)加密、優(yōu)化線位形成區(qū)域綜合運(yùn)輸通道。區(qū)域綜合運(yùn)輸通道除服務(wù)于同本地區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中相關(guān)的客貨流外，同時(shí)還承擔(dān)了其他區(qū)域間通過(guò)本區(qū)域的過(guò)境客貨運(yùn)輸任務(wù)。在經(jīng)濟(jì)體量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模等經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素和通道上樞紐節(jié)點(diǎn)重要度、通道內(nèi)交通方式種類、線路數(shù)量、技術(shù)等級(jí)等交通因素共同作用下，不同區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的客貨運(yùn)總量、過(guò)境客貨運(yùn)量在通道運(yùn)輸總量中占比、通道中不同運(yùn)輸方式客貨運(yùn)量占比存在明顯差異。準(zhǔn)確分析區(qū)域綜合運(yùn)輸通道客貨運(yùn)輸規(guī)模、各種運(yùn)輸方式客貨運(yùn)輸量、同區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)相關(guān)的客貨運(yùn)量，是評(píng)價(jià)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道交通功能和對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)作用的先決條件和基本前提。

本研究聚焦區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的客運(yùn)功能，統(tǒng)籌傳統(tǒng)交通運(yùn)輸行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)以及手機(jī)信令數(shù)據(jù)，建立區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行量、出行結(jié)構(gòu)以及過(guò)境量占比的一般性分析方法，用以明晰通道出行旅客規(guī)模大小、各運(yùn)輸方式出行旅客構(gòu)成差異和服務(wù)本區(qū)域旅客運(yùn)輸需求功能強(qiáng)弱，對(duì)于突出區(qū)域綜合運(yùn)輸通道特色、優(yōu)化通道內(nèi)交通資源配置、科學(xué)調(diào)整通道內(nèi)不同交通方式線路建設(shè)時(shí)序具有重要意義。

1 文獻(xiàn)綜述

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行是綜合運(yùn)輸通道研究的重要內(nèi)容，通道旅客運(yùn)輸規(guī)模和結(jié)構(gòu)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)此進(jìn)行研究的國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者人數(shù)較多，形成的研究成果數(shù)量也較為豐富，主要分為兩類：第1類成果側(cè)重于理論研究，如張國(guó)伍、張文嘗等[4-6]總結(jié)了區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的概念、結(jié)構(gòu)、分類、定位、規(guī)劃布局的影響因素，進(jìn)一步完善了區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的規(guī)劃理論方法，這類研究是區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的傳統(tǒng)研究領(lǐng)域。第2類成果側(cè)重于區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行的實(shí)踐和應(yīng)用。通過(guò)假設(shè)通道中各運(yùn)輸方式客運(yùn)量、平均出行速度、車輛載客率等參數(shù)，分析區(qū)域綜合運(yùn)輸通道客運(yùn)總量、客運(yùn)供給結(jié)構(gòu)、各方式分擔(dān)率等[7-12]。部分專家學(xué)者[13-16]基于旅客出行SP/RP調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合各類運(yùn)輸方式經(jīng)濟(jì)技術(shù)特征，分析或預(yù)測(cè)了區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行方式選擇行為特征。

上述成果剖析通道旅客出行行為特征和需求規(guī)模、推動(dòng)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道建設(shè)和發(fā)展起到了積極作用，但既有研究成果數(shù)據(jù)來(lái)源多為假設(shè)或調(diào)研數(shù)據(jù)，研究的通道線路多為高速公路、鐵路等對(duì)旅客出行數(shù)據(jù)較為齊全的線路，未包括在傳統(tǒng)交通統(tǒng)計(jì)中僅有斷面交通量、缺少對(duì)區(qū)段旅客出行統(tǒng)計(jì)的普通國(guó)省道，使得研究成果同區(qū)域綜合運(yùn)輸通道真實(shí)的旅客出行量及結(jié)構(gòu)存在較大偏差。

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)憑借體量大、處理快速、模態(tài)多樣、價(jià)值高等特點(diǎn)，成為交通行業(yè)數(shù)據(jù)的新來(lái)源，以手機(jī)信令為代表的大數(shù)據(jù)正加速應(yīng)用于交通網(wǎng)絡(luò)布局、交通需求預(yù)測(cè)、交通服務(wù)水平優(yōu)化等交通多個(gè)領(lǐng)域[17-19]。統(tǒng)籌利用交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、調(diào)查數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)、車輛GPS數(shù)據(jù)、交通檢測(cè)等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)和手機(jī)信令等大數(shù)據(jù)，發(fā)揮不同數(shù)據(jù)源的優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源的不足，實(shí)現(xiàn)有效融合，正成為揭示交通系統(tǒng)功能和運(yùn)行規(guī)律、完善交通理論模型的有效途徑和手段。

如何在充分利用既有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)以降低調(diào)查的人力、物力和財(cái)力成本的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入手機(jī)信令數(shù)據(jù)提供更為豐富的數(shù)據(jù)支持，強(qiáng)化不同數(shù)據(jù)源間的相互補(bǔ)充和校核，提高區(qū)域綜合通道旅客出行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道內(nèi)不同運(yùn)輸方式、相同運(yùn)輸方式不同類型交通線路旅客出行規(guī)模和出行范圍的全覆蓋，為剖析通道旅客出行總量、過(guò)境旅客占比、交通方式構(gòu)成等區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行特征提供有力支撐，具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 方法提出

2.1 區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行分類

(1)按旅客出行范圍分類

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的旅客出行可分為起點(diǎn)或終點(diǎn)在區(qū)域內(nèi)、與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)有關(guān)聯(lián)的出行，以及起終點(diǎn)均不在區(qū)域內(nèi)、與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)無(wú)關(guān)的出行，也稱為過(guò)境出行。其中，本研究的過(guò)境旅客出行是指綜合運(yùn)輸通道穿過(guò)某一區(qū)域，與該區(qū)域的邊界交匯形成Y，Z兩個(gè)點(diǎn)(平面)，在綜合運(yùn)輸通道上的旅客從Y(或Z)處進(jìn)入該區(qū)域后，經(jīng)綜合運(yùn)輸通道直接從Z(或Y)處離開(kāi)該區(qū)域，且未參與區(qū)域內(nèi)任何經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)。如圖1所示。

圖1 區(qū)域綜合運(yùn)輸通道過(guò)境運(yùn)量示意圖Fig.1 Schematic diagram of transit traffic volume of regional comprehensive transport corridor

(2)按運(yùn)輸方式分類

按運(yùn)輸方式分，區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行量可分為鐵路、公路、水運(yùn)等方式的旅客出行量。考慮相同運(yùn)輸方式、不同類型的交通線路在區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行承擔(dān)的功能和發(fā)揮的作用，鐵路旅客出行量包括客運(yùn)專線(高鐵)旅客出行量和普速鐵路旅客出行量，公路旅客出行量包括高速公路、普通國(guó)道、普通省道的旅客出行量，不包括主要服務(wù)縣域、農(nóng)村內(nèi)旅客出行的縣道、鄉(xiāng)道和服務(wù)城市內(nèi)旅客出行的城市道路。由于陸地上機(jī)場(chǎng)作為民航乘客進(jìn)入通道和離開(kāi)通道的區(qū)域?qū)傩暂^為明顯，空中航路的區(qū)域?qū)傩暂^為模糊，使得準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)通道中民航旅客出行量和過(guò)境量十分困難。且同其他運(yùn)輸方式相比，民航旅客出行量和過(guò)境量規(guī)模較小，因此本研究暫不考慮民航運(yùn)輸方式。

(3)按營(yíng)運(yùn)屬性分類

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中的旅客出行包括營(yíng)運(yùn)性的道路旅客出行、鐵路旅客出行和水路旅客出行，以及非營(yíng)運(yùn)性的私人載客汽車旅客出行。

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行分類如圖2所示。

圖2 區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行分類示意圖Fig.2 Schematic diagram of passenger travel classification in regional comprehensive transportation corridor

2.2 區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行量、過(guò)境量及出行結(jié)構(gòu)計(jì)算

2.2.1 通道旅客出行量

(1)通道旅客出行總量

根據(jù)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行范圍構(gòu)成，區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行量為過(guò)境旅客出行量和與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)有關(guān)的旅客出行量之和，根據(jù)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行方式構(gòu)成，區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行量為通道中鐵路、公路、水運(yùn)等運(yùn)輸方式旅客出行量之和，計(jì)算如式(1)所示：

F=F1+F2=R+H+W，

(1)

式中，F(xiàn)為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行總量，為通道中各種運(yùn)輸方式旅客出行量之和；F1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道過(guò)境旅客出行總量，為通道中各種運(yùn)輸方式過(guò)境旅客出行量之和；F2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道非過(guò)境旅客出行量，即與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)有關(guān)的旅客出行量，為通道中各種運(yùn)輸方式中與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)有關(guān)的旅客出行量之和；R為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中鐵路旅客出行總量；H為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中公路旅客出行總量；W為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中水路旅客出行總量。區(qū)域綜合運(yùn)輸通道過(guò)境旅客出行量計(jì)算如式(2)所示：

F1=R1+H1+W1，

(2)

式中，R1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中鐵路過(guò)境旅客出行量；H1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中公路過(guò)境旅客出行量；W1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中水路過(guò)境旅客出行量類似的。區(qū)域綜合運(yùn)輸通道非過(guò)境旅客出行量計(jì)算如式(3)所示：

F2=R2+H2+W2，

(3)

式中，R2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中鐵路非過(guò)境旅客出行量；H2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中公路非過(guò)境旅客出行量；W2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中水路非過(guò)境旅客出行量。

(2)通道分方式旅客出行量

根據(jù)通道中的交通方式線路構(gòu)成和每種運(yùn)輸方式旅客出行量由過(guò)境量和非過(guò)境量組成，來(lái)計(jì)算通道中各種交通方式旅客出行量。

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中鐵路旅客出行包括高速鐵路旅客出行和普速鐵路旅客出行兩部分，計(jì)算如式(4)所示：

R=R1+R2=(r1,1+r1,2)+(r2,1+r2,2)，

(4)

式中，r1,1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道高速鐵路過(guò)境旅客出行量；r1,2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道普速鐵路過(guò)境旅客出行量；r2,1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道高速鐵路非過(guò)境旅客出行量；r2,2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道普速鐵路非過(guò)境旅客出行量。

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中公路旅客出行包括高速公路旅客出行和普通國(guó)省道旅客出行兩部分，計(jì)算如式(5)所示：

H=H1+H2=(h1,1+h1,2)+(h2,1+h2,2)，

(5)

式中，h1,1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道高速公路過(guò)境旅客出行量；h1,2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道普通國(guó)省道過(guò)境旅客出行量；h2,1為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道高速公路非過(guò)境旅客出行量；h2,2為區(qū)域綜合運(yùn)輸通道普通國(guó)省道非過(guò)境旅客出行量。區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中水路旅客出行量計(jì)算如式(6)所示：

W=W1+W2。

(6)

2.2.2 通道過(guò)境旅客出行占比

根據(jù)式(2)和通道旅客出行方式構(gòu)成，區(qū)域綜合運(yùn)輸通道過(guò)境的旅客出行量主要包括了高速鐵路、普速鐵路、高速公路、普通國(guó)省公路、水路等方式的過(guò)境旅客出行量，計(jì)算如式(7)所示：

F1=r1,1+r1,2+h1,1+h1,2+W1。

(7)

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道過(guò)境旅客出行占比G1計(jì)算如式(8)所示：

(8)

G1值越大，代表區(qū)域綜合運(yùn)輸通道在服務(wù)與本區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展無(wú)關(guān)、過(guò)境旅客出行中的作用越突出，服務(wù)同本區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相關(guān)的旅客出行功能越弱。G1值越小，代表區(qū)域綜合運(yùn)輸通道服務(wù)的出行旅客同本區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)聯(lián)系越緊密。

2.2.3 通道旅客出行結(jié)構(gòu)

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行結(jié)構(gòu)指通道中各運(yùn)輸方式旅客出行量占通道旅客出行總量中的占比。

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道鐵路旅客出行占比GR計(jì)算如式(9)所示：

(9)

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道公路旅客出行占比GH計(jì)算如式(10)所示：

(10)

區(qū)域綜合運(yùn)輸通道水路旅客出行占比GW計(jì)算如式(11)所示：

(11)

2.3 多源數(shù)據(jù)處理

綜合使用傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和手機(jī)信令數(shù)據(jù)，獲取公式中的各個(gè)參數(shù)值，并對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算。

通過(guò)調(diào)查機(jī)制、統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度、相關(guān)信息采集技術(shù)形成系統(tǒng)的傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)具有針對(duì)性強(qiáng)、采集信息準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但存在統(tǒng)計(jì)的交通方式不全面、未包括非營(yíng)運(yùn)性的私人載客汽車旅客出行，統(tǒng)計(jì)信息不完整、未涵蓋普通國(guó)省道旅客出行規(guī)模和范圍等問(wèn)題，導(dǎo)致難以通過(guò)其確定通道中旅客連續(xù)和動(dòng)態(tài)空間活動(dòng)特征。

手機(jī)信令數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)樣本量大、動(dòng)態(tài)連續(xù)、可重復(fù)分析等特征，使觀測(cè)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道上旅客出行的空間活動(dòng)特征成為可能。同時(shí)，手機(jī)信令數(shù)據(jù)在區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行特征分析中存在一些不足。在數(shù)據(jù)收集手段方面，手機(jī)信令數(shù)據(jù)獲取需要依托通道沿線基站的密度和輻射范圍，在基站數(shù)量不足的通道地區(qū)數(shù)據(jù)獲取能力較弱、數(shù)據(jù)較為模糊。在數(shù)據(jù)類型方面，手機(jī)信令數(shù)據(jù)非交通定制數(shù)據(jù)，無(wú)法通過(guò)其獲取通道中旅客載運(yùn)工具類型、運(yùn)營(yíng)屬性等重要信息。在數(shù)據(jù)全面性方面，手機(jī)信令數(shù)據(jù)通常是對(duì)局部個(gè)體出行進(jìn)行擴(kuò)樣，不是全樣本，難以實(shí)現(xiàn)全對(duì)象、群體行為的全覆蓋，使得其對(duì)區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中旅客出行現(xiàn)象揭示存在一定的片面性。在數(shù)據(jù)處理方面，由于原始手機(jī)信令數(shù)據(jù)帶有較多的敏感信息，導(dǎo)致手機(jī)信令數(shù)據(jù)公司無(wú)法提供原始數(shù)據(jù)，其只能提供脫敏、脫密后的數(shù)據(jù)或直接提供處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果，數(shù)據(jù)分析結(jié)果質(zhì)量受數(shù)據(jù)分析算法合理性和成熟度的因素影響較大，用其對(duì)通道旅客出行特征進(jìn)行分析的可靠性存在不確定性。

統(tǒng)籌傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和手機(jī)信令數(shù)據(jù)，發(fā)揮不同數(shù)據(jù)源的比較優(yōu)勢(shì)、可獲取性和準(zhǔn)確性，彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源的不足，計(jì)算公式中的各個(gè)參數(shù)值獲取路徑如表1所示。其中，旅客出行總量和過(guò)境旅客出行總量主要通過(guò)手機(jī)信令數(shù)據(jù)直接獲取，鐵路(高速鐵路、普速鐵路)、高速公路和水路旅客出行量、過(guò)境量可通過(guò)營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取直接獲得，普通國(guó)省道旅客出行量、過(guò)境量參數(shù)值的獲取需要綜合利用傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和手機(jī)信令等3種數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算后才能間接獲得。

表1 各參數(shù)值主要獲取路徑Tab.1 Main acquisition paths of parameters

2.3.1 傳統(tǒng)交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)

通過(guò)傳統(tǒng)交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)，可獲取通道中鐵路、高速公路和水運(yùn)旅客出行數(shù)據(jù)。

高速鐵路、普速鐵路、水路具有較為完善的行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)和營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可直接獲取區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的r1,1，r1,2，r2,1，r2,2，W1，W2等參數(shù)值。高速公路由于為全封閉汽車專用公路，對(duì)線路上行駛的車輛類型、車輛數(shù)量、車輛OD、車輛行駛路徑、車輛實(shí)載人數(shù)等營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))信息統(tǒng)計(jì)較為齊全，從而獲取h1,1，h2,1等參數(shù)值。

2.3.2 手機(jī)信令數(shù)據(jù)

(1)通道旅客出行總規(guī)模和過(guò)境旅客總規(guī)模數(shù)據(jù)

考慮手機(jī)信令數(shù)據(jù)記錄了所有用戶每次出行活動(dòng)的時(shí)間、地點(diǎn)和軌跡等信息，利用手機(jī)信令數(shù)據(jù)對(duì)一定時(shí)期通道上用戶活動(dòng)進(jìn)行追蹤，可識(shí)別通道中旅客出行規(guī)模、出行范圍和出行速度。將手機(jī)信令數(shù)據(jù)中的旅客出行分為工作日出行、普通節(jié)假日(周六、日)出行和法定節(jié)假日(春節(jié)、五一、十一等)出行3類，通過(guò)對(duì)每類出行旅客進(jìn)行抽樣和擴(kuò)樣，從而可以在較高置信度水平與空間精度上識(shí)別出通道上旅客出行總規(guī)模和過(guò)境旅客總規(guī)模。

為了便于夠篩選出通道中符合圖2運(yùn)輸方式的出行旅客，剔除通道中步行、自行車等非機(jī)動(dòng)出行的旅客，本研究將通道中符合要求的旅客出行速度下限設(shè)置為20 km/h。由于高速鐵路旅客出行速度與普速鐵路、高速公路、普通國(guó)省道、水路等方式存在的明顯差異，且受路況、天氣等外部條件影響程度小，使得將高速鐵路旅客從包含各方式旅客的手機(jī)信令數(shù)據(jù)中進(jìn)行甄別和篩選相對(duì)容易。考慮營(yíng)運(yùn)性(收費(fèi))高速鐵路旅客出行數(shù)據(jù)較高的準(zhǔn)確性，以其為基準(zhǔn)，對(duì)經(jīng)手機(jī)信令的高速鐵路旅客數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得手機(jī)信令數(shù)據(jù)中的高速鐵路旅客出行數(shù)據(jù)和營(yíng)運(yùn)性(收費(fèi))高速鐵路旅客出行數(shù)據(jù)之間的倍數(shù)關(guān)系。以手機(jī)信令數(shù)據(jù)中的通道上旅客出行總規(guī)模和過(guò)境旅客總規(guī)模為基礎(chǔ)，通過(guò)倍數(shù)關(guān)系，得到準(zhǔn)確的通道旅客出行總規(guī)模F和過(guò)境旅客出行總規(guī)模F1。計(jì)算如式(12)所示：

(12)

(13)

(14)

式中，A為手機(jī)信令數(shù)據(jù)的高速鐵路旅客出行數(shù)據(jù)和營(yíng)運(yùn)性(收費(fèi))高速鐵路旅客出行數(shù)據(jù)之間的倍數(shù)關(guān)系；Hd為手機(jī)信令數(shù)據(jù)的高速鐵路旅客出行總量；Fd為手機(jī)信令數(shù)據(jù)的通道旅客出行總量；F1d為手機(jī)信令數(shù)據(jù)的通道過(guò)境旅客出行量。

表2 不同交通方式線路的設(shè)計(jì)速度Tab.2 Design speeds of different transport modes

(2)普通國(guó)省道旅客出行數(shù)據(jù)

通道中普通國(guó)省公路為半封閉或開(kāi)放式公路，傳統(tǒng)交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)僅為斷面的交通量、車輛類型及通行速度，對(duì)于車輛來(lái)源、去處、路線等信息均不掌握，也未對(duì)于通道上某一區(qū)間內(nèi)行駛通行的車輛數(shù)量及過(guò)境的交通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此用手機(jī)信令數(shù)據(jù)來(lái)獲取通道中普通國(guó)省道旅客出行量及過(guò)境量。考慮普通國(guó)省道旅客出行速度同普速鐵路、高速公路的差異受路況、交通量影響幅度大，尤其當(dāng)通道內(nèi)普通國(guó)省道、普速鐵路、高速公路在彼此距離較近的情況下，無(wú)法以速度為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)手機(jī)信令數(shù)據(jù)中普通國(guó)省道、普速鐵路、高速公路的旅客進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。因此，采用傳統(tǒng)交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和手機(jī)信令數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，根據(jù)式(7)，以獲取通道中普通國(guó)省道過(guò)境旅客出行量h1,2參數(shù)的值。計(jì)算如式(15)所示：

h1,2=F1-R1-W1-h1,1。

(15)

類似的，結(jié)合式(1)可計(jì)算得到普通國(guó)省道非過(guò)境旅客出行量h2,2。

F2=F-F1。

(16)

h2,2=F2-R2-W2-h2,1。

(17)

3 案例分析

以湖北省“五縱四橫”[20]綜合運(yùn)輸通道中的京廣綜合運(yùn)輸通道為例，驗(yàn)證方法有效性和實(shí)用性。

湖北省京廣綜合運(yùn)輸通道是我國(guó)京津冀—粵港澳主軸、“十縱十橫”綜合運(yùn)輸通道—黑河至港澳運(yùn)輸通道的組成部分，連接了北京、石家莊、鄭州、長(zhǎng)沙、廣州等眾多省會(huì)城市，通道內(nèi)擁有京廣高鐵、京廣普鐵、京港澳高速(G4)、國(guó)道107、省道108、省道243等交通線路。

3.1 通道多源數(shù)據(jù)情況

(1)鐵路數(shù)據(jù)

湖北省京廣綜合運(yùn)輸通道內(nèi)鐵路線路旅客出行量及過(guò)境量如表3所示。

表3 2018年京廣綜合運(yùn)輸通道內(nèi)鐵路線路旅客出行量及過(guò)境量Tab.3 Passenger travel volume and transit volume of railway lines in Beijing-Guangzhou comprehensive transport corridor in 2018

(2)高速公路

京港澳高速湖北境內(nèi)段共有鄂北(省界收費(fèi)站)、大新、大悟、小河、孝昌、楊店、孝感東、武漢北、蔡甸、武漢西、軍山、金口、武漢南、安山、咸寧北、咸寧南、泉口、赤壁、新店、鄂南(省界收費(fèi)站)等20個(gè)收費(fèi)站。根據(jù)湖北省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心數(shù)據(jù)，2018年京港澳高速公路湖北段旅客出行總量8 544萬(wàn)人，其中過(guò)境湖北旅客出行量為909萬(wàn)人。

(3)旅客出行總量和過(guò)境旅客出行總量

考慮聯(lián)通智慧足跡公司在通過(guò)海量手機(jī)信令數(shù)據(jù)提煉分析旅客出行領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展了較多實(shí)踐案例，并積累了一定成果經(jīng)驗(yàn)，利用聯(lián)通智慧足跡公司基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)處理后的京廣高鐵旅客出行量、通道旅客出行總量和過(guò)境旅客出行總量，2018年手機(jī)信令的京廣高鐵旅客出行量7 310萬(wàn)人(原始數(shù)據(jù))，旅客出行總量21 622萬(wàn)人(原始數(shù)據(jù))，過(guò)境旅客出行總量5 520萬(wàn)人(原始數(shù)據(jù))。

其中，手機(jī)信令數(shù)據(jù)的高速鐵路旅客出行量和傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的高速鐵路旅客出行量比值為0.915，認(rèn)為手機(jī)信令數(shù)據(jù)具有較高的可信度。根據(jù)式(12)～(14)，對(duì)手機(jī)信令旅客出行總量和過(guò)境旅客出行總量進(jìn)行校核，校準(zhǔn)后的京廣綜合運(yùn)輸通道旅客出行總量23 630萬(wàn)人(最終數(shù)據(jù))，過(guò)境旅客出行總量6 033萬(wàn)人(最終數(shù)據(jù))。根據(jù)式(1)，通道非過(guò)境旅客出行總量17 597萬(wàn)人。

(4)普通國(guó)省道

根據(jù)公式(15)～(17)，計(jì)算得到國(guó)道107湖北境內(nèi)段、省道108、省道243等3條公路2018年旅客出行量3 731萬(wàn)人，其中過(guò)境旅客出行量23萬(wàn)人，非過(guò)境旅客出行量3 708萬(wàn)人。

3.2 通道旅客出行總量、過(guò)境量占比及出行結(jié)構(gòu)計(jì)算

2018年湖北省京廣綜合運(yùn)輸通道旅客出行總量、過(guò)境旅客出行量、各運(yùn)輸方式旅客出行量如表3所示。

表3 湖北省京廣綜合運(yùn)輸通道旅客出行數(shù)據(jù)Tab.3 Passenger travel data of Beijing-Guangzhou comprehensive transport corridor in Hubei Province

如表3所示，通道旅客出行規(guī)模方面，京廣綜合運(yùn)輸通道服務(wù)了大量旅客出行，2018年該通道旅客出行人數(shù)超過(guò)2.3億人次。通道過(guò)境旅客和非過(guò)境旅客構(gòu)成方面，通道有力服務(wù)了與湖北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)相關(guān)的旅客出行，在通道旅客出行總量中占比74.5 %，是通道武漢、孝感、咸寧等城市間人員交流和湖北至河南、江西等省份最便捷的交通走廊；同時(shí)，作為連接河北、河南、廣東等省份和石家莊、鄭州、長(zhǎng)沙、廣州等省會(huì)城市的跨區(qū)域運(yùn)輸廊道，該通道還服務(wù)了大量與湖北經(jīng)濟(jì)社會(huì)無(wú)關(guān)、過(guò)境湖北的旅客出行，過(guò)境旅客出行占比達(dá)到25.5 %，充分體現(xiàn)了湖北“九省通衢”的交通區(qū)位特點(diǎn)和區(qū)域運(yùn)輸通道在國(guó)家層面的重要性。

通道旅客出行結(jié)構(gòu)方面，高鐵和高速公路是通道旅客出行的主力軍，在通道旅客出行總量中占比33.8 %和36.2 %，明顯高于普鐵和普通國(guó)省道的14.2 %,15.8 %。不同交通方式過(guò)境旅客和非過(guò)境旅客構(gòu)成差異明顯。高速鐵路和普速鐵路在服務(wù)過(guò)境出行旅客和非過(guò)境出行旅客的功能相對(duì)均衡，占比為42.1∶57.9和51.5∶48.5。具有運(yùn)行速度快、舒適好、經(jīng)濟(jì)、安全等優(yōu)勢(shì)的鐵路在通道出行距離相對(duì)較長(zhǎng)的過(guò)境旅客中長(zhǎng)距離運(yùn)輸中作用突出，京廣高鐵作為我國(guó)運(yùn)行最快、運(yùn)輸最為繁忙的線路之一和京廣普鐵作為我國(guó)南北方向的鐵路干線，鐵路(高鐵和普鐵)過(guò)境旅客出行規(guī)模是公路(高速和普通國(guó)省道)的5.5倍，在通道過(guò)境旅客出行總量中占比84.6 %。通道中的公路服務(wù)通道沿線地區(qū)的旅客出行功能突出，公路非過(guò)境量旅客出行量是鐵路的1.5倍，憑借靈活便利、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)公路承擔(dān)了高頻率、短距離的居民日常出行，是通道上武漢、孝感、咸寧等沿線城市居民通勤、公務(wù)、商務(wù)、休閑、上學(xué)等日常出行的最為主要的交通方式；高速公路和普通國(guó)省以服務(wù)非過(guò)境出行旅客為主，非過(guò)境旅客出行量在該方式旅客出行總量中占比分別為89.4 %和99.3 %；由于通道中高速公路和普通國(guó)省道平均車速僅有71.7 km/h和48.7 km/h[21]，在通道內(nèi)的全程行程時(shí)間超過(guò)5個(gè)小時(shí)，舒適度不高，使得高速公路和普通國(guó)省道過(guò)境出行旅客在該方式旅客出行總量中占比僅為10.6 %和0.7 %，明顯低于高鐵和普鐵。

4 結(jié)論

本研究以區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行為對(duì)象，統(tǒng)籌傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和手機(jī)信令數(shù)據(jù)，建立了區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行總規(guī)模、出行方式構(gòu)成、過(guò)境旅客出行占比的計(jì)算方法，結(jié)合案例分析，得出以下結(jié)論：

(1)兼顧區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中同本區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相關(guān)的出行旅客和同本區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展無(wú)關(guān)的過(guò)境出行旅客，統(tǒng)籌考慮區(qū)域綜合運(yùn)輸通道中不同運(yùn)輸方式、相同交通方式不同類型線路的旅客出行量，特別考慮了通道中普通國(guó)省道的出行旅客，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道中各種運(yùn)輸方式線路出行旅客的全覆蓋，提高區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行研究的全面性。

(2)統(tǒng)籌傳統(tǒng)交通行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、營(yíng)運(yùn)(收費(fèi))數(shù)據(jù)和手機(jī)信令數(shù)據(jù)，發(fā)揮不同數(shù)據(jù)源的比較優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化相互補(bǔ)充和校核，彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源在可獲取性和準(zhǔn)確性的不足，拓展模型參數(shù)數(shù)值的獲取渠道，提高數(shù)據(jù)精度，從而為分析通道旅客出行總量、過(guò)境旅客出行總量以及各運(yùn)輸方式旅客出行規(guī)模、過(guò)境旅客出行規(guī)模提供數(shù)據(jù)支撐。

(3)以湖北省京廣綜合運(yùn)輸通道為例，驗(yàn)證方法有效性。結(jié)果表明，該方法可以計(jì)算分析區(qū)域綜合運(yùn)輸通道旅客出行總量、出行結(jié)構(gòu)和過(guò)境量占比。京廣綜合運(yùn)輸通道同時(shí)承擔(dān)了大規(guī)模同湖北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)有關(guān)的旅客(非過(guò)境旅客)和過(guò)境湖北的旅客；高速鐵路和高速公路是通道旅客出行的主要交通方式，高鐵和普鐵服務(wù)過(guò)境出行旅客和非過(guò)境出行旅客功能較為均衡，鐵路是通道中跨境出行旅客的主要交通方式，高速公路和普通國(guó)省道服務(wù)本地出行旅客功能突出。該結(jié)果可為地區(qū)兼顧綜合運(yùn)輸通道服務(wù)國(guó)家跨區(qū)域旅客出行和本地旅客出行、優(yōu)化通道線路配置、調(diào)整通道不同運(yùn)輸方式線路建設(shè)時(shí)序、滿足旅客出行需要、支撐地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要參考。