武 喜，李 娟，喬建剛

（1.山西省公路局大同分局，山西 大同 037006；2.河北工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院，天津 300401）

公路交通量情況調(diào)查與預(yù)測(cè)是公路管理中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，它為公路建設(shè)總體布局與規(guī)劃、舊路技術(shù)改造以及交通措施管理等提供重要依據(jù)。目前，公鐵立交橋交通量的預(yù)測(cè)技術(shù)和方法多種多樣，各種方法都是出自不同的角度考慮問題，故有其一定的優(yōu)點(diǎn)和缺陷[1-2]。魏幸莊公鐵立交橋位于國(guó)道208線K505處，上跨大秦鐵路云聯(lián)鐵路線，承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)繁重，距離村鎮(zhèn)較近；近年來國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，客、貨運(yùn)輸量急劇增加，特別是近年來煤炭形勢(shì)大好，使得超大噸位運(yùn)煤車輛迅猛增長(zhǎng)，加上超載、超限現(xiàn)象較為嚴(yán)重，致使該橋遭到嚴(yán)重破壞。如梁板（第三、四塊板）鉸縫損壞，橋臺(tái)臺(tái)帽推移，橋臺(tái)兩側(cè)墻開裂等，給公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、橋上行人等帶來嚴(yán)重的安全隱患，進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)的研究可以為橋梁改造，保障出行者的安全提供科學(xué)的依據(jù)[3]。

1 研究的方法

為了得到準(zhǔn)確的交通量數(shù)據(jù)，首先結(jié)合公路交通情況調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作的實(shí)際情況，進(jìn)行調(diào)研、實(shí)地調(diào)查，對(duì)通過該橋的車型及數(shù)量進(jìn)行調(diào)查見表1，并進(jìn)行歸類分析，然后按照根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003）關(guān)于車型分類及車輛折算系數(shù)的規(guī)定[4]，并對(duì)公路交通情況調(diào)查車型分類及車輛折算系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方案見表2所示。

由表1、表2對(duì)歷年交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行折算，得到機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的標(biāo)準(zhǔn)交通量見表3所示，對(duì)表1的交通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析見圖1所示。

由表1中以2007年觀測(cè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，分析該橋通行的機(jī)動(dòng)車車型構(gòu)成比例，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2所示。

由圖1中可以看出交通量總體呈平穩(wěn)下降態(tài)勢(shì)，符合道路網(wǎng)完善后，不少車輛選擇高等級(jí)公路通行的一般規(guī)律。

表1 歷年交通量構(gòu)成表

表2 調(diào)查車型分類及車輛折算系數(shù)表

表3 歷年標(biāo)準(zhǔn)交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由圖2中可以看出，大型車輛在該橋通行的數(shù)量占到45.73%，尤其大貨車和拖掛車所占的比例更是達(dá)到33.78%，大型車比例仍占相當(dāng)大的比例，符合實(shí)際情況。

2 交通量發(fā)展預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)的交通量的預(yù)測(cè)一般采取“四階段法”預(yù)測(cè)模型，本項(xiàng)目為獨(dú)立的橋梁工程所以采用組合預(yù)測(cè)的方法，即通過近10年的交通量觀測(cè)資料，采用彈性系數(shù)法、時(shí)間序列法及灰色預(yù)測(cè)法進(jìn)行組合預(yù)測(cè)。

2.1 彈性系數(shù)法

彈性（或彈性系數(shù)）是指待研究的兩關(guān)聯(lián)事物間增長(zhǎng)速度的比率。一般地，定義自變量x對(duì)應(yīng)變量y的彈性系數(shù)為：

由于交通量是社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展對(duì)交通需求的具體反應(yīng)，其發(fā)生和需求與項(xiàng)目研究區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況密切相關(guān)。交通量的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展互為因果關(guān)系，交通制約經(jīng)濟(jì)，反過來經(jīng)濟(jì)又影響交通。交通量的規(guī)模和增長(zhǎng)速度與國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平和增長(zhǎng)速度密切相關(guān)。因此，可利用彈性系數(shù)法來預(yù)測(cè)本項(xiàng)目的交通量。其彈性系數(shù)計(jì)算見表4所示。

表4 彈性系數(shù)計(jì)算

2.2 時(shí)間序列法

根據(jù)表3中歷年交通量與年份的關(guān)系，經(jīng)過回歸發(fā)現(xiàn)，其增長(zhǎng)模式為：

其中X——預(yù)測(cè)年度（1998年為1，其余類推）

Y——各年度預(yù)測(cè)交通量

R——預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)

2.3 灰色預(yù)測(cè)法

灰色理論認(rèn)為系統(tǒng)的行為現(xiàn)象盡管是朦朧的，數(shù)據(jù)是復(fù)雜的，但它畢竟是有序的，是有整體功能的?；覕?shù)的生成，就是從雜亂中尋找出規(guī)律。同時(shí)，灰色理論建立的是生成數(shù)據(jù)模型，不是原始數(shù)據(jù)模型，因此，灰色預(yù)測(cè)是通過少量的、不完全的信息，建立灰色微分預(yù)測(cè)模型，對(duì)事物發(fā)展規(guī)律做出模糊性的長(zhǎng)期描述。

本次預(yù)測(cè)采用灰色預(yù)測(cè)中經(jīng)典的GM（1,1）模型。

經(jīng)計(jì)算分析，預(yù)測(cè)模型為：

其中Y——各年度預(yù)測(cè)交通量

t——為預(yù)測(cè)時(shí)間序列（1998年為1，其余類推）

2.4 組合預(yù)測(cè)

本次預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)交通量對(duì)大同市GDP增長(zhǎng)的彈性系數(shù)規(guī)律性并不十分明顯，而采用時(shí)間序列法，在選取多種模型擬合后，冪指數(shù)模型較好，但其相關(guān)性也僅為0.8，而采用灰色預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)其模型擬合度可達(dá)到0.99，為保證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，因此，本報(bào)告對(duì)三種預(yù)測(cè)方法采用組合預(yù)測(cè)的方法進(jìn)行調(diào)整。

預(yù)測(cè)結(jié)果見表5所示。

表5 交通量預(yù)測(cè)結(jié)果

3 預(yù)測(cè)驗(yàn)證

通過多元回歸法進(jìn)行驗(yàn)證，所謂回歸分析法，是在掌握大量觀察數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)方法建立因變量與自變量之間的回歸關(guān)系函數(shù)表達(dá)式（稱回歸方程式）。當(dāng)研究的因果關(guān)系涉及因變量和兩個(gè)或兩個(gè)以上自變量時(shí)，叫做多元回歸分析，其回歸模型為：

其中，b0,b1,…,bn為回歸系數(shù)，u為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

采用多元回歸模型對(duì)表3-4中交通量、年份、GDP進(jìn)行多元回歸分析。得到：

式中，X1為GDP，X2為年份，Q為交通量。用最小二乘法解得與預(yù)測(cè)值基本一致。

4 結(jié) 論

通過對(duì)現(xiàn)狀公鐵立交橋的GDP、各種交通組成的交通量進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》調(diào)查的各組成交通量數(shù)據(jù)折算為標(biāo)準(zhǔn)交通量，在進(jìn)行彈性系數(shù)法、時(shí)間序列法、灰色模型法預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上對(duì)交通量科學(xué)分析，然后進(jìn)行組合預(yù)測(cè)，并通過多元回歸模型驗(yàn)證，最終確立了該立交橋的交通量，該方法簡(jiǎn)便易行、預(yù)測(cè)合理，為公路管理部門建設(shè)總體布局與規(guī)劃、舊路技術(shù)改造以及交通措施管理等提供重要依據(jù)。

[1]陳倬.區(qū)域物流規(guī)劃技術(shù)的理論研究[J].商業(yè)經(jīng)濟(jì)，2004(6):21-22.

[2]Comyn Wattiau,Akoka J..Logistics Information System Auditing Using Expert System Technology[J].Expert Systems with Applications Volume,1996(11):463-467.

[3]宋良，胡正華.基于灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)方法的供應(yīng)鏈聯(lián)盟伙伴選擇研究[J].物流科技，2009(3):130-132.

[4]中華人民共和國(guó)交通部.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB01－2003）[S].北京：人民交通出版社，2004.